中学物理实验教学与信息技术现状思考

陈斌　田晓梅

摘  要：随着信息技术的飞速发展，信息技术在传统学校教育中的应用越来越普遍，信息技术与高中物理实验教学的整合，已成为高中物理实验教学的一个必然前提。物理是一门以实验为基础的学科，实验教学的质量从某种程度上决定了物理教学的效果。利用信息技术改变传统的教学模式，探索新的教学模式，信息技术应用于高中物理实验，充分发挥信息技术的优势，这为学生的学习和发展提供了有力的条件。

关键词：中学物理;实验教学;信息技术

一、实验教学与信息技术整合是一种必然的趋势

传统的高中物理实验教学虽然有一些优点，但在学生掌握和巩固知识，对实验知识、能力、方法、情感态度与价值观等方面的认识还不够。过去的实验教学基本上以教师为中心，演示实验教师做、学生看;分组实验则让学生按教师设计好的方案进行，缺乏独立思考和创造性活动。实验教学要有好的效果，那就要重视演示实验让学生参与随堂实验，学生分组实验则要尽量采用探究式，让学生进入学习状态，扮演研究者的角色。根据探究活动的需要，让学生尽可能多地在实验室活动，为他们创造接触和熟悉各种仪器设备的机会。信息技术应用到高中物理实验教学中，利用视听资料、网络资源等加强实验教学与社会、生活、科学技术之间的联系。在实验的不同环节，信息技术都可发挥独特的作用;在观察环节极大地扩展实验的可视性和可重复性，在数据采集环节使物理量的测量不但简单方便，而且精度提高，在数据分析环节则让学生从机械、繁琐的数据处理过程中解脱出来。

二、实验教学中应用信息技术的层面

（1）作为一种演示工具

依据新课标、新教材，中学高中物理实验分为三大类：课堂演示实验、学生分组实验和课外探究实验。但是由于受到常规实验仪器本身的限制，很多演示实验都达不到预期效果。作为演示的工具的信息技术，可使静态事物动态化、微观现象可视化、抽象知识形象化，完成难做实验的仿真模拟实验、进行动态分析等。作为演示工具的信息技术，主要应用在以下几个方面：

第一方面，利用信息技术演示实验现象。如简谐运动中弹簧振子的振动实验，学生很难同时观察到回复力、加速度、速度和位移等物理量在四个运动过程及五个关键时刻的大小和方向，这是教学的难点。而采用课件模拟就可调节振动频率或者使其暂停，便于对四个矢量的大小、方向变化进行分析，也可重复选择观察任意一个物理量的周期性变化，有利于学生建立简谐运动完整的物理图景。

第二方面，实验所包含的物理本质不够清晰，利用动态模拟予以补充。如“波的叠加”、“波的干涉”、“平抛运动”等实验。我们可以借助《仿真高中物理实验室》，利用的动态模拟演示，就能使学生更好地理解这一知识。

第三方面，在一般实验室中不可能做出的实验，可用计算机科学模拟（Simulation）和视频资源来支持教学。

（2）作为信息处理工具

高中物理实验过程中很多实验数据需要处理，信息技术的应用给我们很好的解决了数据处理这一问题。实验数据的获取、分析、处理可以应用Excel来完成，Excel的图表能够非常直观的呈现出我们需要的数据。如描绘小灯泡U—I特性曲线的实验，使用DIS实验系统，特征曲线由计算机直接描绘，学生有充裕的时间用电阻替换小灯泡进行实验，讨论造成两图线差异的原因。加深对U—I特性的认识，而不是大量时间用在绘制U—I特性曲线上。

（3）作为研发工具

工具型教学软件为该层次的教和学习提供很好的支持，如几何画板、Interactive Physics（交互性物理）、“仿真高中物理实验室”等工具软件都可进行虚拟环境中的探究，它为学生提供自己动手、探索问题的模拟实验环境，学生面对问题时，可以使用它们做实验，来发现、总结一些规律。

（4）作为交流工具

将互联网上成型的虚拟实验及其他关于物理学家、学史、规律、趣闻、生产生活资料作为我们学习的资源，学生可以边学习边交流。用网络版“仿真高中物理实验室”，学生可以一边做实验一边在网上畅游，获取新知识，遇到问题还可以通过网络与同伴交流。

三、整合后的教学模式

发挥传统实验与信息技术各自的优势，优化高中实验教学过程，促进学生应用信息技术解决实际问题习惯的培养;突出学生主体地位，有效培养学生的学习能力和综合素质。

（一）探索型实验教学模式

需要在实验基础上进行定量研究的概念和规律，用这种模式能极大地提高探究效率，增强学生的自信心和成就感。

教学活动中，通过信息技术搜集、处理数据，拓宽交流渠道与信息量，把高中物理实验、数据处理和探究学习结合起来。如通过数字化实验系统，不仅可以进行数据采集、测量，而且还可以通过多模显示、组合显示、视图放大、图线分析、自定义变量和表达式等有效手段，使实验数据的处理、显示更加便捷。高精度的数据，形象、直观的图线图形有助于学习者进行科学探究，提高能力。

四、存在问题

目前信息技术与高中物理实验教学的整合上并没有现成的模式可供借鉴，还处于探索、实践、积累的阶段。整合途径、方式、方法、模式还存在不合理、不完善的地方。

首先从培养学生的能力来看，传统高中物理实验侧重于培养细致、认真、耐心的观察习惯，而数字化实验则侧重于培养学生在观察中思考探究的能力信息技术的应用可以突破传统实验仪器的局限性，补充、完善真实实验的不理想之处。但是一味用虚拟的过程替代真实实验，弱化学生的实际操作能力和科学意识，背离实验教学的初衷。建议对一些操作方便、效果明显的实验，不宜用计算机模拟。

利用数字化实验环境、多媒体课件等来模拟、演示实验。由于数字化实验涉及到综合性、技术性的知识较多，因此对教师、学生的信息素养也要求较高。且相应的硬件、软件投入也是一笔不小的费用，学校单方面难以承担。我們应该以真实实验作为实验教学的基础，把数字化实验环境、多媒体演示实验等模拟环境试验作为实验的有力辅助。

参考文献

[1]农村初中物理实验教学与自制教具的研究[D]. 张瑛.云南师范大学2017

[2]如何改进与创新中学物理实验教学[J]. 方维国.中国农村教育.2019（17）