淺析物理實驗視頻在課堂教學中的應用

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(佳木斯大學理學院)

物理學是一門以實驗為基礎的科學，物理實驗是研究各種物理現象和驗證各種物理規律的主要途徑，物理學中的許多規律都是在實驗的基礎上歸納和總結出來的，物理實驗對建立物理基本概念，加強對基本概念和基本理論的理解有著不可取代的作用。物理實驗教學是物理教學的重要組成部分，物理實驗教學對培養學生物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度與責任都有促進作用。在物理實驗教學的過程中所存在的問題也會對學生產生很大的影響，比如影響學生的學習效率，影響學生對新知識的探究欲望，影響學生對新知識學習的興趣。

隨著課程改革的深入開展，對學生的綜合素質的要求越來越高，“紙上、黑板上談實驗”的教學方法不再適用，豐富多彩的演示實驗、分組實驗和探究性趣味實驗已經走入了課堂。但是這些以實際操作為主的傳統物理實驗教學模式還存在著很多缺陷，這些缺陷影響著實際教學效率和教學效果。視頻教學是現代化信息技術與教學相結合而產生的新型教學方法，他有其自身的特點和優勢，應用在物理實驗教學過程中有傳統教學無法比擬的優勢，可以彌補傳統物理實驗教學的不足。

一、傳統物理實驗在教學過程中存在的問題

1.傳統實物物理實驗教學占用課堂時間過長

在實際教學過程中演示實驗和探究實驗較多，他們穿插在課堂教學之中，通常被安排在講解新內容之前，一個課堂實驗通常要經過這樣幾個步驟：準備實驗器材、擺放實驗器材、完成實驗操作、觀察實驗現象、總結實驗規律、獲得新知識。在教學過程中教師和學生更關注觀察實驗現象、總結實驗規律和獲得新知識這一過程，但是前面的實驗準備和操作是必不可少的，從搬運器材進教室、擺放器材到進行實驗調試，這些過程是比較浪費時間的。眾所周知一節課的有效教學時間只有二十分鐘左右，如果實驗準備時間在五到十分鐘，這個時間在課堂中所占的比例較大，此外在這一過程中學生通常都無所事事，紀律混亂，實驗開始時教師存在重新組織課堂困難，教師也很難在這一時間段安排自學內容，導致課堂節奏松散。

2.學生觀察課堂演示實驗存在困難

課堂實驗選取是有自己的原則的，通常選擇現象明顯，易于被學生觀察和理解的實驗題目，教師在設計實驗過程中也盡量照顧全體學生，讓全班學生都看清楚，但實際效果并不好。例如課堂實驗所使用的電表都是教學專用的演示電表，體積比較大，表盤上的數字也比較大，指針較長，其目的是讓更多的學生能夠觀察到電表示數的變化，但是現在班級通常人數較多，后排學生距離較遠，且被前排同學阻擋，存在觀察困難，其它課堂實驗也存在這樣的觀察困難。

3.受客觀條件的影響，課堂實驗容易失敗

影響物理實驗的因素很多，當一些不利于實驗的因素無法排除時，就會導致實驗無法進行。在教學過程中課程的進度并不是隨意安排的，要按教學計劃執行，即便上課當天出現無法進行現場的不利因素，課程也要繼續，不能隨意調串，這就使事先安排的課堂實驗無法實現。例如靜電實驗，靜電實驗需要良好的天氣條件，干燥的空氣有利于電荷的積累，放電現象明顯；如果下雨或有霧，空氣潮濕，電荷被潮濕的空氣導走，無法形成電荷的積累，實驗就失敗了，而天氣因素是不可控制的。這些無法人為控制的客觀因素導致課堂實驗受到限制，影響教學效果。

二、使用視頻有提高教學質量的優勢

1.利用課堂視頻物理實驗，激發學生的學習興趣

視頻教學是新興的教學手段，它形式新穎、可重復性強、突破時間和空間的限制，受到廣大師生的歡迎，視頻教學已經逐步走入課堂教學。視頻物理實驗最先出現在網絡上，以趣味物理實驗為主，其強烈的科學性、趣味性，吸引了無數青少年，點擊率很高，這種學習形式激發了觀看者的學習興趣，受到年輕人的歡迎。物理學內容本身抽象枯燥，在課堂上激發學生學習興趣是困難的，課堂視頻物理實驗教學形式新穎、節奏鮮明、內容豐富，符合中學生的觀看習慣。教師可以通過視頻使物理實驗教學更加生動直觀，調動學生學習的積極性，激發學生對學習新知識的探究欲望，用學生喜歡的方式教學，更容易被學生接受，激發學生的學習興趣。

2.節約課堂教學時間，擴大實驗教學的影響力

視頻物理實驗是事先拍好的，比起實際操作的課堂實驗，可以實現時間上的跳躍，在授課過程中刪掉或簡略介紹與課程內容不密切的部分。如在伏安法測電阻的實驗中，可以略去元器件的擺放、導線連接過程，這節約了實驗操作時間，提高了效率。通過忽略實驗的次要因素，可以將學生的學習注意力集中在實驗現象和實驗結果分析上，使教學重點更加突出，提高課堂效率。

課堂視頻通常利用教室內的投影儀或電子黑板展示，投影物的大小通常是實物大小的幾十倍，這種尺寸可以保障坐在最后面的學生也能看清實驗的每個細節，不受其他學生的遮擋，增大了課堂實驗的受益人群，使每個學生在課堂上獲得教育公平，大大提高了課堂教學效率，提升了課堂教學效果。在講解螺旋測微計時，可以利用視頻將實物放大，使學生清楚地觀察到螺旋測微計的調節過程，觀察到螺旋測微計的讀數刻度，掌握螺旋測微計的讀數方法，有利于學生學習。

3.展示實際實驗過程無法觀察到的實驗現象和過程

物理實驗中有一些實驗現象和過程對研究問題、總結實驗經驗和規律是有益的，但是由于進行的速度過快，不容易被實驗者觀察到，利用一些特別的視頻效果可以將這些現象和過程展示出來，供學生觀看和研究，在這里舉兩個比較典型的例子。

利用視頻進行實驗現象的展示。在講解分子熱運動章節時，擴散現象常被作為說明分子做無規則運動的典型事例給出，但是擴散過程要么太快、要么太慢，不易被展示觀察，利用視頻的快放和慢放過程可以將這一過程展示的淋漓盡致。將溫度高的墨水和溫度低的墨水放在不同的玻璃缸中，一般的擴散過程需要幾分鐘才能完成，實物實驗通常讓學生等得不耐煩，失去觀察的興趣，同時變化過慢，不容易對不同溫度的墨水形成對比觀察，使用攝像機進行拍攝，進行快放可以加快實驗進程，對比鮮明，教學效果明顯好于實物實驗。

對物理實驗過程的展示。物理實驗中，一些實驗過程過快無法觀察，利用攝像機的高速拍攝功能可以將這一過程展示出來。運動學中平拋運動是一個典型的需要快拍慢放展示的例子，平拋運動是由豎直的自由落體運動和水平的勻速直線運動合成，將平拋過程快拍慢放，同時與自由落體運動同步拍攝，可以清晰地看出平拋運動的分運動，使學生能夠透徹理解運動的合成過程，對平拋運動有更深入的認識。

三、課堂物理實驗的設計原則

1.時長控制原則

課堂實驗視頻的時間不易過長。首先，通常情況下課堂實驗不是一節課的重點，實驗分析和規律總結才是主要內容，而課堂時間有限，視頻實驗時間過長會影響其它內容教學，導致課程設計重點不突出，課堂節奏混亂。其次，中學生注意力高度集中時長有限，課堂實驗時間過長會導致學生對后續課程的注意力集中程度下降。

2.適用性原則

課堂實驗視頻應適應課堂的教學需要，能為課堂教學內容提供支撐，有兩類實驗適合課堂教學。第一類為課堂演示實驗，以課堂演示為主，用來導入新課，或作為傳授知識的作證，增強知識的可信度，促進學生對知識的理解，提高學生的知識的運用能力。第二類為探究性實驗，通過對探究實驗的數據分析和實驗現象觀察，總結、歸納出新知識，為課堂主要內容的講授提供實驗支撐。

3.適度性原則

課堂實驗視頻在使用的過程中應該適度，不易過渡頻繁使用，頻繁使用容易造成學生的感官疲勞，對視頻實驗所呈現的內容不再有激情也不再感興趣，影響課堂實驗視頻的教學效果。此外，實驗視頻也不易過渡使用特效，畫面不易過渡裝飾，精彩的視頻是能夠吸引學生的目光，將精力集中在視頻放映上，但同時也容易導致學生的情緒過渡興奮，在講解其它知識的時候很難將學生的注意力轉移回來，使課堂穩定下來。

四、課堂實驗視頻的局限性

實驗視頻在實際教學中有其局限性，主要表現在兩個方面。一方面，比起實物實驗操作，可信度欠缺。實驗視頻實際是將實驗操作過程拍成視頻，真實性是可靠的。但是現在網絡流行的視頻，為了增加收視率和精彩程度，往往過多地使用特殊拍攝手段和特效加工，在學生心目中視頻的可信程度往往大打折扣，學生對視頻的信服程度也有所下降，這也因此限制了課堂實驗視頻的使用。

另一方面，課堂視頻實驗不能夠完全替代實際的實驗操作，尤其是學生課堂分組實驗。物理實驗是訓練學生動手能力、實驗能力、思維能力和培養學生科學素養的一個好方法，視頻實驗無法實現學生的實際動手操作，學生也無法遇到實驗中可能遇到實際問題，因此起不到訓練學生的作用。

五、結語

以計算機為核心信息技術高速發展，已經影響到了各行各業，教育也不例外，將信息技術與教學有效地結合起來，能夠大幅度提高教學效率，為教學改革的深入提供了新方法、新途徑。