信息技術在物理實驗教學中的應用

王輝

【摘 要】 通過多媒體CAI進行演示實驗，不僅加強了學生的感性認識而且提高了實驗的精度。借助于通用軟件如EXCEL和數字信息系統實驗室對物理數據進行分析和研究，還有助于培養學生的化學推理和歸納總結能力。

【關鍵詞】 實驗教學；數字化；信息技術；整合

【中圖分類號】G63.32 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）18-0-01

信息技術與物理實驗教學整合，實現了實驗手段多樣化和現代化。能夠創建有利于引導學生主動學習的課程實施環境，提高學生自主學習，合作交流以及分析和解決問題的能力。

一、有利于學生獲得直觀體驗

傳統的物理實驗教學以學生掌握和鞏固知識為目的，對實驗在知識、能力、方法、情感態度與價值觀等綜合科學素質教育中的重要作用認識不足。實驗教學基本上是以教師為中心演示實驗，教師操作，學生觀察，教師引導學生總結物理規律。由于課堂的時間和空間的限制，以及實驗儀器、實驗設備的性能制約，多數演示實驗的操作過程以及物理現象可見度較低，無法讓全體學生同時獲得有限的刺激，那一形成直觀的感性認識。

新課程理念重視學生對物理實驗的理解。演示實驗，不僅要求學生關注所觀察的實驗現象，同時要求引導學生理解該物理現象是用來說明什么問題和怎樣說明問題的、了解實驗裝置的工作原理。學生分組實驗，要求學生明確實驗目的、理解實驗原理，設計實驗，獨立操作，重視學生實驗技能的提高，使學生能正確使用高中物理實驗中的儀器工具，獲得準確的實驗信息，避免刻板的技能訓練，以適應對技能要求的不斷變化。實驗室了解、研究自然規律的重要方法，是信息獲取、信息演繹、歸納的過程。演示實驗鼓勵學生參與其中，獲得直接觀察經驗，體驗物理規律的發現過程；學生分組實驗采用探究式教學，根據探究活動的需要，增加學生在實驗室的活動，練習使用各種實驗儀器、實驗設備、嘗試實驗設計，收集實驗數據并歸納、總結實驗規律。

二、有利于學生探究物理本質

1、動畫模擬與真實實驗結合。在傳統實驗的基礎上，可利用實驗模擬動畫，展示實驗現象發生的全過程，鯉魚交互功能控制過程的進行，強化觀察主體，引導對物理現象的分析，增強實驗效果；可應用信息技術疊加分析性信息，搭建形象思維與抽象思維的“橋梁”，使學習者更深刻的理解客觀物理規律及其應用。在“平拋運動”的教學中，利用實驗演示平拋運動的物體和做自由落體運動同時開始運動、同時落地。得出結論，現象不明顯，結論的得出略顯牽強。利用Flash動畫模擬、重視運動過程，過兩個小球連一個直線，使直線隨小球一起下落，放慢動畫速度，發現直線始終保持水平，學生自然、合理地接受了實驗結論。

2、利用動畫技術模擬無法用傳統實驗演示的物理現象、物理過程，創設生動形象的物理情景。在“波的形成和傳播”的教學中，僅利用繩波的演示，學生很難發現質點的運動與波的傳播關系。而Flash動畫演示，繩子被形象的分解為一個質點，動畫模擬波的形成和傳播、質點的運動，清楚、直觀的演示質點的運動與波的傳播的關系，在教學中起到事半功倍的作用。

3、模擬實驗規則不允許操作或進行的技能訓練。模擬物理實驗不受實驗一般規則的限制，學生可自由地進行模擬實驗的“操作”。在虛擬物理實驗室中利用相關課件，可讓學生在網絡環境中去獨立“操作”。例如觀察課表所模擬的電流表或電壓表的接線柱接反、測量值超過了量程、電源短路等錯誤操作情況下發生的現象，既保護了儀器又規范了學生的操作習慣。虛擬實驗室為學生提供了全方的、開放性的操作環境，如學生在虛擬環境場景中拆解游標卡尺，練習測量（如測量圓柱的直徑、圓桶的深度和內徑等），根據得到的反饋信息（測量方法和讀數）進行針對性訓練，完成了對游標卡尺的結構、測量方法及讀數的意義建構。

三、有利于實驗數據的統計分析

信息技術能使實驗數據處理高速化和智能化，一些通過軟件（如Excel）的數據處理界面非常接近實驗數據的分析方式，數據以圖表的形式顯示，有利于分析實驗數據。如測定電源電動勢和內阻的實驗，用記錄表中的數據創建Excel數據表，生成點線圖，有助于學生發現相關物理量之間的關系。

DIS可以代替打點計時器、彈簧秤、溫度計、壓強計等儀表，可以測量傳統儀器無法測量的物理量，如測量瞬時速度（光電門）、磁感應強度（霍爾傳感器）、微電流（微電流傳感器）等。替代不是簡單的功能重復，而是測量范圍的擴展，是測量精度、速度的提高，是對電磁學實驗中暫態現象的觀察與記錄。

信息技術與實驗教學整合，發揮傳統實驗與信息技術各自的優勢，優化實驗教學過程，促進學生學習并應用信息技術解決實際問題，能夠突出學生主體地位，有限培養學生的學習能力和綜合素質。