用信息技術加持初中物理實驗教學*

摘要：物理實驗是學生獲取物理知識的重要手段，也是提高學生科學素養的重要載體。“互聯網＋”背景下，大量先進的教學技術涌現，我們可以用信息技術手段來提升物理實驗教學的質量。我們可以用多樣化的信息技術加持初中物理實驗教學：多屏展示，創設學習情境；仿真實驗，提供直觀體驗；AI監控，優化教學流程；人機互動，給予實時反饋；AI評估系統，推動全面評價。

關鍵詞：初中物理；實驗教學；信息技術；“互聯網+”；《視力的矯正》

物理實驗是學生獲取物理知識的重要手段，也是提高學生科學素養的重要載體。“互聯網＋”背景下，大量先進的教育信息技術涌現，我們可以用它們來提升物理實驗教學的質量。下面，以蘇科版初中物理八年級上冊《視力的矯正》一課為例，說明如何用多樣化的信息技術加持初中物理實驗教學。

一、 多屏展示，創設學習情境

《義務教育物理課程標準（2022年版）》指出：“教師要充分結合學生的生活經驗，有目的地創設生動具體的情境，引導學生從經驗中概括、提煉事物的共同屬性，抽象事物的本質特征，實現從經驗常識向物理概念轉變。”［1］物理教師可以利用信息技術優化課堂導入，為學生創設體驗式學習情境。一些教學輔助軟件中的“直播課堂”功能可以將教學課件、實驗視頻、圖片投放到每一個學生面前的屏幕上，迅速抓取學生的注意力，有效激發學生的感知能力，以此驅動學生積極思考，為接下來的實驗活動做好鋪墊。［2］

《視力的矯正》一課教學伊始，教師將課件投放到每一個學生面前的屏幕上并組織學生學習。教師以談話的方式引出話題：“大家喜歡看體育比賽嗎？前段時間杭州亞運會很受歡迎，老師收集了兩張照片。”接著，教師投屏展示了杭州亞運會羽毛球項目的比賽照片：同樣是攝影師處于球場外圍拍攝的照片（倘若用肉眼觀看這場比賽，是很難看到運動員面部細節的），第一張是運動員清晰的面部細節，第二張是不太清晰的遠景照片。學生在設備上將兩張照片進行清晰度對比，在體驗式的真實情境中自發產生思考。在學生初步理解了“眼睛的視物原理”后，教師利用AI設備將奔跑的獵豹照片傳給學生，使學生通過改變自己與設備之間的距離，來模擬實驗的過程，以此使學生透過實踐感受知識本質。接著，教師帶領學生一起觀看近視眼和遠視眼的模擬動畫，體會生活中配近視眼鏡和遠視眼鏡的知識應用，從而助力學生掌握近視眼和遠視眼的成因及其矯正方法。

二、 仿真實驗，提供直觀體驗

有些微觀層面實驗及具有危險性的實驗很難在現實教學中呈現，仿真實驗則能利用計算機技術模擬真實的實驗過程，很好地突破這樣的實驗教學困境。通過仿真實驗，學生可以直觀地看到實驗儀器的構造、實驗操作步驟以及實驗現象，使抽象的物理理論直觀化，并且具有較高的安全性、便捷性、可重復操作性。

《視力的矯正》一課中，在學生思考“杭州亞運會近景、遠景照片不同”和“人眼觀看遠處和近處的物體時是怎么調節的”的問題后，教師引導學生結合生物學知識回憶“眼睛的結構”。接著，教師邀請一名學生上臺利用“希沃白板”中自帶的“仿真實驗”功能將人體的眼球進行拆分，向其他同學展示眼球的基本構造以及模擬眼睛在看遠近不同的物體時肌肉的松緊程度，讓學生對眼睛的構造和調節有直觀的認知。學生演示后，各組成員在自己的設備上進行嘗試，隨意拖動物體，觀察眼球的變化。這引發了學生關于實驗設計的思考——如何調整晶狀體的薄厚使物體無論遠近不同都能在視網膜上成清晰的像？與抽象的講解理論相比，仿真實驗化抽象為直觀，助力學生開展深度思考，讓教學更加輕松直觀。

三、 AI監控，優化教學流程

AI教學輔助軟件監控設備可以讓教師通過教學大屏關注所有學生的實時情況，以此督促所有學生參與學習。學生在課堂監控的影響下會更加專注地參與到實驗中去。教師還可以通過AI課堂監控功能實時觀察各學習小組的實驗過程，以此確定接下來的教學流程和走向，根據學情在恰當的時機給出正確指導，優化教學思路。

在《視力的矯正》一課教學中，教師為學生準備了模擬晶狀體薄厚調節的實驗器材（光源、水透鏡、光具座、光屏等），用水透鏡代替晶狀體、光屏代替視網膜來進行實驗。學生在課堂中以小組形式進行實驗探究，自主嘗試正確的實驗操作方法和實驗步驟。教師通過大屏實時觀察每一組的操作狀態以及進度并發現可能存在的問題。在操作過程中，學生如果遇到問題也可以通過大屏學習其他小組的實驗操作，對本組的實驗操作進行適當調整和優化。學生實驗探究結束后，教師利用監控回放功能展示優秀的小組學習過程（也可以展示教師的演示實驗）。如此，每個學生都能仔細觀察到實驗過程，更好地沉浸在實驗之中。學生自主發現了此實驗最容易忽視的問題：在調節晶狀體的薄厚時，動的應該是光源而不是水透鏡。

四、 人機互動，給予實時反饋

在傳統的課堂教學中，課堂反饋環節往往是教師提問后抽取一兩個學生回答，不夠全面，反饋的針對性和精準性不高。對此，教師可以讓學生利用人機互動，獲得精準的實時反饋。

在《視力的矯正》一課教學中，教師演示完后將實驗步驟投放到各小組的屏幕上，學生在提示的引導下動手進行實驗操作。學生實驗結束后，教師選取兩組學生的實驗視頻投放到各小組的屏幕上，讓各小組討論這兩組同學實驗的優缺點和NOBOOK軟件給他們扣分的原因：實驗前未將水透鏡、光源、光屏調至同一水平高度；過程中確定好水透鏡的位置不能隨意改動；等等。與傳統實驗教學相比，教師不需要讓學生上臺來做實驗，也能讓所有學生清晰地看到展示實驗的全過程，并通過NOBOOK的實時反饋為展示實驗的學生提供更精準的評價和建議。

五、 AI評估系統，推動全面評價

傳統的教學評價往往依賴于作業或定期考試的成績，這種方式雖然可以反映學生的部分學習情況，但缺乏全面性和實時性。而借助AI評估系統的各個模塊，可以實現對學生學習過程的全面跟蹤和實時評估。

數據采集模塊作為AI評估系統的基礎，其主要任務是實時、準確地捕捉學生在物理實驗過程中的各種數據。此外，該模塊還能夠對學生的行為數據進行捕捉，如學生在實驗過程中的注意力集中程度、反應速度等，從而為后續的數據分析提供更豐富的信息。數據分析模塊則是對采集到的數據進行深入挖掘和處理的關鍵環節。該模塊運用先進的機器學習算法和數據分析技術，對學生的實驗數據和行為數據進行全面分析，通過對比實驗標準操作流程和學生的實際操作步驟，可以準確識別出學生在實驗過程中可能存在的錯誤或不足。同時，根據學生的行為數據，還可以進一步分析學生的學習習慣、學習態度以及可能存在的學習難點。反饋建議模塊是AI評估系統中直接面向教師和學生的重要接口。基于數據分析模塊的處理結果，該模塊能夠生成個性化的反饋報告，詳細列出學生在實驗過程中的優點和不足，并提出具體的改進建議。對于教師而言，這些反饋報告將成為他們調整教學策略、優化實驗教學的重要依據。對于學生而言，他們可以通過這些反饋報告了解自己的學習情況，明確自己在實驗學習中需要改進的地方，從而更好地提升自己的實驗技能和科學素養。

以《視力的矯正》一課中的“凸透鏡成像實驗”為例。AI評估系統不僅能夠實時捕捉學生記錄的實驗數據，還能智能地分析這些數據，如焦距、物距等關鍵參數。系統通過內置算法，迅速判斷學生的實驗步驟是否正確、成像是否清晰，從而及時給出反饋。這種即時的反饋機制極大地增強了學生的實驗體驗，使他們在實驗過程中能夠及時發現問題、糾正錯誤，進而更好地理解和掌握凸透鏡成像規律。

在“互聯網+”的教育背景下，初中物理教師應積極應用信息技術（如多屏展示、仿真實驗、AI監控、人機互動、AI評估系統等）開展實驗教學，以此促進學生的實驗參與，使學生切實參與到發現問題、分析問題、解決問題的過程中，從而有效培養學生的物理實驗能力。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022：42.

［2］ 蘇海英.基于翻轉課堂開展初中物理實驗教學的策略研究［J］.甘肅教育研究，2024（15）：4042.