信息技術(shù)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

唐紹峰

【摘要】本文闡述利用微課幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)預(yù)習(xí)、突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)，以及利用信息技術(shù)模擬在現(xiàn)實(shí)中不好進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)過程的措施，以便更好地開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn) 信息技術(shù) 微課

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2021）29-0143-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是物理學(xué)科教學(xué)的重要板塊。在過去的教學(xué)中，大多數(shù)教師采取的是單純講授式的授課模式，教師講什么、學(xué)生聽什么，學(xué)生很少有動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，這就極大地削弱了實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用。隨著新課改的逐漸深入，提高學(xué)生的實(shí)操能力、發(fā)展學(xué)生的綜合素質(zhì)，成了各學(xué)科教學(xué)的共同追求。對(duì)于物理學(xué)科而言，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性，能夠很好達(dá)成這一目標(biāo)。那么，物理教師應(yīng)該如何有效開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)？筆者近年來對(duì)此進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)利用信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既可以豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，又可以讓學(xué)生學(xué)到多種有效的實(shí)驗(yàn)方法、拓展學(xué)生的思維，極大地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

一、利用微課幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)預(yù)習(xí)

微課是近年來新興且十分有效的一種教學(xué)方式，是信息技術(shù)與教育教學(xué)融合的一個(gè)重要產(chǎn)物。教師可以利用微課將復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容和過程進(jìn)行適度簡化，并呈現(xiàn)給學(xué)生，以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的自主學(xué)習(xí)。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，微課具有天然的優(yōu)勢(shì)，能有效引導(dǎo)學(xué)生更好地完成預(yù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生動(dòng)手操作，但在預(yù)習(xí)階段，學(xué)生很難完成實(shí)驗(yàn)操作，因此教師利用微課將實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)所需材料等展現(xiàn)給學(xué)生，幫助學(xué)生順利地進(jìn)行預(yù)習(xí)。例如，學(xué)生進(jìn)行“速度的變化”這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)預(yù)習(xí)時(shí)，筆者設(shè)計(jì)了這樣的一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)微課，向?qū)W生講解速度的概念以及影響速度變化的主要因素，并通過模擬實(shí)驗(yàn)向?qū)W生展示這些因素如何影響速度變化，告知學(xué)生開展這一實(shí)驗(yàn)需要哪些材料和條件，需要注意哪些問題。向?qū)W生提出自主學(xué)習(xí)的問題：①根據(jù)實(shí)驗(yàn)微課設(shè)計(jì)相類的實(shí)驗(yàn)方案，寫出你要探究的問題;②結(jié)合你設(shè)計(jì)的方案提出自己的猜想;③根據(jù)方案進(jìn)行簡單的模擬實(shí)驗(yàn)，記錄下自己采用的方法和步驟，收集好相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并做成表格，對(duì)自己提出的猜想進(jìn)行簡單論證;④根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論，總結(jié)和反思，找到需要進(jìn)一步解決的問題、疑惑。

在正式授課前，筆者對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)全班學(xué)生基本都能根據(jù)微課提示較好地完成了模擬實(shí)驗(yàn)，收集到了較有價(jià)值的信息。有些學(xué)生還能夠提出有探究價(jià)值的問題。將“學(xué)”前置，以“學(xué)”導(dǎo)“教”，有效提高預(yù)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

二、利用微課突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)

初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，是學(xué)生大都缺少生活經(jīng)驗(yàn)，或者說某些物理實(shí)驗(yàn)很少會(huì)在現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)生，這就會(huì)使他們難以完成或理解某些實(shí)驗(yàn)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用信息技術(shù)，以視頻、動(dòng)漫的方式將生活中的現(xiàn)象生動(dòng)地呈現(xiàn)給學(xué)生，擴(kuò)充學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備;將一些生活中不常見的物理實(shí)驗(yàn)展示給學(xué)生，增加學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備。這樣的方式較大地豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和手段，有助于教師指導(dǎo)學(xué)生突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)，從而提升初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

“杠桿的平衡條件”是初中物理的一個(gè)重要教學(xué)內(nèi)容，本課的教學(xué)難點(diǎn)為引導(dǎo)學(xué)生探究杠桿平衡的條件和確定力臂。在以往的教學(xué)中，常常是由教師操作實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示，讓學(xué)生在一旁觀察，學(xué)生很少有實(shí)操的機(jī)會(huì)。正因如此，就使得部分學(xué)生不能很好地了解平衡的條件、確定力臂，降低了教學(xué)效率。為了解決這一問題，筆者將實(shí)驗(yàn)制作成微課展示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。在微課中，筆者先著重對(duì)這兩個(gè)難點(diǎn)進(jìn)行講解，然后通過天平秤的實(shí)驗(yàn)向?qū)W生演示如何確定力臂的方法，以及認(rèn)知實(shí)現(xiàn)平衡的幾種重要條件。學(xué)生在通過微課完成預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，筆者在課中利用信息技術(shù)以特定鏡頭的方式聚焦關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)演示，直至學(xué)生能夠較好地掌握。如在引導(dǎo)學(xué)生如何確定力臂時(shí)，筆者首先通過動(dòng)漫演示了幾種涉及平衡的情況（如圖1），并用動(dòng)漫演示力臂的畫法（如圖2，見下頁），然后引導(dǎo)學(xué)生通過操作進(jìn)一步體會(huì)力臂的確定方法，最后再給學(xué)生播放一段從網(wǎng)上下載的視頻，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)。

在教學(xué)中，筆者利用信息技術(shù)對(duì)這幾張圖進(jìn)行了動(dòng)態(tài)化處理。通過動(dòng)態(tài)演示，讓學(xué)生直觀地觀察、認(rèn)知力臂的確定方法，了解杠桿的平衡條件，有效實(shí)現(xiàn)本課的教學(xué)目標(biāo)。這樣的教學(xué)方法，比教師機(jī)械地講授、刻板地繪圖要好得多，取得事半功倍的效果。

三、利用信息技術(shù)模擬在現(xiàn)實(shí)中不好進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)

初中物理學(xué)科有許多實(shí)驗(yàn)，其中，有些實(shí)驗(yàn)需要使用有毒性的溶液，存在一定的安全隱患，不宜讓學(xué)生操作;有些實(shí)驗(yàn)需要花費(fèi)很長一段時(shí)間進(jìn)行持續(xù)觀察，不能在有限的教學(xué)時(shí)間里進(jìn)行實(shí)驗(yàn);有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象稍縱即逝很難觀察到，需要比較高精度的儀器設(shè)備進(jìn)行觀察記錄，而大部分學(xué)校又不具備這樣的條件。這些實(shí)驗(yàn)都難以組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，又跟教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)。如果因此而放棄這些實(shí)驗(yàn)，那么會(huì)失去一個(gè)讓學(xué)生增長知識(shí)、開拓視野的機(jī)會(huì)。如果利用信息技術(shù)，那么就能夠比較好地解決這些問題。

比如，一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象稍縱即逝的實(shí)驗(yàn)，教師可以利用信息技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，或是播放實(shí)驗(yàn)視頻，向?qū)W生完整地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。例如，晶體融化實(shí)驗(yàn)。我們知道，晶體的融化速度非常快，僅憑肉眼很難觀察到它融化的過程，學(xué)校一般也沒有配備相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為了能讓學(xué)生更好地觀察這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，筆者先從網(wǎng)上下載了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)視頻給學(xué)生播放，并通過慢鏡頭向?qū)W生呈現(xiàn)晶體融化的細(xì)微過程，使學(xué)生能夠詳細(xì)地觀察晶體融化的現(xiàn)象。隨后，筆者又設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，用冰塊替代晶體，用高壓火槍烘烤冰塊，演示晶體的融化過程。這很好地解決了學(xué)校因缺乏相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材而不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的問題，又能讓學(xué)生對(duì)晶體融化有深入的了解。

又如，在講解光在宇宙空間的傳播時(shí)，教師也可以利用信息技術(shù)進(jìn)行演示和闡述。我們要想觀察光在宇宙空間的傳播，需要配備極其精密的儀器設(shè)備，這是很多學(xué)校都無法具備的條件。于是，筆者利用信息技術(shù)演示了光在宇宙空間傳播的路徑、速度等，并通過法拉盛課件模擬了太陽、月亮、地球的運(yùn)行，讓學(xué)生更好地理解月食、日食、潮汐等自然現(xiàn)象，教學(xué)活動(dòng)生動(dòng)具體，使學(xué)生直觀地理解光在宇宙中的傳播特性。

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，當(dāng)我們碰到一些無法組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，教師可以利用信息技術(shù)，或是進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，或是讓學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)視頻，而不是放棄這些實(shí)驗(yàn)，要盡可能地滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。

四、利用信息技術(shù)完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)過程

從事多年初中物理教學(xué)工作，筆者發(fā)現(xiàn)過去實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)往往只注重結(jié)果性評(píng)價(jià)，輕視過程性評(píng)價(jià)，削弱了教學(xué)評(píng)價(jià)在促進(jìn)教學(xué)總結(jié)、教學(xué)反思等方面的作用。近年來，筆者利用信息技術(shù)構(gòu)建了線上、線下相結(jié)合的雙線評(píng)價(jià)模式，從而將結(jié)果性評(píng)價(jià)與過程性評(píng)價(jià)有效統(tǒng)一起來，形成了更加科學(xué)、有效、完善的評(píng)價(jià)機(jī)制，提高了教學(xué)評(píng)價(jià)的效能。在實(shí)際操作中，一方面，教師通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，了解每一個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度、效果，及時(shí)收集學(xué)生實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，科學(xué)地分析學(xué)生的學(xué)習(xí)效果;另一方面，教師通過學(xué)生自評(píng)、生生互評(píng)、師生互評(píng)等多元化評(píng)價(jià)方式，進(jìn)行全方位的線下評(píng)價(jià)，讓學(xué)生清楚自己的學(xué)習(xí)情況，從而推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行自我調(diào)整、自我學(xué)習(xí)、自我提升。

比如，“家庭用電”的知識(shí)，其包含的內(nèi)容很豐富。學(xué)生要了解家庭電路、電路元件、零線、火線、火線和零線之間電壓，要學(xué)會(huì)使用測電筆辨別火線和零線。如果僅靠課堂實(shí)驗(yàn)?zāi)敲礋o法完成如此龐雜的教學(xué)內(nèi)容，因此除了要在課堂上進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，還需要學(xué)生自主在家里進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)。但教師又如何了解學(xué)生家庭實(shí)驗(yàn)的效果呢？筆者這樣做：（1）安排一項(xiàng)家庭作業(yè)“拆解家中廢舊電器，觀察其中的線路，并嘗試修理”;（2）讓學(xué)生將完成作業(yè)的全過程拍攝成視頻，上傳至班級(jí)QQ群，并提出自己的疑惑、問題;（3）對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行批改，解決學(xué)生的問題、提出改進(jìn)或修理意見，給出評(píng)價(jià)結(jié)果。

這樣的評(píng)價(jià)方式，既能夠讓學(xué)生在拆解、觀察、修理的過程中，更加清楚地認(rèn)識(shí)電路，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，又能很好地觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果，及時(shí)為學(xué)生解決在知識(shí)應(yīng)用過程中的問題，有效延伸了課堂教學(xué)內(nèi)容。

在實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)不少青年教師存在過于依賴信息技術(shù)的現(xiàn)象，幾乎每一個(gè)環(huán)節(jié)都采用信息技術(shù)，淡化了教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用，淡化了教學(xué)板書。信息技術(shù)應(yīng)該只是教學(xué)的輔助工具，而不是主要手段。比如，介紹著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)時(shí)，有不少教師全程利用信息技術(shù)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的具體過程，但沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行必要講解。比較好的做法是，教師利用動(dòng)畫視頻演示實(shí)驗(yàn)的過程，并適時(shí)詳細(xì)地解說實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠清楚地了解這個(gè)實(shí)驗(yàn)。然后進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生拉抽真空后的馬德堡球，進(jìn)行實(shí)質(zhì)實(shí)驗(yàn)，這樣就能更好地加深學(xué)生的理解和記憶。如果只是單純進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，那么學(xué)生難以抓住知識(shí)重點(diǎn);倘若只是教師講解，那么學(xué)生就不能直觀理解實(shí)驗(yàn)。只有二者結(jié)合，才能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。又比如，托里拆利實(shí)驗(yàn)，因其規(guī)模較大、危險(xiǎn)性也較高，不能在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中進(jìn)行演示，教師就可利用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)。雖然互聯(lián)網(wǎng)上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源非常豐富，但并不是所有的實(shí)驗(yàn)資源都適合本班本年級(jí)的教學(xué)，教師要進(jìn)行辨析，選擇合理、適用的教學(xué)資源，開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。總而言之，信息技術(shù)可以極大地提高初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，但教師在運(yùn)用中也要注意合理利用信息技術(shù)，不能過度依賴。教師運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)，為教學(xué)所需適時(shí)使用信息技術(shù)。

（責(zé)編 李 唐）