信息技術環境下的初中物理實驗教學

丁吉勝

摘 要 隨著計算機技術和多媒體技術的迅速發展，實驗教學發生很大變化。同時，新課程標準一再強調在教學活動中讓學生體驗探究過程的重要性。為此，討論在信息技術環境下如何高效進行物理實驗教學。

關鍵詞 信息技術；初中物理；實驗

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）09-0142-02

1 前言

初中物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗既是學習物理學重要的方法，又是物理學重要的學習內容。如在加拿大，物理實驗十分重要，物理課基本上是在實驗室完成的，有時候甚至是到科學館或博物館上物理課[1]。而由于實驗器材和環境的制約，有不少實驗具有一定的破壞性，在課堂上不能進行，又有些實驗現象無法直接觀察到。

在現代教育中合理運用信息技術，可以從多維度同時刺激學生的多種認知感官，使學生高效自主建構起自己的知識體系。信息技術應用到物理實驗教學中，可以突出重點、突破難點，打破時間、空間以及條件的限制，可以很好地揭示物理現象的變化，使一些抽象的和不易觀察甚至根本觀察不到的事物形象直觀地顯現出來，降低學生理解的難度，拓展學生視野，更好地讓學生建立物理知識和生活實際之間的聯系。

2 各種物理實驗

制作小實驗 制作小實驗主要的特點是：實驗器材都是身邊的物品，學生容易找到，而且讓他們養成對該類實驗總是充滿好奇、興趣濃厚，愿意做一些小實驗，從而喜愛物理學科的習慣。同時，動手小制作類的小實驗可以很好地培養學生的觀察能力、空間想象能力和動手操作能力。

在過去雖然也讓學生在課下完成小制作，然后在課堂上展示自己的制作成果，學生一邊展示一邊講解制作的過程，但是無法還原當時真實的制作過程，甚至個別學生對制作成果的真實性產生懷疑。現在可以借助微課視頻，讓學生把自己的制作過程錄制下來，然后展示微課視頻和最終的制作成果。如在學習光的直線傳播的時候，讓學習小組自制針孔照相機并且用手機或攝像機錄制制作過程，上課的時候進行展示，課堂氣氛異常活躍。

演示實驗 演示實驗屬于直觀教學的范疇，一般是指由教師、學生、師生合作或生生合作的方式表演展示物理現象，引導學生進行思考、分析、得出結論的實驗。很多演示實驗是還原重大的物理事件，如馬德堡半球實驗、比薩斜塔實驗等。傳統的演示實驗無法還原當時的物理事件，教師可以借助視頻資源作為演示實驗的補充，還原重大的物理事件。視頻資源的優勢在于：視頻資源的光、聲、色等信息輸出，能夠立體地刺激學生多種感官參與認識活動，能極大地調動學生的求知欲。

如在教學大氣壓強一節的時候，教師用實驗室的兩個鋼制半球讓兩名學生演示馬德保半球實驗，但是該實驗無法重現當年16匹馬拉開馬德堡半球的震撼而壯觀的場面，于是通過一個視頻課件，還原了1654年5月8日的馬德堡半球實驗。視頻中兩個鋼制半球直徑37 cm，每一個半球重達150斤；當兩邊的馬匹各增加到八匹時，伴隨著“砰”的一聲巨響，兩個半球被拉開。這樣的場景令學生終生難忘，更調動起學生對大氣壓學習的探究熱情。

有些演示實驗是講解物理學原理的，學生需要反復觀看理解。但是限于物理實驗器材的原因無法完成實驗，這時候可以借助于Flash動畫，其優勢是顯而易見的。

1）Flash動畫是矢量的，放大后不會失真。

2）Flash動畫具有交互性，可以更好地滿足學生的需

要，它可以讓學生的動作成為動畫的一部分，學生可以通過點擊、選擇等動作，決定動畫的運行過程和結果。

3）色彩鮮艷，里面的動畫更容易吸引青少年的注意力。

如在教學船閘的原理的時候，借助Flash動畫課件展示并讓學生觀看和分析，收到事半功倍的效果。還有些演示實驗雖然可以完成，但是可見度非常小，如奧斯特實驗；在實際的教學活動中可以運用實物展臺進行突破，也能夠收到良好的效果。

測量實驗 測量實驗分為直接測量實驗和間接測量實驗兩種。直接測量是指直接從測量儀器的讀數獲取被測量數值的方法。間接測量則是指利用直接測量的數值，再結合已測量與被測量之間的函數關系，間接得到被測量數值的測量方法。在《義務教育物理課程標準（2011年版）》的附錄中列出了20個學生必做的實驗，其中有9個屬于測量實驗。在測量實驗的教學中，測量工具的構造、原理和使用方法是學生學習和掌握的重點。如果單純通過教師演示，然后學生動手測量的方式，學習效果難免不盡如人意。如在教學用天平測量物體的質量和用電流表測量電流的時候，可以先通過一段三維動畫視頻，讓學生了解天平和電流表的構造原理和使用注意事項，然后讓學生進行實驗，實驗會進行得非常順利。

探究實驗 在《義務教育物理課程標準（2011年版）》中突出強調：讓探究成為學習的主要方式。在教學中，教師應根據教學目標、教學內容及教學對象靈活采用教學方式，提倡教學方式多樣化。注重采用探究式的教學方法，讓學生經歷探究過程，學習科學方法，培養其創新精神和實踐能力[2]。探究實驗在實驗教學中處于最為突出的地位，對于培養學生的核心素養起到決定性的作用。一般情況下，探究實驗會收集到大量的實驗數據，因為數據來自于不同的小組，又加之數據凌亂，所以不利于下一步的分析。對不影響課堂因素的內容，在教學中可適當運用信息技術的自動處理功能，節省教學時間，突出教學的重點內容[3]。

如在探究凸透鏡成像的規律的實驗中，對于收集到的10個小組的30條實驗數據，采用Excel電子表格的數據自動排序功能，將學生錄入的數據按照物距由大到小的順序進行排列，學生很快就可以分析出成像的三個特點。接下來又利用Flash動畫課件進一步動態展示成像的規律，從而讓學生在不知不覺中掌握方法和知識。

又如在探究電流與電壓、電阻關系的實驗中，學生把電流、電壓和電阻的數據輸入Excel電子表格中，利用Excel電子表格自動生成“散點圖”的功能，很快分析概括出正比例和反比例的關系。

破壞性實驗 物理課堂是動腦思維和動手操作相結合的課堂。但是由于好動的天性，初中生往往有強烈的進行動手實驗操作的意愿，而對于教師反復強調的儀器的使用規范和注意事項不夠重視，最終在實驗過程中出現儀器損壞甚至危及人身安全。如在用電流表測量電流的實驗教學活動中，讓學生運用“中學電路虛擬實驗室V4.1.exe”這一交互式學習軟件，體驗電流表接線柱接反和量程選擇過小損壞電流表。學生通過體驗，有效避免了實際實驗過程中對于器材的破壞。

著名的托里拆利實驗，實驗中要用到水銀，而水銀蒸汽是有毒的。如果教師在教室里完成演示實驗，教師和學生的健康都會受到一定程度的影響。因此，在實際實驗中，先讓兩個學生幫助教師在物理實驗室完成托里拆利實驗，另一名學生用攝像機把實驗的過程錄制下來；然后把錄制的視頻在課堂上呈現，既達到幫助學生理解實驗的目的，又保護了師生的健康。

微觀實驗 微觀實驗是指揭示分子、原子世界的物理實驗。這一類實驗的特點是：現象發生得過快或過慢，太大或太小，導致難以演示或現象很難被觀察到，學生難以建立感性認識，從而妨礙了對知識的理解。在這種情況下，教師可以借助Flash動畫來模擬展示微觀的分子、原子的多姿多彩的世界。如硫酸銅溶液的擴散，該實驗需要的時間非常長，在短短的一節課上無法觀察到實驗的現象。學生也無法觀察到正負離子，更無法形成對離子在永不停息地做無規則運動的認識，對離子的運動速度與溫度有關更是無從著手分析。利用Flash動畫課件，就可以很好地反映該實驗的過程。課件中的溫度可以調節，這樣學生既可以看到離子的運動，又能夠觀察到隨著溫度的變化，離子的運動速率發生變化。

又如摩擦起電的實驗教學，教師通過絲綢和玻璃棒摩擦之后，玻璃棒與驗電器接觸顯示玻璃棒帶電了。演示實驗完成之后，學生困惑的是為什么玻璃棒帶電了？教師如果再通過Flash動畫課件展示電子在絲綢和玻璃棒之間發生轉移，那么學生對摩擦起電的實質的掌握也就會變得水到渠成了。

3 要克服的初中物理實驗教學的三大誤區

滿堂的電腦灌輸 由于信息技術強大的功能，使有些教師誤認為信息技術就完全可以代替實驗，這樣就出現沒有真實實驗而全是電腦灌輸知識的課堂。美國當代教育家厄內斯特·博耶曾說：“信息技術能夠在瞬間把信息傳遍世界，但是它卻不能傳遞智慧。”所以，教師在物理實驗教學中絕對不能用多媒體或仿真實驗全盤代替實際的物理實驗。應該認真考慮信息技術與物理實驗的整合，實現信息技術和實際實驗的優勢互補，兩者的高效結合，往往能使實驗教學上升到一個新的層次。

抹殺傳統教學中的“板書” 過多過濫的信息技術和多媒體技術的應用，雖然可以讓課堂變得熱鬧，但也使整堂課中教師變成電腦操作工，教師“巧妙”地把傳統的板書內容轉移到屏幕上，不再板書或者很少板書。這樣一來，學生來不及做必要的筆記，課堂的內容變成學生的短暫記憶，他們更不知道這一節課的重點和難點，教學效果當然大打折扣。

忽視學生的主體地位 信息技術對當今的教育和教學活動的影響是革命性的，但是教師也要充分地認識到，信息技術不能取代實驗教學，實驗教學應該處于物理教學的核心地位，要重視實驗教學，重視學生的親身體驗，在使用信息技術作為真實實驗的補充和輔助的時候，要想盡一切可能讓學生親自動手和體驗，突出在教學活動中學生的主體地位。切忌把信息技術和多媒體課件變成物理實驗課堂的主角。

參考文獻

[1]仲新元.加拿大物理課程中的快捷實驗[J].中學物理教學參考，2013（12）：53-55.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

[3]賴建斌，趙乃虎.讓信息技術為課堂生輝[J].中學物理教學參考，2013（6）：16-18.