信息技術對高校物理實驗教學創新的促進作用分析

李捷+石友彬+王慧+陳春雷

摘要：本文從影響高校物理實驗教學創新的因素入手，著重分析了信息技術對高校物理實驗教學創新的促進作用，探索了信息技術應用于高校物理實驗教學的原則和途徑，并提出了信息技術應用于高校物理實驗教學創新應注意的問題。

關鍵詞：信息技術；高校；物理實驗；教學創新；促進作用

信息技術作為新課改下的重要教學手段，被運用在教學改革之中，能夠有效提高教學質量。而物理學科是高校的重點學科，直接影響著學生科學思維與科學素質的培養。而且，高校物理學科具有較強的實踐性，需要高校積極開展實驗教學。在這種情況下，很多高校積極探索信息技術對高校物理實驗教學創新的促進作用。在物理實驗教學中運用信息技術要實現信息技術與物理課程的有效整合，正確處理信息技術與教學內容、教學方式、教學主體之間的關系。研究信息技術對高校物理實驗教學創新的促進作用不僅能夠有效提高物理實驗教學質量，而且對物理實驗教學改革有著深刻意義。

1.影響高校物理實驗教學創新的因素

1.1教學內容

教學內容是整個教學過程中教師和學生所學習的全部知識、情感和技能。教師和學生需要從教學資源中選擇合適的教學內容并進行加工。并且，教師和學生需要運用科學的方法對物理教材進行加工，使物理教學內容符合教學目標。因此，在物理教學的過程中，不能將教學內容定位為教材知識的記憶，而是要對教學內容進行分析，讓學生能夠將所學的知識聯系起來，并學會運用知識解決現實問題。隨著教育事業的發展，教學內容也在不斷發展變化，教學內容對物理教學創新有著重要的影響，教師對教學內容的選擇、學生對教學內容的學習狀況都會影響到物理實驗教學質量。

1.2教學方法

在傳統教學的過程中，大多數物理老師十分重視學生的知識積累以及學生對知識的記憶，因為采用知識灌輸的方法。很多物理老師認為，學生只要記住了物理知識，就可以掌握物理技術。但是這種思想是錯誤的，教師的教學方法，直接影響到學生對物理知識和技能的學習。只有教師摒棄傳統的理論灌輸式教育采取新興教學方法，在物理實驗教學的過程中，積極運用多媒體教學法，合作探究教學法等，能夠有效提高學生的學習興趣，讓學生真正參與到課堂之中。

1.3教學環境

教學環境對高校物理實驗教學創新有著重要的影響，先進的教學體制，完善的教學設施以及良好的學習氛圍都能夠促進教學創新。反之，惡劣的教學環境，以及，不夠完善的教學設施，都會阻礙物理實驗教學創新。具體來說，教學環境能夠為物理實驗教學提供客觀條件。當物理教師在進行、波動圖像、磁場分布、電場分布，電荷轉移等抽象實驗的時候，需要運用多媒體技術設施創造虛擬實驗環境。而如果學校缺乏多媒體設備，將無法開展物理虛擬實驗。由此可見，教學環境對高校物理實驗教學創新有著重要的影響。

2.信息技術對高校物理實驗教學創新的促進作用

2.1信息化教材與資源的促進作用

信息化教材是信息技術應用于教育發展的需求。高校在改革物理實驗教學的過程中，需要對信息化教材的呈現進行深入思考。并且隨著信息技術的發展，電子教材的設計與開發，已經成為教育事業的重要發展趨勢。雖然電子教材的內容于傳統物理實驗教材的內容基本相同，但是開發人員需要對教材中的學科概念和教材知識點進行深入加工，充分考慮高校物理實驗的特點，用數字化智能化的聲音、視覺、圖形、文字等呈現物理實驗教材。這樣在學生使用電子教材的時候，就可以運用相應的動畫圖片視頻等素材，從多角度觀看教學內容。而信息化的教學資源是，高校運用信息技術開展物理實驗教學創新的前提。信息化的教學資源，能夠為學生提供豐富多樣的實驗素材，讓學生更好的了解實驗步驟和實驗概念，進而為學生的自主實驗提供條件。

2.2信息化教學過程的促進作用

信息化教學過程主要指教學內容、教學方法、教學模式的信息化和數字化。在現代教育理論的指導下，運用信息化教學手段，培養學生的信息素養，已經成為提高教學質量的重要保證。并且現代建構主義、行為主義、人本主義、認知主義理論都要求，高校物理實驗教學適應信息時代的要求，采用信息化的教學方式。而信息化的教學過程能夠加強信息技術的運用，豐富理實驗教學內容。同時，信息化的教學過程能夠為學生提供更加直觀的實驗方式，而以信息技術為支撐的吸力實驗能夠讓高校，物理實驗教學開展虛擬實驗，優化實驗教學環節。

2.3信息化教學環境與技術的促進作用

信息化教學環境主要包括多媒體教學環境、計算機網絡教學環境和虛擬仿真教學環境。首先，多媒體教學環境，能夠利用多媒體技術，優化物理實驗教學過程。具體來說，在多媒體物理實驗教學的過程中，教師可以利用圖像、聲音、文字、影像等多種媒體技術對物理實驗教學內容進行加工，通過人機交互操作，為學生講解物理實驗過程。在這種情況下，學生能夠看到具體的物理實驗過程，進而掌握物理實驗技能；其次，計算機網絡教學環境能夠，讓教師運用網絡資源，促進學生的自主學習。并且教師還可以在學生自主實驗，的過程中為學生提供指導，加強師生之間的合作探討，優化物理實驗教學過程。另外，計算機網絡教學環境具有資源共享、實時交互和信息豐富的特點，能夠豐富物理實驗教學內容，為學生提供充足的物理實驗學習資料；最后虛擬仿真教學環境，能夠讓教師和學生運用信息技術開展假設性實驗，并通過虛擬仿真操作來了解實驗步驟和實驗結果。

3.信息技術應用于高校物理實驗教學的原則

3.1將信息技術與物理實驗教學方式相結合

信息技術應用于高校物理實驗教學，應堅持將信息技術與物理實驗教學方式相結合的原則。這是因為，物理實驗教學方式直接影響著實驗教學的結果。只有將信息技術與教學方式，相結合才能夠創新物理實驗教學方式，優化實驗教學效果。而信息技術在教學中有著重要的優勢，能夠支持學生的主動探究、自主學習和協作交流。因此將信息技術與物理實驗教學方式相結合，需要教師積極重視學生的自主學習能力，為學生提供自主探究的環境，加強學生之間的交流與協作，鼓勵學生運用信息技術學習物理實驗。

3.2以學生為本

高校物理實驗教學的最終目的是為學生服務，提高學生的物理知識和技能。因此信息技術應用于高校物理實驗教學需要堅持以學生為本的原則，充分重視學生能力的培養。為此，高校物理教師應充分，了解學生的個性差異和學習能力差異，根據學生的差異，采取因材施教的層次教學法，并運用信息技術為學生創設個性化的學習環境。另外，高校，物理教師應積極為學生創造良好的學習條件，讓學生能夠自主選擇信息技術工具，加強學生，收集和處理信息的鍛煉，進而提高學生的信息素養。

3.3資源共享

資源共享是將信息技術應用于物理實驗教學的重要結果，信息技術能夠加快教學資源和學習資源的傳播，方便教師的教學和學生的學習。在這種情況下，教師和學生能夠，自主選擇網絡中的教學資源和學習資源，對自身的知識結構進行補充，實現自身的提高與發展。并且資源共享能夠豐富物理實驗教學內容，加強學生對物理實驗教學的了解，幫助學生的物理實驗學習和開展。

3.4目標性原則

目標性原則指物理實驗教學應以教學目標為導向，選擇合適的信息技術，應將信息技術與教學策略相結合，進而優化物理實驗教學效果。堅持目標性原則，開展物理實驗教學，能夠保證物理實驗教學的正確方向，增強信息技術選擇的合理性，避免信息技術的泛化，以及對信息技術的過度依賴，正確發揮信息技術在物理實驗教學中的輔助作用。并且，目標性原則，能夠增強物理實驗教學的目的性，明確學生的物理實驗目的，強化學生的物理實驗學習動力，進而優化學生的學習效果。

4.信息技術應用于高校物理實驗教學的途徑

4.1運用信息技術創設環境

運用信息技術能夠創設具體的物理實驗環境，讓學生在仿真環境中進行物理實驗，加強學生對物理實驗的感受和體驗，優化實驗效果。例如，物理教師可以運用信息技術創設一個飛行員情境，讓學生動手參與飛行員的飛行，并讓學生在飛行的過程中去轟炸一艘敵艦。在這種情境的引導下，學生需要通過鼠標控制飛機來對敵艦進行投彈，尋找投彈的目標與距離，并思考投彈過程中的運動學規律，進而加強學生對相關運動學規律的思考和探索，激發學生的積極性。

4.2運用信息技術支持物理實驗

DIS系統是信息技術、傳感技術與現實實驗的結合， DIS系統能夠實現對物理實驗的自動控制和數據記錄，并對數據進行智能化分析。因此，DIS系統在物理實驗教學中有著明顯的優勢。高校物理實驗教師可以將DIS系統與實驗教學相結合，增加學生的實驗深度和實驗范圍，節省數據處理時間，使信息技術更好的支持物理實驗。例如物理老師可以運用DIS實驗系統開展牛頓第三定律實驗，將原本復雜的規律簡單的呈現出來，學生可以在系統中明確的看出兩個力的關系。

4.3運用信息技術指導課外實驗

現階段高校的物理實驗教學都為課堂實驗教學要求學生根據教師的指導，在規定時間內完成是物理實驗，忽視了學生的創造性培養。并且高效的物理實驗室多采取封閉管理的方式，沒有對學生開放，學生的自主實驗機會較少。而將信息技術運用于課外實驗，能夠通過物理實驗的時空限制，提高學生的自主實驗積極性。為此學校應充分利用信息技術網絡的管理功能，建立物理實驗預約系統。學生可以在預約系統中提前提交預約申請，便于學校安排實驗教室和器材。并且信息化的呈現方式，能夠為學生提供豐富的實驗內容和實驗課題，對學生的物理實驗進行理論和實踐指導，減少學生在實踐過程中的失誤，提高學生的實踐成功率，進而增強學生的成就感。另外信息技術的交互功能能夠實現學生與教師以及學生之間的實驗交流與討論，進而為學生創造一個平等、合作的實驗環境。

5.信息技術應用于高校物理實驗教學應注意的問題

首先，信息技術用于物理實驗教學，應注意實驗教學與信息技術的結合程度，避免信息技術的濫用以及物理教師和學生對信息技術的過度依賴；其次，信息技術應用于高校物理實驗教學，應注于信息技術與傳統物理實驗手段的結合，不能徹底拋棄傳統的實驗手段。這是因為傳統的實驗手段能夠讓學生，在真實的環境中了解實驗過程和實驗結果，這種效果是信息技術的虛擬性無法替代的。

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基金項目：本文系廣東海洋大學2016 年度教育教學改革項目“信息技術在大學物理實驗教學有效性的研究”（項目編號： XJG201663）、廣東海洋大學物理實驗教學改革項目、2015年度中華農業科教基金及廣東省教學科研項目“理工科類大學物理教學中培養學生創新能力及創業能力的研究與實踐”（項目編號： NKJ201503030、項目編號：2011TJK068）的研究成果。