中學(xué)物理實驗教學(xué)與信息技術(shù)現(xiàn)狀思考

陳斌　田曉梅

摘? 要：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)在傳統(tǒng)學(xué)校教育中的應(yīng)用越來越普遍，信息技術(shù)與高中物理實驗教學(xué)的整合，已成為高中物理實驗教學(xué)的一個必然前提。物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗教學(xué)的質(zhì)量從某種程度上決定了物理教學(xué)的效果。利用信息技術(shù)改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，探索新的教學(xué)模式，信息技術(shù)應(yīng)用于高中物理實驗，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，這為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供了有力的條件。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理;實驗教學(xué);信息技術(shù)

一、實驗教學(xué)與信息技術(shù)整合是一種必然的趨勢

傳統(tǒng)的高中物理實驗教學(xué)雖然有一些優(yōu)點，但在學(xué)生掌握和鞏固知識，對實驗知識、能力、方法、情感態(tài)度與價值觀等方面的認(rèn)識還不夠。過去的實驗教學(xué)基本上以教師為中心，演示實驗教師做、學(xué)生看;分組實驗則讓學(xué)生按教師設(shè)計好的方案進行，缺乏獨立思考和創(chuàng)造性活動。實驗教學(xué)要有好的效果，那就要重視演示實驗讓學(xué)生參與隨堂實驗，學(xué)生分組實驗則要盡量采用探究式，讓學(xué)生進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，扮演研究者的角色。根據(jù)探究活動的需要，讓學(xué)生盡可能多地在實驗室活動，為他們創(chuàng)造接觸和熟悉各種儀器設(shè)備的機會。信息技術(shù)應(yīng)用到高中物理實驗教學(xué)中，利用視聽資料、網(wǎng)絡(luò)資源等加強實驗教學(xué)與社會、生活、科學(xué)技術(shù)之間的聯(lián)系。在實驗的不同環(huán)節(jié)，信息技術(shù)都可發(fā)揮獨特的作用;在觀察環(huán)節(jié)極大地擴展實驗的可視性和可重復(fù)性，在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)使物理量的測量不但簡單方便，而且精度提高，在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)則讓學(xué)生從機械、繁瑣的數(shù)據(jù)處理過程中解脫出來。

二、實驗教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的層面

（1）作為一種演示工具

依據(jù)新課標(biāo)、新教材，中學(xué)高中物理實驗分為三大類：課堂演示實驗、學(xué)生分組實驗和課外探究實驗。但是由于受到常規(guī)實驗儀器本身的限制，很多演示實驗都達不到預(yù)期效果。作為演示的工具的信息技術(shù)，可使靜態(tài)事物動態(tài)化、微觀現(xiàn)象可視化、抽象知識形象化，完成難做實驗的仿真模擬實驗、進行動態(tài)分析等。作為演示工具的信息技術(shù)，主要應(yīng)用在以下幾個方面：

第一方面，利用信息技術(shù)演示實驗現(xiàn)象。如簡諧運動中彈簧振子的振動實驗，學(xué)生很難同時觀察到回復(fù)力、加速度、速度和位移等物理量在四個運動過程及五個關(guān)鍵時刻的大小和方向，這是教學(xué)的難點。而采用課件模擬就可調(diào)節(jié)振動頻率或者使其暫停，便于對四個矢量的大小、方向變化進行分析，也可重復(fù)選擇觀察任意一個物理量的周期性變化，有利于學(xué)生建立簡諧運動完整的物理圖景。

第二方面，實驗所包含的物理本質(zhì)不夠清晰，利用動態(tài)模擬予以補充。如“波的疊加”、“波的干涉”、“平拋運動”等實驗。我們可以借助《仿真高中物理實驗室》，利用的動態(tài)模擬演示，就能使學(xué)生更好地理解這一知識。

第三方面，在一般實驗室中不可能做出的實驗，可用計算機科學(xué)模擬（Simulation）和視頻資源來支持教學(xué)。

（2）作為信息處理工具

高中物理實驗過程中很多實驗數(shù)據(jù)需要處理，信息技術(shù)的應(yīng)用給我們很好的解決了數(shù)據(jù)處理這一問題。實驗數(shù)據(jù)的獲取、分析、處理可以應(yīng)用Excel來完成，Excel的圖表能夠非常直觀的呈現(xiàn)出我們需要的數(shù)據(jù)。如描繪小燈泡U—I特性曲線的實驗，使用DIS實驗系統(tǒng)，特征曲線由計算機直接描繪，學(xué)生有充裕的時間用電阻替換小燈泡進行實驗，討論造成兩圖線差異的原因。加深對U—I特性的認(rèn)識，而不是大量時間用在繪制U—I特性曲線上。

（3）作為研發(fā)工具

工具型教學(xué)軟件為該層次的教和學(xué)習(xí)提供很好的支持，如幾何畫板、Interactive?Physics（交互性物理）、“仿真高中物理實驗室”等工具軟件都可進行虛擬環(huán)境中的探究，它為學(xué)生提供自己動手、探索問題的模擬實驗環(huán)境，學(xué)生面對問題時，可以使用它們做實驗，來發(fā)現(xiàn)、總結(jié)一些規(guī)律。

（4）作為交流工具

將互聯(lián)網(wǎng)上成型的虛擬實驗及其他關(guān)于物理學(xué)家、學(xué)史、規(guī)律、趣聞、生產(chǎn)生活資料作為我們學(xué)習(xí)的資源，學(xué)生可以邊學(xué)習(xí)邊交流。用網(wǎng)絡(luò)版“仿真高中物理實驗室”，學(xué)生可以一邊做實驗一邊在網(wǎng)上暢游，獲取新知識，遇到問題還可以通過網(wǎng)絡(luò)與同伴交流。

三、整合后的教學(xué)模式

發(fā)揮傳統(tǒng)實驗與信息技術(shù)各自的優(yōu)勢，優(yōu)化高中實驗教學(xué)過程，促進學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)解決實際問題習(xí)慣的培養(yǎng);突出學(xué)生主體地位，有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)。

（一）探索型實驗教學(xué)模式

需要在實驗基礎(chǔ)上進行定量研究的概念和規(guī)律，用這種模式能極大地提高探究效率，增強學(xué)生的自信心和成就感。

教學(xué)活動中，通過信息技術(shù)搜集、處理數(shù)據(jù)，拓寬交流渠道與信息量，把高中物理實驗、數(shù)據(jù)處理和探究學(xué)習(xí)結(jié)合起來。如通過數(shù)字化實驗系統(tǒng)，不僅可以進行數(shù)據(jù)采集、測量，而且還可以通過多模顯示、組合顯示、視圖放大、圖線分析、自定義變量和表達式等有效手段，使實驗數(shù)據(jù)的處理、顯示更加便捷。高精度的數(shù)據(jù)，形象、直觀的圖線圖形有助于學(xué)習(xí)者進行科學(xué)探究，提高能力。

四、存在問題

目前信息技術(shù)與高中物理實驗教學(xué)的整合上并沒有現(xiàn)成的模式可供借鑒，還處于探索、實踐、積累的階段。整合途徑、方式、方法、模式還存在不合理、不完善的地方。

首先從培養(yǎng)學(xué)生的能力來看，傳統(tǒng)高中物理實驗側(cè)重于培養(yǎng)細(xì)致、認(rèn)真、耐心的觀察習(xí)慣，而數(shù)字化實驗則側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生在觀察中思考探究的能力信息技術(shù)的應(yīng)用可以突破傳統(tǒng)實驗儀器的局限性，補充、完善真實實驗的不理想之處。但是一味用虛擬的過程替代真實實驗，弱化學(xué)生的實際操作能力和科學(xué)意識，背離實驗教學(xué)的初衷。建議對一些操作方便、效果明顯的實驗，不宜用計算機模擬。

利用數(shù)字化實驗環(huán)境、多媒體課件等來模擬、演示實驗。由于數(shù)字化實驗涉及到綜合性、技術(shù)性的知識較多，因此對教師、學(xué)生的信息素養(yǎng)也要求較高。且相應(yīng)的硬件、軟件投入也是一筆不小的費用，學(xué)校單方面難以承擔(dān)。我們應(yīng)該以真實實驗作為實驗教學(xué)的基礎(chǔ)，把數(shù)字化實驗環(huán)境、多媒體演示實驗等模擬環(huán)境試驗作為實驗的有力輔助。

參考文獻

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