信息技术环境下的初中物理实验教学

丁吉胜

摘 要 随着计算机技术和多媒体技术的迅速发展，实验教学发生很大变化。同时，新课程标准一再强调在教学活动中让学生体验探究过程的重要性。为此，讨论在信息技术环境下如何高效进行物理实验教学。

关键词 信息技术；初中物理；实验

中图分类号：G633.7 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）09-0142-02

1 前言

初中物理是一门以实验为基础的学科，实验既是学习物理学重要的方法，又是物理学重要的学习内容。如在加拿大，物理实验十分重要，物理课基本上是在实验室完成的，有时候甚至是到科学馆或博物馆上物理课[1]。而由于实验器材和环境的制约，有不少实验具有一定的破坏性，在课堂上不能进行，又有些实验现象无法直接观察到。

在现代教育中合理运用信息技术，可以从多维度同时刺激学生的多种认知感官，使学生高效自主建构起自己的知识体系。信息技术应用到物理实验教学中，可以突出重点、突破难点，打破时间、空间以及条件的限制，可以很好地揭示物理现象的变化，使一些抽象的和不易观察甚至根本观察不到的事物形象直观地显现出来，降低学生理解的难度，拓展学生视野，更好地让学生建立物理知识和生活实际之间的联系。

2 各种物理实验

制作小实验 制作小实验主要的特点是：实验器材都是身边的物品，学生容易找到，而且让他们养成对该类实验总是充满好奇、兴趣浓厚，愿意做一些小实验，从而喜爱物理学科的习惯。同时，动手小制作类的小实验可以很好地培养学生的观察能力、空间想象能力和动手操作能力。

在过去虽然也让学生在课下完成小制作，然后在课堂上展示自己的制作成果，学生一边展示一边讲解制作的过程，但是无法还原当时真实的制作过程，甚至个别学生对制作成果的真实性产生怀疑。现在可以借助微课视频，让学生把自己的制作过程录制下来，然后展示微课视频和最终的制作成果。如在学习光的直线传播的时候，让学习小组自制针孔照相机并且用手机或摄像机录制制作过程，上课的时候进行展示，课堂气氛异常活跃。

演示实验 演示实验属于直观教学的范畴，一般是指由教师、学生、师生合作或生生合作的方式表演展示物理现象，引导学生进行思考、分析、得出结论的实验。很多演示实验是还原重大的物理事件，如马德堡半球实验、比萨斜塔实验等。传统的演示实验无法还原当时的物理事件，教师可以借助视频资源作为演示实验的补充，还原重大的物理事件。视频资源的优势在于：视频资源的光、声、色等信息输出，能够立体地刺激学生多种感官参与认识活动，能极大地调动学生的求知欲。

如在教学大气压强一节的时候，教师用实验室的两个钢制半球让两名学生演示马德保半球实验，但是该实验无法重现当年16匹马拉开马德堡半球的震撼而壮观的场面，于是通过一个视频课件，还原了1654年5月8日的马德堡半球实验。视频中两个钢制半球直径37 cm，每一个半球重达150斤；当两边的马匹各增加到八匹时，伴随着“砰”的一声巨响，两个半球被拉开。这样的场景令学生终生难忘，更调动起学生对大气压学习的探究热情。

有些演示实验是讲解物理学原理的，学生需要反复观看理解。但是限于物理实验器材的原因无法完成实验，这时候可以借助于Flash动画，其优势是显而易见的。

1）Flash动画是矢量的，放大后不会失真。

2）Flash动画具有交互性，可以更好地满足学生的需

要，它可以让学生的动作成为动画的一部分，学生可以通过点击、选择等动作，决定动画的运行过程和结果。

3）色彩鲜艳，里面的动画更容易吸引青少年的注意力。

如在教學船闸的原理的时候，借助Flash动画课件展示并让学生观看和分析，收到事半功倍的效果。还有些演示实验虽然可以完成，但是可见度非常小，如奥斯特实验；在实际的教学活动中可以运用实物展台进行突破，也能够收到良好的效果。

测量实验 测量实验分为直接测量实验和间接测量实验两种。直接测量是指直接从测量仪器的读数获取被测量数值的方法。间接测量则是指利用直接测量的数值，再结合已测量与被测量之间的函数关系，间接得到被测量数值的测量方法。在《义务教育物理课程标准（2011年版）》的附录中列出了20个学生必做的实验，其中有9个属于测量实验。在测量实验的教学中，测量工具的构造、原理和使用方法是学生学习和掌握的重点。如果单纯通过教师演示，然后学生动手测量的方式，学习效果难免不尽如人意。如在教学用天平测量物体的质量和用电流表测量电流的时候，可以先通过一段三维动画视频，让学生了解天平和电流表的构造原理和使用注意事项，然后让学生进行实验，实验会进行得非常顺利。

探究实验 在《义务教育物理课程标准（2011年版）》中突出强调：让探究成为学习的主要方式。在教学中，教师应根据教学目标、教学内容及教学对象灵活采用教学方式，提倡教学方式多样化。注重采用探究式的教学方法，让学生经历探究过程，学习科学方法，培养其创新精神和实践能力[2]。探究实验在实验教学中处于最为突出的地位，对于培养学生的核心素养起到决定性的作用。一般情况下，探究实验会收集到大量的实验数据，因为数据来自于不同的小组，又加之数据凌乱，所以不利于下一步的分析。对不影响课堂因素的内容，在教学中可适当运用信息技术的自动处理功能，节省教学时间，突出教学的重点内容[3]。

如在探究凸透镜成像的规律的实验中，对于收集到的10个小组的30条实验数据，采用Excel电子表格的数据自动排序功能，将学生录入的数据按照物距由大到小的顺序进行排列，学生很快就可以分析出成像的三个特点。接下来又利用Flash动画课件进一步动态展示成像的规律，从而让学生在不知不觉中掌握方法和知识。

又如在探究电流与电压、电阻关系的实验中，学生把电流、电压和电阻的数据输入Excel电子表格中，利用Excel电子表格自动生成“散点图”的功能，很快分析概括出正比例和反比例的关系。

破坏性实验 物理课堂是动脑思维和动手操作相结合的课堂。但是由于好动的天性，初中生往往有强烈的进行动手实验操作的意愿，而对于教师反复强调的仪器的使用规范和注意事项不够重视，最终在实验过程中出现仪器损坏甚至危及人身安全。如在用电流表测量电流的实验教学活动中，让学生运用“中学电路虚拟实验室V4.1.exe”这一交互式学习软件，体验电流表接线柱接反和量程选择过小损坏电流表。学生通过体验，有效避免了实际实验过程中对于器材的破坏。

著名的托里拆利实验，实验中要用到水银，而水银蒸汽是有毒的。如果教师在教室里完成演示实验，教师和学生的健康都会受到一定程度的影响。因此，在实际实验中，先让两个学生帮助教师在物理实验室完成托里拆利实验，另一名学生用摄像机把实验的过程录制下来；然后把录制的视频在课堂上呈现，既达到帮助学生理解实验的目的，又保护了师生的健康。

微观实验 微观实验是指揭示分子、原子世界的物理实验。这一类实验的特点是：现象发生得过快或过慢，太大或太小，导致难以演示或现象很难被观察到，学生难以建立感性认识，从而妨碍了对知识的理解。在这种情况下，教师可以借助Flash动画来模拟展示微观的分子、原子的多姿多彩的世界。如硫酸铜溶液的扩散，该实验需要的时间非常长，在短短的一节课上无法观察到实验的现象。学生也无法观察到正负离子，更无法形成对离子在永不停息地做无规则运动的认识，对离子的运动速度与温度有关更是无从着手分析。利用Flash动画课件，就可以很好地反映该实验的过程。课件中的温度可以调节，这样学生既可以看到离子的运动，又能够观察到随着温度的变化，离子的运动速率发生变化。

又如摩擦起电的实验教学，教师通过丝绸和玻璃棒摩擦之后，玻璃棒与验电器接触显示玻璃棒带电了。演示实验完成之后，学生困惑的是为什么玻璃棒带电了？教师如果再通过Flash动画课件展示电子在丝绸和玻璃棒之间发生转移，那么学生对摩擦起电的实质的掌握也就会变得水到渠成了。

3 要克服的初中物理实验教学的三大误区

满堂的电脑灌输 由于信息技术强大的功能，使有些教师误认为信息技术就完全可以代替实验，这样就出现没有真实实验而全是电脑灌输知识的课堂。美国当代教育家厄内斯特·博耶曾说：“信息技术能够在瞬间把信息传遍世界，但是它却不能传递智慧。”所以，教師在物理实验教学中绝对不能用多媒体或仿真实验全盘代替实际的物理实验。应该认真考虑信息技术与物理实验的整合，实现信息技术和实际实验的优势互补，两者的高效结合，往往能使实验教学上升到一个新的层次。

抹杀传统教学中的“板书” 过多过滥的信息技术和多媒体技术的应用，虽然可以让课堂变得热闹，但也使整堂课中教师变成电脑操作工，教师“巧妙”地把传统的板书内容转移到屏幕上，不再板书或者很少板书。这样一来，学生来不及做必要的笔记，课堂的内容变成学生的短暂记忆，他们更不知道这一节课的重点和难点，教学效果当然大打折扣。

忽视学生的主体地位 信息技术对当今的教育和教学活动的影响是革命性的，但是教师也要充分地认识到，信息技术不能取代实验教学，实验教学应该处于物理教学的核心地位，要重视实验教学，重视学生的亲身体验，在使用信息技术作为真实实验的补充和辅助的时候，要想尽一切可能让学生亲自动手和体验，突出在教学活动中学生的主体地位。切忌把信息技术和多媒体课件变成物理实验课堂的主角。

参考文献

[1]仲新元.加拿大物理课程中的快捷实验[J].中学物理教学参考，2013（12）：53-55.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[3]赖建斌，赵乃虎.让信息技术为课堂生辉[J].中学物理教学参考，2013（6）：16-18.