淺析網絡時代背景下的高中物理實驗創新研究

馮學軍

（甘肅省武威第七中學，甘肅武威 733000）

引言

信息技術的進一步發展對我國教育事業的發展產生了相應影響，尤其是教學方式也逐漸與網絡相結合。高中物理作為中學階段一門難以理解、較為抽象的學科，不僅能夠培養學生的理性思維，還能使學生的學科素養得到有效提升[1]。在高中物理實驗開展過程中，教師通過網絡技術的應用，通常能夠更有效地調動學生學習的主觀能動性。網絡技術下，高中物理開展實驗教學中存在較多挑戰與機遇。但是，對于物理知識而言，由于其較為抽象難懂，學習難度相較于其他學科難度較大，教師可以將實驗教學與網絡技術相結合，對物理實驗教學進行改革創新，從而使物理實驗的教學水平得到有效提高，進而有效提升學生的物理成績。

一、網絡背景下高中物理實驗的特色

網絡信息技術背景下的高中物理實驗教學，通常具有數字化顯示、快速準確動態化的信息采集、實時測量、現象規律可視化等特色[2]。網絡背景下，教師通常更注重學生運用信息技術開展實驗的能力，更注重對學生創新能力、探究意識的培養。

（一）物理量實時采集和顯示

（1）過程量。例如，在開展“單擺周期性的驗證”實驗時，教師可以通過信息技術系統中的光電傳感器進行計時。與傳統實驗使用的用眼睛觀察秒表相比，信息技術更便于記錄單擺通過平衡位置的具體次數，且誤差更小。

（2）瞬間量數據的采集和顯示。網絡信息技術通常能夠對瞬間量實施準確的測量及動態顯示，能夠使物理本質實現量化。例如，在相關實驗中，教師可以通過傳感器對碰撞中的互相作用力進行研究，通過光電門傳感器對瞬時速度進行研究等。

（3）微小量數據的采集和顯示。例如，通過網絡信息技術，電流傳感器的精確度通常能夠達到0.1μA，具體測量的范圍能降低至-1μA 至1μA，通常能夠對微小電流進行測量，如人體、水果、電池電流等。

（二）數據處理

網絡信息技術通常能夠對數據進行快速計算，并實施定量處理分析，然后擬合圖像，獲得物理規律。例如，在對牛頓第二定律中的加速度和質量、力的關系進行研究時，傳統的研究方式在數據處理方面不僅費時，還極為麻煩，而通過網絡信息技術的運用，教師可以將采集的數據輸入計算機中，而計算機通常能夠快速處理相關數據，并擬合成相應圖像，在短時間內進行定論，并獲得實驗結論，從而確保教學效率的提高。

二、網絡背景下高中物理實驗的創新

（一）展示與分析實驗過程

在學生動手操作的過程中，教師可以將學生實驗操作的整個過程用視頻記錄下來，并對錄像進行匯編與分析。網絡背景下，物理教師可指導學生運用計算機對實驗過程進行回放。在具體回放中，學生可以根據自己的操作過程，對自己實驗操作中出現的錯誤進行辨析，并對實驗誤差出現的原因進行分析[3]。對于自學能力較強的學生來說，其通過分析自己的實驗操作，通過網絡和物理教師分析與交流相關情況，從而有更多自主發展的空間。物理教師還能夠通過相關調查表，對學生的學習狀況進行收集，并上傳資料實施統計分析，充分掌握學生的薄弱環節，并根據這些資料，突破學生無法掌握的難點。同時，通過網絡技術，教師還可以上傳學生的資料，并逐漸歸類整理，從而構建完整的實驗誤區的資料庫，進而確保實驗教學的順利開展[4]。在該教學方式下，學生成為實驗教學活動的主體，而教師則作為引導者，對實驗錄像實施精確的匯編，并指導學生對實驗錯誤進行辨析，從而有效提高學生的學習能力。

例如，在運用電流表測量電流時，部分學生會遇到電流表讀數困難。此時，教師可以引導學生連接電路，并對電路中的電流大小進行測量，然后引導學生通過屏幕對電流表的具體使用規則及讀數方法進行模擬演示。經過2～3 次的讀數練習，學生通常能夠有效掌握電流表的具體讀數及使用方法。對于連接電路存在困難的學生而言，其通過對自己實驗過程視頻的觀看，通過師生、生生交流能夠發現連接電路中出現的問題。對于在實驗中無法做或者不方便做的實驗，教師可通過計算機科學模擬（simulation）及視頻資源開展教學。例如，在開展“超重和失重”實驗教學時，物理教師可根據人在電梯內，電梯上下過程中失重和超重的例子進行講解。在實際上課時，教師通常不方便帶領學生進電梯觀察，因此可以在課前將實驗過程錄制下來，并對錄像實施整編與分析。網絡背景下，教師通過計算機指導學生自主觀看實驗過程，引導學生進行自主分析，通常能有效提高學生的學習能力。

（二）數字信息系統實驗室的數據處理

數字信息系統實驗室（Digital Information System Laboratory，簡稱 DIS）主要是由“數據采集器+傳感器+實驗軟件包+計算機”所構成的新型化實驗系統。DIS 系統綜合應用了傳感器中的數據采集、分析、記錄技術，并構建出依賴于計算機平臺的一個實時的實驗系統，且有效避免了傳統實驗的弊端[5]。DIS 實驗通常具有電壓、電流、溫度、微電流、聲波、壓強、位移、磁、光電門、力等不同傳感器，能夠有效確保各項物理實驗的開展。DIS 在被運用到高中物理的實驗室時，通過傳感器對實驗數據進行采集，并以接口和計算機進行連接，以實現數據的順利采集與分析，并繪制出相應的曲線和數據分析表，能夠更為快捷、方便地測量出物理量和實驗物理量的關系。例如，在開展電源電動勢和內阻的測定、牛頓第二定律等相關實驗時，教師可以通過實驗中的數據構建Excel 數據表，從而有效生成相應的點線圖。對非線性關系相關物理量而言，通常教師可通過數據處理的軟件實施曲線擬合，從而使學生更好地發現物理量間的規律與關系。例如，音叉的震動可通過計算機繪制出相應的振動圖像，并用數據處理器進行擬合。這樣，學生就會發現該振動圖像與正弦函數具有直接關系。又如，在對牛頓第二定律中變速運動的狀態進行探究時，DIS 也能得到其與函數的關系。DIS 不僅能夠代替溫度計、打點計時器、溫度計、彈簧秤、壓強計等傳統的儀表，還能對傳統儀表不能準確測量的物理量進行測量，如對瞬時速度、微電流等的直接測量。DIS 不僅是單純的替代，還可以使測量的范圍、精度、速度都得到有效擴大和提高。

（三）強化實驗教學反饋檢測

強矯正、快反饋是學生物理學習質量有效提高的重要途徑。通過計算機具備的速度快、貯存量大、交互性能較好的特征，教師開展具有針對性的檢測與訓練，能夠使學生對相關問題的思維方式、過程、結果的正確性進行即時判斷，并對學生的思維方式進行矯正。物理教師可依據學生的學習情況，創建相應的問題情境，引導學生獨立自主地進行上機學習，并輔助學生進行相應的反饋練習，從而使學生的自學能力及處理相關問題的能力得到有效提高[6]。例如，教師可以通過網絡技術將實驗教學的內容繪制成填圖、填空、選擇、改錯、判斷等不同類型的標準訓練題，然后指導學生將答案輸入電腦中，并通過電腦對答案的正確性進行直觀的判斷。

（四）實驗復習

在高中物理的實驗復習課程中，對于有些演示實驗，學生會記不清或者忘記。但復習的時間又比較緊迫，教師無法將平時教學的實驗再做一遍。而通過網絡技術的應用，教師就可以將做過的相關實驗重新演示一遍，并通過網絡具備的較強交互性，增加學生的實驗學習機會，同時充分發揮出學生在實驗課堂上的主體作用，從而使學生積極參與到物理實驗的活動中。網絡技術不僅能夠使實驗復習課程的容量得到有效擴充，還能使實驗教學的復習效率得到有效提高。例如，在復習“電磁振蕩與電磁波”實驗時，教師就可以播放實驗相關視頻，講解電磁波的出現、調制發射、傳播、接收等相關過程，從而顯著提高課堂教學效率。或者在對不同實驗裝置的相關裝配與電路連接進行復習時，教師可以通過CAI 課件，引導學生通過計算機進行組裝連接，并在出現錯誤時給予相應的提示。除此之外，物理教師還可以把各種不同類型的實驗難點、重點進行剪輯錄制成影像，讓學生觀看，并提出相應的問題，引導學生思考，從而使學生能夠在更加愉快的氛圍中掌握相關物理知識，并使學生的復習效率得到有效提高。

結語

綜上所述，教師將網絡信息技術和物理實驗教學相結合，通過網絡信息技術開展物理實驗教學，通常能夠為學生帶來更好的實驗學習體驗，使學生在物理實驗的學習中獲得探究的樂趣。將網絡信息技術應用于物理實驗的教學中，更符合學生自身的認知水平，不僅能夠提高學生的學習效率，還能使教學質量和效率得到有效提高。