關于疫情下的初中物理實驗教學探究

對于因新冠肺炎疫情而無法如期開學和正常進行課堂教學的現狀，各校都積極開展教師線上授課和學生線上學習等在線教學活動。線上教學在特殊時期解決了一些課堂間題，但對于物理這樣需要“手”“眼”結合的自然學科，它體現了重要的科學研究思想和方法。為有效地進行初中物理實驗教學，對多種線上實驗教學方式進行探索分析，最后形成一套“視頻資源一仿真實驗一居家生活實驗”完整的初中線上物理實驗教學模式。有利于學生更好地理解相關物理概念，最大程度上解決現階段無法面授物理實驗的問題，培養學生科學態度和科學精神。

一、視頻實驗資源

1.合理利用視頻資源，使學生的探究欲望更強

觀看時間靈活，實驗現象顯著、直觀等是視頻實驗資源所具有的優點。視頻實驗資源具有強烈的視覺沖擊性，讓學生在短時間內能夠直觀地觀察實驗現象，從而進行思考，歸納總結物理規律。這種學習方式不僅與初中階段學生的視覺駐留規律與認知特點相符合，而且對學生頭腦中真實物理場景的創造也十分有利，讓學生對日益多彩的物理教學更感興趣，同時對他們學習和理解知識也具有推動作用。

2.利用視頻資源引入新課，激發學生的探究欲望

在引入新課時，視頻資源能夠非常直觀地呈現實驗現象，激發學生的學習興趣，并易于啟發自身的求知欲，從而調動學生學習的主動性和積極性。以探究“平面鏡成像特點”為例，在上課之前給學生播放小動物照鏡子實驗，學生通過不同小動物照鏡子反應不同，并將鏡子中的小動物與現實中的小動物進行對比，對此大膽猜想平面鏡成像的特點。正是因為視頻資源的引入，學生才能在輕松幽默的心境下思維活躍，對平面鏡成像相關特點認識深刻，及時發現問題，達到事半功倍的目的。

3.利用視頻熟悉實驗過程，提高實驗成功率

對于學生來說，視頻資源最有效的地方是幫助學生明確實驗步驟，找出實驗的關鍵點和易錯點，重視實驗時需要注意的事項，從而提高實驗成功率。在“凸透鏡成像定律”實驗中，學生不清晰詳細的實驗過程以及操作注意事項，導致實驗成功率很低。對此教師可以在播放實驗視頻時，放慢速度多次強調注意事項和觀察要點，學生就可以在實驗時避免錯誤，規范高效地完成實驗。

二、仿真實驗資源

虛擬仿真實驗主要由計算機仿真編程系統、網絡技術等開發出的一套與真實實驗相對應的虛擬實驗平臺組成。通過計算機模擬實驗設備、實驗環境、實驗步驟等，學生在裝配、操作實驗器材時，可以利用模擬軟件的幫助，完成實驗數據的測定，然后再對數據進行分析和處理，最后整合出實驗規律或結果。虛擬模擬實驗具有設計性強﹑操作方便、實驗方法多樣等優點，運用不同的實驗方法，可使學生更積極主動地投入學習之中，學生的創新力及想象力也得到了鍛煉。接下來以NOBOOK仿真實驗室為例。

1.NOBOOK仿真實驗室功能簡介

（1）圖表繪制工具：可幫助記錄實驗數據，輔助實驗講解。

（2）實驗簡介：可用于提示重、難點等信息。

（3）實驗視頻：視頻展示了整個實驗流程，可倍速觀看，另外，視頻還設置了關鍵節點，可直接點擊跳轉觀看感興趣的內容。

（4）畫筆工具：可輔助實驗講解畫筆狀態下，整體實驗界面處于鎖定狀態需移動畫面時，可切換至光標狀態。

（5）實驗分享：可以超鏈接的形式分享創建的實驗。

2.以焦耳定律為例使用NOBOOK進行仿真實驗教學

（1）實驗探究哪些因素會影響電流所產生的熱量

提出問題：電流通過不同導體，為何會產生不同的熱量？電流產生的熱量受到了哪些原因的影響？讓學生嘗試回答。分小組展開討論，闡明自己的觀點。

猜想：通電時間、電流和電阻可能是影響因素。設計實驗：依據猜想﹐小組在設計實驗的同時展開討論，如何完成探究，實驗過程中電流產生熱量的方式是什么？通過幾個階段能夠完成探究？在各小組交流完后，教師進行最后的總結，出示課件，展示內容。

（2）探究步驟

①取兩個定值電阻，阻值分別為R1、R2（其中R1≠R2），串聯起來，通電時間一定，對U型管兩側的液面高度進行觀察。

②取兩個定值電阻，阻值分別為R1、R2（其中R1=R2），串聯起來，通電時間一定，對U型管兩側的液面高度進行觀察。

實驗結束后，同學們走上講臺，投影實驗報告，并圍繞實驗結論、電路圖、實驗步驟以及實驗設計思路進行交流，老師和同學們互相提問，相互討論。

（3）歸納總結

①在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多。

②在通電時間一定、電阻相同的情況下，通過電流越大，導體產生的熱量越多。

3.線上利用仿真實驗資源教學的反思

學生可以通過虛擬仿真軟件高效設計并且完成實驗，但一味通過這種方式進行實驗，可能會讓一部分學生缺乏對實驗原理的理解，對實驗前應該掌握的相關物理知識及概念模棱兩可，不清楚實驗究竟要驗證什么或探究什么。首先，虛擬仿真實驗和傳統實驗室的實驗區別最大的地方在于學生可以直接通過操作虛擬實驗儀器完成實驗過程。學生可以根據所需要的器材隨意拖動實驗設備﹐操作過程相比于真實的實驗過于簡單，也忽略了真實實驗中可能面臨的儀器損壞、步驟遺漏或順序錯誤造成的誤差這些問題，最后通過點擊鼠標就可以完成實驗.其次，由于虛擬仿真軟件設計的局限性，學生無法真正接觸到實際的實驗器材，所以實驗器材的基本構造以及重要參數學生也無法深入理解，很多實際操作遇到的問題都會通過仿真軟件成功避開，不能從失敗中發現問題，實驗成功時的喜悅感和成就感被大大減弱。

三、總結

傳統實驗教學中，除了讓學生掌握基本實驗原理和實驗步驟外，也要注重培養學生團結合作的基本素養。而虛擬模擬實驗是由每個學生面對電腦屏幕進行的實驗操作，這種實驗操作步驟直觀、簡單、方便，學生可以獨立完成各項實驗﹐完全不需要同學之間合作完成。比如在“探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關”的實驗中，需要有一個學生拉動物塊，另外一個學生讀出彈簧測力計的示數，兩個學生合作完成。而使用虛擬仿真軟件進行這個實驗不需要學生之間的合作和互動，只需要一個學生拖動鼠標就可以完成，這不利于培養學生團隊協作精神。

山東省德州市夏津縣南城鎮中學?靳文華