信息技术与初中物理实验教学的有效融合

2022-03-01刘德华

新课程 2022年9期

刘德华

（同济大学附属实验中学，上海）

教育部《教育信息化2.0行动计划》提出，到2022年基本实现“三全两高一大”的发展目标。本文从初中物理实验教学的现状、初中物理实验教学的信息化理念、初中物理实验教学与信息技术融合的意义、初中物理实验教学的信息化提升思路等几个方面论述了教育信息化2.0环境下，如何更好地借助信息技术实现初中物理实验教学的创新转变。2018年4月13日，教育部发布的《教育信息化2.0行动计划》，首次提出“教育信息化2.0”这一教学计划，教育信息化从1.0时代迈入2.0时代，是对教育信息化的一次升级与创新，是在教育信息化历史成就基础上实现的新跨越，是顺应智能环境下教育发展的必然选择。

物理学是一门以实验为本的自然科学，物理实验教学可以将抽象的物理知识具体化、形象化,帮助学生快速理解课堂上晦涩难懂的物理知识，在初中物理教学中起着重要作用。教育信息化通过在教育教学中融入现代信息技术，为教育教学提供了多样化的信息展现形式。

一、初中物理实验教学的现状

随着教育信息化2.0时代的到来，传统初中物理实验教学存在的问题及面临的困境逐步显现，主要表现在缺乏正确的现代化教学理念、没有突出学生在课堂上的主体地位、教学信息化应用水平不高等方面。[1]

（一）部分教师对物理实验教学缺乏正确的现代化教学理念

受我国应试教育体制影响，部分教师缺乏对初中物理实验教学的正确认知，重理论，轻实验，重知识学习，轻过程探究，片面追求学生对知识点的掌握，忽略对学生观察能力、动手能力、探索能力、创新能力、合作精神等方面的培养，原本拓展激发学生物理思维火花的实验变成了枯燥无味的理论讲述，极大地限制了学生物理思维能力的养成。

（二）传统初中物理实验教学没有以“学生”为主体

传统的实验教学是以教师“讲”、学生“听”为主，辅助以少量的演示实验，大部分学生缺乏主动思考，按照老师讲的步骤被动操作，得到既定的实验结论，匆匆了事，没有达到实验的真正目的，严重限制了学生创新思维能力的发展，没有发挥学生应有的主体作用。

（三）传统初中物理实验教学信息化应用水平不高

初中物理实验是激发学生学习兴趣和探索热情的有效渠道之一，但当前初中物理实验教学未能充分发挥信息技术的支撑作用。

一方面部分教师自身信息素养不足，在课堂上并未灵活运用信息技术提升实验教学效果。另一方面部分教师为了活跃课堂气氛，吸引学生的注意力，没有注重实验内容与信息技术的有效融合，只是播放一些有趣的实验视频或者名人故事，学生较少亲自动手尝试。这样的信息化教学看似课堂活跃，但实际上偏离了教学目标，学生不能真正理解实验原理，也不能发现实验里蕴藏的物理规律，不利于培养学生的创新能力和探究能力。

二、初中物理实验教学的信息化理念

（一）信息技术只是教学的辅助手段

物理实验教学是一项师生互动的双边活动，任何先进的技术都无法取代教师的创新力、影响力及示范引领作用。不论是人工智能技术还是其他先进的信息技术，它们仅仅是提升物理教学课堂效率的手段之一。教育信息化2.0时代，教师与学生要形成一种新型的学习伙伴关系，我们要为师生构建学习的共同体，在共同体当中，信息技术作为辅助手段，教师作为学生学习活动的组织者，学生作为课堂教学的主体，通过教师引导、师生互动、学生合作，促进学生学习，实现教学目标。

（二）量力而行，不要为了信息化而信息化

教育信息化要量力而行，有多少钱使多少力，不要一味追求众多高端的硬件设备、资源网站和智慧软件平台的全覆盖。教育信息化需要结合学校的实际情况，研究其必要性、契合度，提高其精准度，不能让师生成为信息技术的奴隶，要让其成为师生的助力器。

三、初中物理实验教学与信息技术融合的意义

信息化教学已经成为当前教育改革的热点，物理实验是物理教学最重要的手段之一。初中物理实验教学与信息技术相融合，运用信息技术直观性、生动性、跨越时空的数字化模拟功能，实现微观放大、宏观缩小、瞬间变慢，解决现实条件下难以直接操作实验的教学问题，激发学生的学习兴趣，让学生更便捷、高效地获取物理实验知识，提高教师课堂教学效率，提升师生信息化素养，助推教育信息化建设。[2]

四、初中物理实验教学的信息化提升思路

（一）借助丰富的网络资源，设计优质的教学课件

教师要根据教学的需要及时更新和优化知识储备、知识结构。互联网2.0时代，再加上大数据的广泛应用，教师可以轻松地通过各种网站获取课堂所需的物理教学资源，如电子课件、电子教案、3D资源、微课等，教师从中筛选适合实验教学的优质网络资源，运用于物理实验教学中。教师根据学生的需求、学习目标、实验教学目标以及实验操作过程中的重难点、注意事项，自主设计适合本次课堂的实验教学课件，并提前发放给学生，指导学生进行良好的课前预习，有针对性地开展实验教学，提升实验教学质量和学生学习物理的效率。

（二）借助动画演示技术，模拟物理实验情景

物理实验可以培养学生观察、分析和解决问题的能力。动画演示技术可以模拟真实的物理实验情景，将抽象的物理概念、物理规律转变为具体的、可衡量的、可重复再现的物理模型，如教师在讲解电流、电压时，借助动画技术，可以将抽象的电流、电压类比为形象化的水流、水压，将电流受阻类比为水流受阻，这样原本看不见摸不着的电流、电压就变得形象化、可感化，便于学生理解和消化实验知识，促使学生更透彻、更深刻地理解和掌握物理实验知识。[3]同时直观的动画演示技术，让学生犹如“身临其境”，激发学生的学习兴趣，提升学生的学习效果。

另外，一些不易现场操作或仪器短缺的实验，借助动画演示技术模拟完成，也可以达到和现场操作实验一样的学习效果。

（三）将微课应用于初中物理实验教学

近年来，随着互联网的普及、教育信息化2.0的推进，微课作为一种新型教学模式应运而生，作为传统课堂的补充和延伸，教师越来越普遍地将微课应用于初中物理实验教学中。

教师借助微课开展教学，将自己从反复操作实验的重复劳动中解放出来，走下讲台，融入学生群体，和学生一起探讨问题。整个过程中，教师从一个单纯的知识讲授者转变为学生学习的指导者和合作者，拉近了与学生的距离，调动学生学习的兴趣和积极性，促进学生更好地学习。[4]

实验微课作为传统教学的线上拓展形式，还为学生提供了丰富的共享学习资源，教师提前将微课件放入班级公共资源平台供学生下载，引导学生课前预习、自主学习，学生如果在课堂上对实验理解得不够透彻，可通过手机、平板、电脑等终端设备进行二次观看学习，有助于学生的课后复习。

（四）将AR/VR技术引进物理实验教学

教育部发布的《关于加强和改进中小学实验教学的意见》（以下简称《意见》）中提到，要拓展创新，不断将科技前沿知识和最新技术成果融入实验教学，丰富内容，改进方式；强化学生实践操作、情境体验、探索求知、亲身感悟和创新创造，着力提升学生的观察能力、动手实践能力、创造性思维能力和团队合作能力，培育学生的兴趣爱好、创新精神、科学素养和意志品质。[5]

借用AR/VR技术，打破传统枯燥的“被动实验教学”，创建一个逼真的虚拟实验环境。老师可以重点模拟一些重要的但在目前条件下不能做或不方便做的实验，将枯燥的物理实验知识点变成触手可及的虚拟现实影像，弥补常规实验的不足，提高实验的演示效果，帮助学生想象、理解，让学生深度吸收转化实验内容。

（五）信息技术要与传统教学方式有机结合

信息技术是增加教师教学吸引力和激发学生学习兴趣的有效手段，但其只是教师教学的辅助手段，不能完全取代师生课堂的实验操作。传统教学手段虽然有诸多弊端，但其中仍有可以汲取的优秀成果。初中物理教师要善于总结传统教学中的优秀教学理念、教学方法，并与信息技术有机融合，帮助学生有效地完成知识体系的构建及创新能力的培养，打造高效课堂，提升教学质量，实现传统教学和信息技术的优缺点互补。比如，教师在开展物理实验的过程中，可以先让学生自己布置实验器具、观察实验过程、撰写实验小结，教师在做实验总结时，再通过微视频、动画等多媒体形式将实验过程展现出来，帮助学生再次理解知识点，巩固所学知识。