浅析物理实验视频在课堂教学中的应用

2019-01-30◆

中国校外教育 2019年9期

◆

(佳木斯大学理学院)

物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验是研究各种物理现象和验证各种物理规律的主要途径，物理学中的许多规律都是在实验的基础上归纳和总结出来的，物理实验对建立物理基本概念，加强对基本概念和基本理论的理解有着不可取代的作用。物理实验教学是物理教学的重要组成部分，物理实验教学对培养学生物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任都有促进作用。在物理实验教学的过程中所存在的问题也会对学生产生很大的影响，比如影响学生的学习效率，影响学生对新知识的探究欲望，影响学生对新知识学习的兴趣。

随着课程改革的深入开展，对学生的综合素质的要求越来越高，“纸上、黑板上谈实验”的教学方法不再适用，丰富多彩的演示实验、分组实验和探究性趣味实验已经走入了课堂。但是这些以实际操作为主的传统物理实验教学模式还存在着很多缺陷，这些缺陷影响着实际教学效率和教学效果。视频教学是现代化信息技术与教学相结合而产生的新型教学方法，他有其自身的特点和优势，应用在物理实验教学过程中有传统教学无法比拟的优势，可以弥补传统物理实验教学的不足。

一、传统物理实验在教学过程中存在的问题

1.传统实物物理实验教学占用课堂时间过长

在实际教学过程中演示实验和探究实验较多，他们穿插在课堂教学之中，通常被安排在讲解新内容之前，一个课堂实验通常要经过这样几个步骤：准备实验器材、摆放实验器材、完成实验操作、观察实验现象、总结实验规律、获得新知识。在教学过程中教师和学生更关注观察实验现象、总结实验规律和获得新知识这一过程，但是前面的实验准备和操作是必不可少的，从搬运器材进教室、摆放器材到进行实验调试，这些过程是比较浪费时间的。众所周知一节课的有效教学时间只有二十分钟左右，如果实验准备时间在五到十分钟，这个时间在课堂中所占的比例较大，此外在这一过程中学生通常都无所事事，纪律混乱，实验开始时教师存在重新组织课堂困难，教师也很难在这一时间段安排自学内容，导致课堂节奏松散。

2.学生观察课堂演示实验存在困难

课堂实验选取是有自己的原则的，通常选择现象明显，易于被学生观察和理解的实验题目，教师在设计实验过程中也尽量照顾全体学生，让全班学生都看清楚，但实际效果并不好。例如课堂实验所使用的电表都是教学专用的演示电表，体积比较大，表盘上的数字也比较大，指针较长，其目的是让更多的学生能够观察到电表示数的变化，但是现在班级通常人数较多，后排学生距离较远，且被前排同学阻挡，存在观察困难，其它课堂实验也存在这样的观察困难。

3.受客观条件的影响，课堂实验容易失败

影响物理实验的因素很多，当一些不利于实验的因素无法排除时，就会导致实验无法进行。在教学过程中课程的进度并不是随意安排的，要按教学计划执行，即便上课当天出现无法进行现场的不利因素，课程也要继续，不能随意调串，这就使事先安排的课堂实验无法实现。例如静电实验，静电实验需要良好的天气条件，干燥的空气有利于电荷的积累，放电现象明显；如果下雨或有雾，空气潮湿，电荷被潮湿的空气导走，无法形成电荷的积累，实验就失败了，而天气因素是不可控制的。这些无法人为控制的客观因素导致课堂实验受到限制，影响教学效果。

二、使用视频有提高教学质量的优势

1.利用课堂视频物理实验，激发学生的学习兴趣

视频教学是新兴的教学手段，它形式新颖、可重复性强、突破时间和空间的限制，受到广大师生的欢迎，视频教学已经逐步走入课堂教学。视频物理实验最先出现在网络上，以趣味物理实验为主，其强烈的科学性、趣味性，吸引了无数青少年，点击率很高，这种学习形式激发了观看者的学习兴趣，受到年轻人的欢迎。物理学内容本身抽象枯燥，在课堂上激发学生学习兴趣是困难的，课堂视频物理实验教学形式新颖、节奏鲜明、内容丰富，符合中学生的观看习惯。教师可以通过视频使物理实验教学更加生动直观，调动学生学习的积极性，激发学生对学习新知识的探究欲望，用学生喜欢的方式教学，更容易被学生接受，激发学生的学习兴趣。

2.节约课堂教学时间，扩大实验教学的影响力

视频物理实验是事先拍好的，比起实际操作的课堂实验，可以实现时间上的跳跃，在授课过程中删掉或简略介绍与课程内容不密切的部分。如在伏安法测电阻的实验中，可以略去元器件的摆放、导线连接过程，这节约了实验操作时间，提高了效率。通过忽略实验的次要因素，可以将学生的学习注意力集中在实验现象和实验结果分析上，使教学重点更加突出，提高课堂效率。

课堂视频通常利用教室内的投影仪或电子黑板展示，投影物的大小通常是实物大小的几十倍，这种尺寸可以保障坐在最后面的学生也能看清实验的每个细节，不受其他学生的遮挡，增大了课堂实验的受益人群，使每个学生在课堂上获得教育公平，大大提高了课堂教学效率，提升了课堂教学效果。在讲解螺旋测微计时，可以利用视频将实物放大，使学生清楚地观察到螺旋测微计的调节过程，观察到螺旋测微计的读数刻度，掌握螺旋测微计的读数方法，有利于学生学习。

3.展示实际实验过程无法观察到的实验现象和过程

物理实验中有一些实验现象和过程对研究问题、总结实验经验和规律是有益的，但是由于进行的速度过快，不容易被实验者观察到，利用一些特别的视频效果可以将这些现象和过程展示出来，供学生观看和研究，在这里举两个比较典型的例子。

利用视频进行实验现象的展示。在讲解分子热运动章节时，扩散现象常被作为说明分子做无规则运动的典型事例给出，但是扩散过程要么太快、要么太慢，不易被展示观察，利用视频的快放和慢放过程可以将这一过程展示的淋漓尽致。将温度高的墨水和温度低的墨水放在不同的玻璃缸中，一般的扩散过程需要几分钟才能完成，实物实验通常让学生等得不耐烦，失去观察的兴趣，同时变化过慢，不容易对不同温度的墨水形成对比观察，使用摄像机进行拍摄，进行快放可以加快实验进程，对比鲜明，教学效果明显好于实物实验。

对物理实验过程的展示。物理实验中，一些实验过程过快无法观察，利用摄像机的高速拍摄功能可以将这一过程展示出来。运动学中平抛运动是一个典型的需要快拍慢放展示的例子，平抛运动是由竖直的自由落体运动和水平的匀速直线运动合成，将平抛过程快拍慢放，同时与自由落体运动同步拍摄，可以清晰地看出平抛运动的分运动，使学生能够透彻理解运动的合成过程，对平抛运动有更深入的认识。

三、课堂物理实验的设计原则

1.时长控制原则

课堂实验视频的时间不易过长。首先，通常情况下课堂实验不是一节课的重点，实验分析和规律总结才是主要内容，而课堂时间有限，视频实验时间过长会影响其它内容教学，导致课程设计重点不突出，课堂节奏混乱。其次，中学生注意力高度集中时长有限，课堂实验时间过长会导致学生对后续课程的注意力集中程度下降。

2.适用性原则

课堂实验视频应适应课堂的教学需要，能为课堂教学内容提供支撑，有两类实验适合课堂教学。第一类为课堂演示实验，以课堂演示为主，用来导入新课，或作为传授知识的作证，增强知识的可信度，促进学生对知识的理解，提高学生的知识的运用能力。第二类为探究性实验，通过对探究实验的数据分析和实验现象观察，总结、归纳出新知识，为课堂主要内容的讲授提供实验支撑。

3.适度性原则

课堂实验视频在使用的过程中应该适度，不易过渡频繁使用，频繁使用容易造成学生的感官疲劳，对视频实验所呈现的内容不再有激情也不再感兴趣，影响课堂实验视频的教学效果。此外，实验视频也不易过渡使用特效，画面不易过渡装饰，精彩的视频是能够吸引学生的目光，将精力集中在视频放映上，但同时也容易导致学生的情绪过渡兴奋，在讲解其它知识的时候很难将学生的注意力转移回来，使课堂稳定下来。

四、课堂实验视频的局限性

实验视频在实际教学中有其局限性，主要表现在两个方面。一方面，比起实物实验操作，可信度欠缺。实验视频实际是将实验操作过程拍成视频，真实性是可靠的。但是现在网络流行的视频，为了增加收视率和精彩程度，往往过多地使用特殊拍摄手段和特效加工，在学生心目中视频的可信程度往往大打折扣，学生对视频的信服程度也有所下降，这也因此限制了课堂实验视频的使用。

另一方面，课堂视频实验不能够完全替代实际的实验操作，尤其是学生课堂分组实验。物理实验是训练学生动手能力、实验能力、思维能力和培养学生科学素养的一个好方法，视频实验无法实现学生的实际动手操作，学生也无法遇到实验中可能遇到实际问题，因此起不到训练学生的作用。