交互式電子白板對中學物理演示實驗教學的優化

陳吉利

(紹興市柯橋區豫才中學 浙江 紹興 312000)

交互式電子白板對中學物理演示實驗教學的優化

陳吉利

(紹興市柯橋區豫才中學 浙江 紹興 312000)

交互式電子白板作為一種新型的信息技術設備，正在教育領域得到越來越廣泛的應用．基于交互式電子白板系統不同的功能和特點，教師可在物理實驗教學中采取不同的教學策略，設計不同的教學模式進行教學．采用了各種形式的案例說明了交互式電子白板在物理演示實驗教學中的具體應用．

交互式電子白板 物理演示實驗 優化

1 問題的提出

中學物理是以觀察和實驗為基礎的學科．任何一個物理規律或定律都是經過多次的實驗總結、歸納、推導得到的，實驗在物理教學中一直占據著不可缺少的地位．中學物理的實驗教學不僅可以幫助學生系統掌握物理知識，提高學生的科學素養，還能對學生的終身學習和發展起著重要的作用．物理實驗教學是高中物理課程的魅力所在．

在日常教學中，教師的實驗教學多采用教師演示實驗和學生分組實驗相結合的方式．這種實驗教學方式為學生創設學習情境，激發學生的學習興趣，提高學生的實際操作能力起到了一定的作用．但從教學實踐看，常常會由于教學條件、設施的限制，這種實驗教學方式會在某些實驗中遇到難以實際操作的問題，比如以下幾個實驗.

高壓電的實驗具有危險性，無法在教室里演示給學生，學生也就無從得到感性的認識，教師只能直接灌輸給學生結論．

靜電實驗“壓高量少”，即電壓高，電量少，容易受到天氣等因素的影響，實驗的成功幾率不高，一旦實驗失敗將會影響學生的學習熱情．

有些物理演示實驗現象微觀、瞬間或變化較快，難以觀察．例如，牛頓管實驗中，自由落體運動的時間非常短暫，難以看清金屬片與羽毛是否同時下落．實驗現象一閃而過，不能把實驗過程分解開來，讓學生留有思考的時間，尋找實驗中的關鍵步驟和成敗因素．

交互式電子白板技術的軟件和資源庫正好可以幫助實現靈活地制作觀察和模擬實驗，若能將交互式電子白板的功能和優勢與中學物理實驗教學相結合，定將大大優化中學物理實驗課堂教學的發展．

2 對交互式電子白板的認識

交互式電子白板是一種新的高科技電子教學系統，由硬件電子感應白板和配套的交互白板系統軟件共同構成．它集傳統的黑板、計算機、投影儀等多種功能于一身，并通過USB連接線與電腦進行信息通訊，由投影機將PC上的教學內容投影到電子白板屏幕上．在相應的系統程序支持下，用電子感應筆或手指直接操作電子白板和控制計算機．電子白板有效地整合了現代多媒體的優勢，又保持了傳統黑板教學的優點，有效解決了教師上課過程中多媒體平臺的局限性，為師生信息和情感的交流搭建了很好的信息化教學環境．

3 交互式電子白板對優化中學物理實驗教學案例分析

3.1 交互功能

利用電子白板的交互功能，調動學生的積極性，發揮學習的主動性，促進學生對物理概念，規律的理解.

我們知道，許多物理概念和規律都是從大量的具體事例中抽象出來的，在教學中，必須重視感性認識，使學生通過物理現象、過程獲得必要的感性認識，這是形成概念，掌握規律的基礎．對于此，筆者發現，如果把電子白板當成媒介，將演示實驗與課件有機地結合起來，在教學中可以取得很好的教學效果．

例如在“牛頓第一定律”的教學中，講解伽利略理想斜面實驗時，可以與伽利略針和單擺實驗進行類比，把實驗與課件PPT相融合，利用電子白板的交互功能和投影功能相結合的方法，結果非常成功．

(1)安裝調試

先把PPT導入到電子白板，在電子白板上投示如圖1所示,然后用強力貼掛鉤、細線、擺球制成單擺，通過調試使實物單擺和課件單擺相吻合，如圖2所示．

圖1 在電子白板上的投示圖

圖2 使制作的單擺與課件單擺相吻合

(2)教學過程

1)伽利略針和單擺實驗．實驗發現，擺球從左端某一位置釋放可以沿著圖中軌跡擺到右端很接近等高線的位置，然后將一枚細針垂直于電子白板先后插在O1和O2位置，擺球同樣都可以沿著不同的軌跡擺到右端很接近等高線的位置．

師：擺球為什么不能完全擺到等高線上呢？這是什么原因造成的呢？

生：應該是空氣阻力吧！因為我發現如果繼續擺下去，小球的擺動高度會越來越低，我想這就是由于空氣阻力持續作用的緣故吧！

師：觀察得很仔細，分析得也很到位．這的確是由于受到空氣阻力的影響而造成的結果．那么，假如除去空氣阻力的影響，結果會是怎么樣呢？

生：擺球完全會擺到等高線的位置．

2)軌跡轉變為軌道．

師：當初，伽利略就是受到針和單擺實驗的啟示，催發他思考如果把軌跡改變成軌道，情況又會是怎么樣呢？

用一根PVC軟管與圖中軌跡重合，由此鋪成軌道，讓一個小鋼球從軟管的左端由靜止開始滾下，最后小球滾到了接近等高線的位置，卻沒能到達等高線．

以上演示實驗在電子白板的背景上進行展示，可使實驗現象達到極佳的可視效果．另外，還可利用課件的文字、圖形、動畫效果，增強物理實驗的形象性、說明性．

3.2 繪圖功能

利用電子白板的繪圖功能(學科工具)，擴大課堂容量和資源優勢，激發學生的學習熱情，增強學生的動手能力和探究能力．

交互式電子白板的使用相對于傳統的教學模式，教師不再是鼠標的點擊者，學生也不再是課件的觀賞者．不用作圖工具就能輕松地畫出各種漂亮的圖形，放大鏡可以任意縮放，輕松保存教學痕跡，無限克隆、拉幕、拖拽、顯示、修正等功能更是讓人覺得神奇．例如在物理學科工具中有力學、電學、磁學、光學等工具．學科工具呈現的方法是(以物理工具電表為例)：點“學科”——“物理”——點“電學”——選中其中相應的電表圖并點擊一下——在白板上某空白處移動白板筆即得到電表工具．再對工具適當放大、縮小，還能在豎直面內和水平面內360°轉動，電表中指針可以轉動到任一刻度，比一個真實的電表更方便直觀．課堂的容量無疑是加大了許多的，也節約了課堂的時間．

例如,在“探究小燈泡的伏安特性曲線”時，根據電路進行實物連接是本堂課的重點和難點，由于實驗電路比較復雜，學生在進行分組實驗之前，教師往往都會演示電路的實物連接，但由于實物演示不夠直觀，學生往往不能看得很清楚，所以在分組動手實驗時，容易出現各種各樣的電路故障，甚至燒壞小燈泡．此時電子白板中的學科工具功能顯示了它的優越性．

課前先啟動好EduBoard,從工具欄中打開“學科工具”——“物理”．只需用筆點一下素材，在主界面上任意拖動筆尖即可打開畫面如圖3(a)所示，任意拖動素材至理想位置如圖3(b)所示．一切準備工作就緒，學生可以用手畫線直接連接(畫線的顏色可以隨意調節)．當發現錯誤時，手指點一下橡皮圖標，畫筆就成為橡皮擦進行擦除．教師可按照學生連接的實物圖進行講解，在講解過程中可利用“編輯批注功能”劃出重點等注意點．對電路進行調試后，電表的讀數我們可以利用電子白板的放大功能如圖3(c)所示，讓全班同學一目了然，克服了一些演示實驗由于其可見度不高，或受環境條件限制，觀察僅是前排學生的專利，后排學生只能是看熱鬧的境況，利用電子白板提高了演示實驗的靈動性和可見度，培養了學生的注意品質．

圖3 EudBoard教學

整個探究小燈泡的伏安特性曲線的過程，電子白板和EudBoard軟件就是一個舞臺，教師就是一個導演，學生才是演員和主體，教師把各種關聯的內容有機的聯系在一起，形象生動，達到預期的效果．

3.3 保存、錄制和視頻回放功能

利用電子白板的保存，錄制和視頻回放功能，優化物理實驗復習教學，提升學生實驗素養.

復習實驗時，我們不可能將實驗完整再做一遍，這不僅占用教學時間，對學生進一步理性分析實驗、科學處理數據、對相似實驗的比較和區分等能力也并無裨益．但在實驗復習時，又不能紙上談兵，或用Flash動畫模擬代替真實實驗，否則必會對學生的實驗探究能力造成過于空洞或過于簡單的錯誤引導．如何優化物理實驗復習教學，電子白板利用其強大的視頻或圖片的錄制、回放功能提供了較好地解決渠道．學生分組實驗時，教師拍攝記錄學生的操作，課后對典型案例進行甄選，復習課上有針對性地回放．可以將不同小組的不同實驗過程對比，分析不同實驗方案的可行性并作出優選．還可以回放實驗操作的片段，與學生一起評價反思實驗操作，對不規范的操作糾正．如復習“探究加速度與力、質量的關系”教學時，可以通過播放幾個由不同小組學生實驗時的操作片段，通過對比，學生對本實驗中，是否需要平衡摩擦力，是否需要重物的質量遠小于小車質量，是否每次需要從同一地方釋放等問題有了深刻的理解，有助于學生更好地掌握實驗內容、操作流程與誤差分析等事項．

通過視頻觀看及實驗對比，引發學生的思考討論，再加以教師的適當誘導與點撥，這種基于電子白板的實驗復習效果明顯高于傳統教學．

教學過程片段：

(1)播放兩組學生實驗中的器材選擇部分視頻．

師：本實驗所用器材有哪些？兩組同學的器材選擇有無遺漏？

生：打點計時器、學生電源、天平、刻度尺……

教師進一步引導，讓學生小組討論，完成實驗原理的探究分析．

(2)播放兩組學生實驗中的器材安裝及調試部分視頻．

師：本實驗安裝及調試過程中有哪些注意點？

生：

1)導軌帶有定滑輪的一端伸出桌外；

2)小車與定滑輪間的細線平行導軌平面；

3)適當抬高導軌一端，平衡摩擦力，讓細線拉力等于小車合外力……

教師進一步引導、補充，學生小組討論，操作中這樣做的理由．

(3)播放兩組學生實驗中的具體操作過程部分視頻．

師：本實驗中有哪些操作需要引起我們的重視？

生：

1)兩類打點計時器的工作電壓不同；

2)小桶中放置的小砝碼不宜過大，需滿足小桶與砝碼的總質量遠小于小車及車上鉤碼的總質量；

3)小車釋放位置靠近打點計時器，且先通電后釋放小車……

教師進一步引導，學生小組討論，掌握物理實驗規范操作的重要性和必要性．

(4)播放多組學生實驗中的數據處理部分視頻．

師：為了探究加速度與力(或質量)的關系，表格數據如何處理？規律如何尋找？

生：

2)若圖像是曲線，通過變換坐標，化曲為直，使得圖像為一次函數或正比函數時，才能得到規律．

(5)投影多組學生的圖像照片．

師：通過大家所做的圖像，我們能否從中看出各小組在實驗中的操作是否到位？誤差如何分析及其成因？

生：

1)平衡摩擦力不到位，即導軌一端抬起高度不夠或過高；

2)隨著小桶內砝碼的增加，實驗過程未滿足小桶與砝碼的總質量遠小于小車及車上鉤碼的總質量；

3)數據記錄時，合力F只記錄了桶內砝碼的重力，忘記了小桶的重力……

師生共同歸納小結．教師引導，同一個實驗，方案設計不同，實驗過程也會不同．教師展示其他的實驗設計方案，讓學生對比點評各種方案的優缺點，使學生利用掌握的知識與技能達到舉一反三的效果．

4 應用交互式電子白板應注意的問題

4.1 不能顛倒教與學的“主導”和“主體”關系

教學過程中，學生是主體，教師是主導，教師無論采用什么樣的教學手段，這一點永恒不變．交互式電子白板作為現代教學輔助工具，為教學注入了活力，使長期困擾學生學習的某些抽象的知識迎刃而解，在教學中確實能起到事半功倍的效果．但在實際教學過程中，第一，教師不能忽略學生的主體地位，不能讓電子白板主宰了整個課堂，學生只是沉浸在電子白板的交互模式中；第二，交互式電子白板也不能只退化成PPT的功能，而忽略了電子白板的諸多特效功能．因此，合理的利用電子白板，需要教師在長期教學摸索中建立一個正確的觀點，讓電子白板在教學中真正發揮它的高效．

4.2 交互式電子白板不能替代演示實驗和分組實驗

利用交互式電子白板的強大功能，在實驗教學中我們可以建立虛擬的實驗室，進行實驗的理論分析討論；可以用視頻的方式回顧實驗過程，分析比較實驗方案；還可以直接對實驗的效果進行測試．但在物理實驗教學中，不僅僅只要求學生會做題目，實驗教學還要能提高學生的動手能力和探究能力，在實驗操作中培養學生的團結協作能力，因此交互式電子白板不能替代演示實驗和學生的分組實驗．學生親自參與的實驗教學才有生命力，交互式電子白板技術只能作為實驗教學的延伸、補充和拓展．

5 結束語

交互式電子白板與演示實驗教學的有機融合，使電子白板的強大功能得到充分利用，電子白板的強大功能遠不止課例使用的這些，還需要教師的進一步學習和研究，使之與中學物理演示實驗的教學有機的結合，更好地體現新課標的理念，更好地為學生的學服務．此外，交互式電子白板對教學環境中的硬件和軟件有一定的要求，有待進一步的普及和發展．

1 鄭志湖.高中物理高效課堂教學策略.杭州：浙江科學技術出版社,2013.145～146

2 丁興富.交互白板及在我國中小學課堂教學中的應用研究.中國電化教育，2005(3):28～30

3 付慧燕.我和學生用互動式電子白板創造“新課堂”.中國現代教育裝備，2005(8):15～19

2016-04-28)