讓科技之花在課堂中綻放

【摘要】科技的發展帶來生活方式的改變，也帶來了教學模式的變革。善用信息技術，可以使課堂教學更加生動化、多元化，使高中物理的教學更加精彩紛呈。文章以三個案例分享信息技術應用的一些心得體會。

【關鍵詞】信息技術? 高中物理? 教學策略

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）39-0060-02

“以教育信息化帶動教育現代化”是國家教育改革和發展規劃中明確提出的綱領化要求。隨著信息技術2.0的開展，越來越多的信息化工具、軟件被教師所熟知、認可，現代化信息技術正在為教學模式帶來一場深刻的變革。

信息技術手段，特別是計算機、手機提供的教學條件、實驗條件可以在高中物理教學中加大實驗比重，優化實驗現象，突出實驗結果，對激發學生的學習興趣，啟發思考，培養創新精神與實踐能力有很好的推動作用，尤其是信息技術手段對傳統課堂教學模式的優化，可以很好地突破教學過程的重難點，“化虛為實”。筆者以自身教學過程中的一些案例，談談信息技術應用的心得。

案例一：Phyphox軟件與超、失重問題教學

超重與失重問題是生活中比較常見的一類問題，卻是學生理解上比較模糊的一塊知識點，屬于學生在學習了牛頓第二定律及第三定律后的實例應用問題。這類問題的一個難點在于加速度與合力方向的理解。加速度在高中物理中屬于非常重要的概念之一，在分析超重與失重問題上，往往加速度的分析直接影響著整塊內容的解答。解決這類問題中加速度的特點，可以嘗試利用Phyphox軟件中的傳感器功能，利用Phyphox軟件中的圖像，很直觀地體現出來。

打開手機Phyphox軟件中的Acceleration（withoutg）功能，能夠發現該功能可以同時測量x、y、z三個方向上的加速度，并能夠以圖像形式顯示出大小變化。由于研究場景為電梯上升與下降過程，所以我們只需要研究豎直方向（即z方向，該方向定義豎直向下為正方向），實驗者拿著手機記錄電梯在上升與下降過程中的加速度變化如圖1和圖2。

圖1中顯示，電梯在上升過程中加速度先負后正，即加速度先向下后向上，表現出先超重后失重的特點

圖2中顯示，電梯在下降過程中，加速度先正后負，先失重后超重，且由圖中可以看出，加速度大小值約在0.5m/s2左右。

另外，在超重與失重這節課后面，還可以讓學生現場分析下蹲和起立的過程中超、失重問題，現場驗證。

采用同樣方法，記錄先下蹲后起立過程的圖像，如圖3。可以看出，下蹲過程（圖中用下劃線標注部分）加速度先正后負，先失重后超重;而起立過程（圖中未劃線部分），加速度先負后正，先超重后失重。

這兩個小實驗中，既強化了學生對加速度的矢量性分析，也可以清晰感受到生活實例中的加速度變化，這種新穎、直觀的實驗模式，可以幫助學生突破知識的難點，同時又提升學習的興趣及探究能力。

案例二：數字化信息系統與牛頓第二定律實驗

“探究加速度與力、質量之間的關系”作為必修一教材中的重要內容，是一節典型的實驗探究課。但是如果利用傳統的打點計時器、紙帶等器材完成實驗，在平衡摩擦力以及后續的數據處理上，將消耗大量的時間，無法在一節課的時間內完成，很容易變成先講授知識，再驗證實驗，而不是探究實驗了。而采用數字化信息系統（DIS軟件），利用傳感器采集數據及計算機分析，不僅更高效，且數據更精準、結果更直觀（傳感器代替紙帶與打點計時器，減小了摩擦力對實驗數據的影響）。

第一步，按照傳統實驗方式調節、擺放好實驗儀器（不用連接打點計時器及紙帶），將位移傳感器接收端固定在導軌一側，將位移傳感器發射端固定在小車上，連接數據采集器通道。打開“DISLab軟件”進入教材“專用軟件”界面中的實驗項目“牛頓第二定律”。在彈出窗口中，輸入實驗所用小車質量及拉力值（砝碼和小桶的重力之和）。

第二步，開始正式實驗，打開小車上的位移傳感器發射端電源開關，點擊DIS軟件中“開始記錄”按鈕，釋放小車，小車開始運動;待小車停止后，點擊DIS軟件中“停止記錄”按鈕，拖動顯示窗口中的滾動條，將實驗獲得的v-t圖像顯示于中間區域，點擊“選擇區域”按鈕，選擇需要分析的一段v-t圖像，軟件自動算出加速度數值。

第三步，保持小車質量不變，改變拉力，重復第二步步驟，至少獲得6組數據，點擊軟件中的“a-F圖像”按鈕，得到如圖4所示圖像，即得出：質量一定時，加速度與拉力成正比。

在指導學生使用過一兩次后，就可以放手讓學生自行驗證，在拉力一定時，加速度與質量的關系了。本實驗注意事項：不掛重物下先平衡摩擦力;砝碼質量應遠小于小車質量;位移傳感器接收端與發射端應保證在同一水平面上。

相比于其他動畫實驗、“黑板實驗”，DIS實驗原理與傳統實驗原理相同，更加易于接收，且數據更精確，結果更直觀，效率大大提高，學生在課堂上容易獲得實驗結果，可以極大鼓舞他們的實驗探究之心，增加學習動力。

案例三：虛擬實驗室與測量電源電動勢及內阻實驗

不同于一般的動畫實驗，中央電教館的虛擬實驗室提供了3D、VR實驗等更加真實的實驗素材，且包含了初中到高中的物理、化學、生物等主流實驗，不僅方便了教師的備課，且當疫情影響時，對線上教學需要用到實驗的課程起到了很大的幫助，甚至于學生可以自己動手進行更多方式的實驗探究與驗證，操作上也極為簡單。筆者以自己的一堂《實驗：測量電源電動勢和內阻》的公開課為例，簡單介紹下該系統。

打開中央電教館虛擬實驗室網站，點擊“高中物理實驗”，選擇“測量電源電動勢和內阻”章節，進入系統后可以發現，該章節提供了三種方法進行實驗，分別是“伏安法”“伏阻法”“安阻法”，選擇需要的測量方法，點擊“實驗步驟”“知識點”等，可以自行了解實驗基本操作與注意事項，選擇合適的實驗器材，按電路圖連線，進行實驗。實驗時，電源電動勢及內阻、滑動變阻器等均可以調節，電流表及電壓表可設定有無內阻模式，當實驗出現問題時，電路中相對應的原件會燒壞，以便提醒操作者。點擊電壓表及電流表，將電表讀書放大，以便觀察。在實驗中移動滑動變阻器，記錄六組數據，點擊“數據”，在彈出的表格中填入對應的六組數據值，點擊計算圖標，系統自動生成三組E和r的值，并求出E和r的平均值，接著點擊圖像按鈕，系統生成U-I圖像，根據圖像可利用圖像法的相關知識求解E和r的值，比較計算法及圖像法，發現圖像法求出的E和r的數據更加接近預設值，更準確。然后就可以布置同學自己動手進行“伏安法”實驗，課后拓展內容可以布置學生自行研究“伏阻法”及“安阻法”的相關實驗。

通過以上過程可以看出，虛擬實驗室基本包含了課堂需要強調的重點內容及拓展內容，且實驗要求低，只需要有能連上網的電腦就行，真正實現了居家就可以實驗的條件，學生可以隨時隨地操作。

信息技術在教學中的出現與發展，帶來的既是機遇又是挑戰，當我們帶著友好的態度去接納它時，或許它帶給我們的幫助也將是巨大的。

參考文獻：

[1]蔣濤.信息技術與高中物理教學的深度融合策略[J].中小學電教（教學），2021（5）：23-24.

[2]孔祥勝.信息技術在物理實驗的教學實踐[J].電子技術，2020，49（8）：154-155.

作者簡介：

陳暉（1988年-），男，福建寧德人，中學物理一級教師，從事高中物理教學及研究。