信息技術在高中物理教學中的應用策略探究

在信息技術飛速發展的當下，教育領域也深受影響。其中，高中物理教學就因信息技術的應用而迎來了新的契機與挑戰。《運動的合成與分解》作為高中物理課程的重要內容，對學生理解運動規律及后續的物理學習意義重大。探討信息技術在高中物理教學中應用的策略，順應教育信息化的發展趨勢，優化教學過程，能夠激發學生的學習興趣，提高教師的教學能力。

一、活用信息技術，優化教學導入

在教學起始階段，教師可以借助信息技術創設與課程緊密相關的教學情境，以吸引學生的注意力，激發學習興趣。教師可利用多媒體設備播放生活中某些物體做復雜運動的視頻，如旋轉的陀螺、拋出的籃球等，讓學生直觀感受物體的運動并非單一方向，引出運動的合成與分解概念。同時，還可以通過動畫展示簡單的直線運動如何合成復雜運動，幫助學生初步建立等效替代思想。利用情境，教師能將抽象知識直觀化，為學生的后續學習鋪平道路[1]。

例如，在課堂導入時，教師可以播放一段花樣滑冰運動員在冰面上滑行的視頻。視頻中，運動員通過身體姿態的變化完成連續的螺旋線滑行、交叉步前進與跳躍旋轉等高難度動作，其身體各部位（如手臂、軀干、冰刀）的運動軌跡呈現出多維交織的復雜形態。教師在播放視頻前，提前設置觀察任務：“請同學們注意觀察運動員在完成跳躍動作時，身體重心的移動方向與冰刀蹬冰的方向是否一致？”視頻播放到運動員騰空瞬間時暫停，引導學生分組討論觀察到的運動特征。學生基于生活經驗提出猜想：“重心似乎向前運動，但冰刀蹬冰方向是向后的”“手臂擺動方向和腿部運動方向好像不一樣。”

此時，教師借助相關軟件進行動態分解：首先用紅色矢量線標注冰刀蹬冰時的水平推力方向，藍色矢量線標注身體重心的合運動方向；再因冰面摩擦力小，將跳躍動作的合運動分解為水平方向的勻速直線運動與豎直方向的豎直上拋運動。接下來，教師以此為基礎，展示課件并調整課件中的分速度，學生能夠直觀看到當水平分速度增大時，合運動軌跡的水平射程如何延長；當豎直分速度增大時，跳躍高度如何變化。教師進一步提問：“如果將運動員的手臂擺動視為一個分運動，它對整體運動軌跡又會產生什么影響？”引導學生展開小組討論，嘗試基于觀察，自主分解復雜運動。學生完成初步探究后，邀請小組代表上臺講解，對比不同分解方式的合理性。最后，師生再結合視頻中的真實運動數據，如通過慢動作解析得到的初速度參數，利用Excel表格計算合速度與分速度的數值關系，讓學生從定性觀察過渡到定量分析，深化學生對“等效替代”思想的理解。

二、充實信息資源，提升教學趣味性

為使學生更好地參與到學習中，教師需豐富信息資源，讓學習情境更為充實。除教材內容外，教師可以收集網絡上相關的科普文章、研究報告等資料，提煉關鍵信息融入教學。另外可借助動畫、圖片等形式，展示運動合成與分解的原理，將知識轉化為形象畫面。必要時，可以進行師生合作，雙方分別從各自的角度進行資源的收集與整理，最后再呈現于信息化情境中[2]。例如，講解“合運動與分運動的關系”時，教師可以利用動態圖形展示分運動如何相互影響、構成合運動，讓學生清晰地把握各運動間的聯系，加深對知識的理解與記憶。

以講解“小船渡河”問題為例。教師可以在課堂上先展示帶有交互動能的Flash動畫，動畫內容首先是一組動態圖片：左側畫面呈現小船在靜水中垂直河岸航行時的位移軌跡（白色實線），右側畫面展示水流速度為 2m/s 時小船保持相同船頭方向的實際抵達位置（紅色虛線）。隨后，教師通過點擊動畫中的“水流速度調節按鈕”，讓學生觀察水流速度從 0m/s 逐漸增加至 5m/s 時，小船實際靠岸點沿河岸方向不斷偏移的過程。接著，教師再播放一段紀錄片片段，內容為長江三峽庫區貨船利用“之”字形航線橫渡湍急水流的真實場景，引導學生思考：“為什么貨船船長要頻繁調整船頭方向？這與我們所學的運動合成有什么聯系？”

學生得到初步的思考結果并回答問題后，教師利用物理模擬程序，將小船的運動分解為沿船頭方向的分運動，速度v1；與隨水流方向的分運動，速度v2。動畫中，不同顏色的透明網格分別標記兩個分運動的坐標系，結合運動軌跡以黃色實線實時生成。邀請學生代表上臺，通過拖動動畫中的按鈕改變v1的方向，同學們觀察到當v1與河岸夾角 θ=90^° 時渡河時間最短，當 v1gt;v2 時存在最短渡河位移等規律。此時，學生可以嘗試用所學知識分析之前視頻中長江三峽庫區貨船航線設計的科學性。

在之后的分組討論環節，各組學生利用平板電腦上的繪圖軟件，繪制不同水流速度下小船的分運動與合運動矢量圖，并上傳到班級群。教師選取典型案例進行對比分析，針對“如何判斷合運動的性質”等問題，引導學生結合加速度矢量合成的原理展開討論。本課時的最后環節，則利用希沃白板的“課堂活動”功能設計拖拽連線題，讓學生將不同情境下的分運動參數與對應的合運動特征進行匹配，在游戲化互動中充實學習收獲。

三、運用軟件工具，開展創新實驗

在《運動的合成與分解》的教學中，因為硬件條件的限制，很多實驗難以在課堂上重現。比如，在“小船渡河”問題的講解過程中，學生只能被動地接收信息并展開理論探究，無法親身參與、體驗。而軟件工具的合理運用，可以突破傳統實驗的限制。利用虛擬實驗軟件，學生可模擬各種運動場景，自主設置參數，觀察不同條件下運動合成與分解的結果。另外，通過操作軟件，學生還能增強實踐操作和探究能力[3]。教師應幫助學生熟悉軟件的數據分析等功能，使學生能夠從實驗角度驗證理論知識，提升科學思維能力。

比如，在《運動的合成與分解》的實驗部分，教師可以指導學生使用手機繪圖軟件進行探究。學生打開軟件后，選擇相應的功能模塊，界面中呈現一個可自由拖動的紅色小球，以及水平（x軸）和豎直（y軸）方向的分速度調節器，調節范圍是 -10m/s 至 10m/s 。教師先引導學生設置水平初速度 V_x=5m/s ，豎直方向加速度 V_y=9.8m/s² 以模擬重力作用。點擊“開始”按鈕后，小球會沿拋物線軌跡運動，軟件右側以藍色箭頭實時顯示合速度矢量，以綠色 x 軸箭頭和橙色y軸箭頭展示分速度矢量以及位移一時間圖像。

學生通過觀察發現， x-t 圖像為傾斜直線，代表勻速運動； y-t 圖像為拋物線，代表勻變速運動；合位移曲線與理論推導的平拋運動公式吻合。接著，學生自主設計實驗：將水平方向改為勻加速運動，設置 ax=2m/s² ；豎直方向改為勻速運動， vy=3m/s 觀察合運動軌跡是否為曲線。實驗中，部分學生可能誤將ax設置為負值，導致小球反向加速，意外發現加速度與速度方向夾角對運動軌跡的影響，即當加速度與速度方向的夾角為鈍角時，物體運動軌跡會向加速度方向彎曲。教師抓住這一機會，組織學生開展“加速度矢量合成對運動性質的影響”的討論，引導學生用軟件驗證“合加速度與合初速度共線時為直線運動，不共線時為曲線運動”。

在數據處理環節，學生利用軟件的“數據記錄”功能，導出不同時刻的分速度與合速度數值，并導入Exce1表格進行線性回歸分析，計算分運動與合運動在時間、位移上的定量關系。例如通過計算合速度的大小，驗證矢量合成的平行四邊形定則。最后，學生以小組為單位制作實驗報告PPT，以軟件截圖和動態圖表呈現探究過程，教師則從實驗設計的合理性、數據處理的準確性、結論歸納的科學性等維度進行評價，培養學生的科學探究素養。

四、通過在線平臺，課后交流鞏固

在線平臺為師生的課后交流鞏固提供了便利。教師可在平臺發布與《運動的合成與分解》相關的拓展學習資料，如課外物理實驗視頻、前沿研究成果介紹等，滿足學生個性化學習需求，推動深度學習[4]。同時，布置在線探究項目，學生自由結組，展開線上的小組探究，教師再借助即時通信軟件對小組探究中遇到的問題進行動態解答。另外，教師還應鼓勵學生通過平臺交流課堂學習心得，相互啟發，共同進步。通過這種方式，學生還會意識到信息工具不僅可以用來日常“聊天”和娛樂，也能成為大家學習的好幫手。

例如，教師可以通過班級企業微信搭建物理學習社群，發布差異化的“運動合成與分解”主題拓展學習資源。對基礎薄弱的學生，推薦其觀看《從分運動看投籃軌跡》等動畫微課，時長 5～8 分鐘，重點講解合運動分解的基本方法；對學有余力的學生提供《航天器軌道合成原理》等科普論文，附視頻解讀鏈接。同時在社群中設置“每日一題”打卡活動，題目結合生活情境，如無人機快遞配送的路徑規劃、滑雪運動員的曲線滑行分析等，學生通過文字、語音或繪圖形式提交解題思路。

比如，某打卡題目為：“臺風中心以 20km/h 的速度向東北方向移動，同時自身以 10km/h 的速度順時針旋轉，試分析臺風邊緣某點的合運動軌跡。”學生可以在合作探究后，錄制1分鐘短視頻，用手機繪圖軟件演示如何將臺風中心在水平方向上的運動，即分運動1；與邊緣點的轉動，即分運動2，進行矢量合成。也可以共同利用軟件制作動態模型，直觀展示不同時刻臺風邊緣點的位置變化，并計算合速度的最大值與最小值。教師對典型解法進行點評，引導學生提煉出“先確定分運動性質，再建立坐標系分解矢量\"的解題策略。

五、結合信息手段，完善評價反饋

借助信息手段，教師可以實現評價反饋的多元化。除傳統的紙筆測試外，教師能夠利用在線測試系統，及時了解學生學習情況。比如，某些在線工具，可以基于教師的提前設置在學生完成測試或作業后自動生成報告，指出學生在知識掌握上的薄弱點，為教師調整教學和學生改進學習提供依據。同時，教師還要觀察學生利用信息技術進行自主學習的表現，如操作軟件的熟練程度、參與討論的積極性等，進行過程性評價。此外，教師應鼓勵學生利用信息技術進行自我評價，如制作思維導圖，反思學習過程。

例如，在完成《運動的合成與分解》的教學后，教師可以利用“金太陽教育測評系統”發布單元測試，系統自動設置基礎題，占比 40% ，如分運動與合運動的關系判斷；綜合題，占比 50% ，如多物體運動的合成分析；拓展題，占比 10% ，如相對論中對速度合成的簡介。測試結束后，系統生成每位學生的“能力雷達圖”，從“概念理解”“矢量運算”“模型應用”“科學論證”四個維度展示得分率，并標注與班級平均水平的差異。教師則根據雷達圖篩選出“矢量運算薄弱組”“模型應用優勢組”等不同特征的學生群體，為前者推送針對性微課，如《平行四邊形定則的動態分析》；安排后者參與更多有關物理建模的學習活動，比如鼓勵學生從跨學科的角度合作開發運動合成模擬程序[5]

在過程性評價方面，教師則可以通過平臺后臺數據，分析學生使用虛擬實驗軟件的時長、參數調整次數、數據記錄完整性等指標，及時予以督促或指導。例如，發現某學生在“小船渡河”模擬中嘗試了多種不同的船頭角度，雖未全部得出正確結論，但體現了較強的探究意識，教師應在課堂上公開表揚其“科學探索精神”，激勵其他同學向其學習，勇于探索。同時，鼓勵學生通過“在線合作文檔”的方式撰寫“學習反思日志”，課后用思維導圖總結知識點，如以“合運動 $$ 分運動→等效替代”為主線構建知識網絡；在日志中還要記錄困惑點，如“曲線運動的分運動是否一定為直線運動”。教師通過批注功能對學生進行個性化指導，必要時與學生面對面交流，幫助學生完善認知結構。

對于期末的終結性評價，教師應該將上述評價情況整合起來，比如在線測試成績占比 30% 、虛擬實驗操作記錄占比 20% 、思維導圖完成質量占比10% 、筆試成績占比 40% ，形成多維度的評價報告。報告中不僅呈現分數，還要附上學生在不同學習環節的進步軌跡，如某學生矢量分解錯誤率降低的過程數據，讓學生在反饋中直觀感受到自身的成長，也為教師優化教學設計提供依據。

結束語

綜上所述，信息技術為高中物理教學帶來了諸多機遇與挑戰。通過合理運用信息技術，采用科學、系統的教學策略，能有效提升教學效果，幫助學生更好地理解和掌握知識，培養學生的物理學科核心素養。在未來的教學過程中，教師需不斷提升自身的信息技術應用能力，合理篩選信息資源，引導學生正確利用信息化工具，和學生一起實現高中物理教學的持續探索與創新。

參考文獻

[1]鄧永根.高中物理課堂教學的情境創設中國教育學刊，2024（6）：103.

[2]吳學強.情境化教學在高中物理規律教學中的應用研究[D].延安：延安大學，2024.

[3]周云龍.核心素養下問題情境在高中物理力學教學中的應用研究[D].佳木斯：佳木斯大學，2024.

[4]高娟.基于深度學習的高中物理情境創設教學研究[J].廣西物理，2024，45（1）：116-118.

[5]李梓銘.基于核心素養的高中物理情境化問題教學策略研究[D].揚州：揚州大學，2023