信息融合技术在物理实验教学中的应用研究

蔡伟

摘 要：在素质教育与课程改革的背景下，物理实验教学的开展能够提高学生的动手操作能力，使学生的思维得以发展，培养学生的创造力。纵观当前物理实验教学现状，还存在着一定的问题，随着信息融合技术的发展，在物理实验教学中应用信息融合技术能够突破传统的实验教学方式，可以让学生在实验教学中获得更准确的目标信息，为高中物理实验教学的发展带来机遇。本文从信息融合技术在物理实验教学中应用的意义角度进行分析，探讨传统物理实验教学和应用信息融合技术的现状，并提出具体的应用策略。

关键词：信息融合技术；物理实验教学；应用研究

一、信息融合技术在物理实验教学中应用的意义

（一）模拟理想实验

在物理实验教学中应用信息融合技术能够使教学效果更加显著。一般来说，物理实验是通过测量等环节，与物理理论相结合推导出最终结论，因此要求必须具有理想的实验条件，信息融合技术的应用能够打破传统实验室的限制，充分发挥实验作用。例如：探究光的干涉和衍射现象等相关实验对实验仪器要求高，不能在课堂中进行，教学中可利用信息融合技术对实验现象进行模拟，为实验的开展提供资源，使学生能够经历实验探究过程，更好地理解并掌握物理知识，培养学生分析问题、探究问题、解决问题的能力。信息融合技术的应用能够为学生创设良好的物理实验教学环境，发展学生的认知水平，巩固学生的认知结构，引导学生探讨更深层次的物理内涵，进一步发展学生的实践能力与创新能力[1]。

（二）提高实验效率

信息融合技术在物理实验教学中的应用能够提高教学与实验的效率，实现省时高效的教学效果。教师在设计物理实验教学分析学习者与学习内容的过程中，可利用信息融合技术中的数据融合理论方法对资料进行收集与分析，在分析的过程中要结合教学内容与学生学情，不断优化教学过程[2]。在物理实验教学中应用信息融合技术能够以多元化的教学形式呈现，采取动图、动画、视频的方式呈现实验过程，以及虚拟实验室等，激发学生参与实验活动的积极性，使学生在轻松的氛围内获得知识，突破传统物理实验教学的枯燥与烦琐限制，提高实验效率，促进实验教学的信息化发展。

（三）调动学生学习的主动性

在高中物理实验教学中应用信息融合技术对学生来说，能够发展学生的信息素养，与信息时代相联系，激发学生学习的兴趣，拓展学生的计算机思维，使学生能够在实验中利用计算机思维解决难题，并实现自己的创造性想法。将物理学习转变为信息融合技术与教师讲解理论相结合的学习模式，调动学生学习的主动性，使学生能够通过自主思考与小组合作解决实验问题，增添物理实验教学的多样性，使学生能够利用信息思维从多角度解决物理实验问题，调动学生学习的积极主动性，在物理实验教学中融入现代教育理念，满足高中人才培养的需求。

（四）充分发挥信息融合技术优势

在物理实验教学中应用信息融合技术能够充分发挥信息融合技术的优势，例如：教学可视性、启发性与合理性。信息融合技术在物理实验教学中的应用能够使理论技术的展示更加便捷，学生能够通过信息融合技术直观地观察到物理实验的全过程，物理原理的抽象过程也较为清晰，能够使学生从实验教学中获取物理知识，对物理实验进行更深层次的理解，激发学生对物理实验学习的兴趣。通过可视化教学方式，可有效弥补一些危险性实验不能够动手操作的缺陷，使学生通过视频、动画等方式理解物理知识，使物理实验教学的可视性更强。物理实验教学的目的就是要启发学生的思路，使学生能够在一个物理实验中看到多种实验结果，并通过差异性实验结果，使学生对实验进行独立思考，信息融合技术的应用能够使观察这一环节更加有效，通过缩短实验时间，为学生提供更多思考的时间，有利于帮助学生养成良好的物理思维与习惯。另外，信息融合技术的应用能够使学生认识到物理实验学习的合理性，使学生明白物理知识是通过实验过程推导而来，在总结与归纳的过程中，学生能够意识到实验过程与结果的合理性，更易于学生接受，并从实验中总结物理现象，发挥教学的可视性、启发性与合理性。

二、传统物理实验教学现状

经分析得知，当前传统物理实验教学还存在着一定的问题，学生能够认识到物理实验教学的重要性，但由于实验教学方法过于枯燥与落后，导致大部分学生没有学习实验的兴趣，物理实验教学的开展失去了本身的意义，难以为物理教学提供一定的帮助，且学生自主做实验的机会较少，高中阶段的物理教学主要以理论教学为主，大部分教师忽略了物理实验教学，甚至学校缺少完善的物理实验设备，使学生不具备独立完成实验的能力，导致与实验相关的物理知识点掌握不充分[3]。另外，教师在开展物理实验教学时，部分教师直接根据自身的经验授课，忽略了对学生的学情分析等阶段，大部分物理实验以教师口述为主，学生机械性做实验，缺乏学生自主探究，实验效果不足。

三、在物理实验教学中应用信息融合技术存在的问题

目前，信息融合技术在物理实验教学中应用存在的问题，主要表现在信息融合技术训练缺乏专业性、信息化课程改革意识不足等方面。在物理实验教学中应用信息融合技术主要是将实验现象资料与物理知识进行整合，利用处理技术与融合理论通过动画、图表、虚拟实验室等方式开展实验教学。在开展信息化实验教学过程中，对教师的信息融合技术应用水平的要求较高，考验教师分析教材、学而思与融合的能力，但当前信息融合技术的应用对物理教学的推动还处于发展初期，大多数教师在开展信息化教學的过程中会存在课程与应用相分离的教学现象，在使用信息化软件时缺乏操作能力，运用信息融合技术的能力不足，缺乏专业的信息融合技术训练，难以提升教学质量。

另外，大部分教师在信息化课程改革的过程中缺乏信息化意识，在对待教学改革的过程中持不正确的态度，使信息融合技术的应用流于教学表面，没有开展深度的教学融合，仍采用传统的教学方式，长此以往，不利于激发学生探究物理实验的兴趣。近些年，物理知识在不断发展与整合的过程中，教师要不断满足学生发展的新需求，若其教学理念不及时更新，将会影响教学的趣味性与有效性，使学生的物理实验学习受到阻碍，难以达到信息化辅助物理实验教学的教学目标。在推行教学改革的过程中，大部分学校缺乏充足的实验器材，难以开展有效的物理实验教学，而信息融合技术的应用能够模拟虚拟实验流程，加大实验教学的直观性，使学生能够在实验过程中提高知识水平与实践能力。要想提升教学质量，就必须要从学生的水平、学校条件与师资力量几方面进行分析。分析当前高中物理实验教学现状，部分教师缺乏专业应用信息融合技术的能力，信息化课程意识淡薄，不乐于创新，缺乏外出培训与交流的机会，难以落实信息化教学理念，影响了学生学习物理实验的积极性，不利于物理实验教学的进一步发展[4]。

四、信息融合技术在物理实验教学中的应用策略

（一）转变教师传统观念

在物理实验教学过程中，教师要转变传统的教学观念，注重信息融合技术在物理实验教学中的应用。随着教学改革的深入发展，为了满足学生的学习需求，教师必须要利用全新的观念开展教学工作，充分发挥信息融合技术在物理实验教学中的作用。首先，要加强对教师的理论教育，积极鼓励教师自主学习相关的理论知识，使教师从根本上转变教学思想与教学方法，认识到信息化教学的重要性，使信息融合技术与课堂相融合，提高物理实验教学的直观性。其次，教师要不断提高自身的专业能力与综合素质，主动学习现代教育观念，提升自身的教学水平。另外，学校要加强教师的外出培训与交流，使教师能够在交流的过程中转变教学观念，乐于尝试信息融合技术的操作与应用，突破以往制作课件的信息化教学模式，并加强对相关软件的开发与利用，提高教师应用现代教育技术的能力[5]。

（二）建立线上学习平台

信息融合技术的主要特点在于内涵更广泛、更确切、使用方便等，由于其特点与有效的技术手段，使信息融合技术在物理实验教学中的应用更加广泛，在应用的过程中，要在物理实验课堂上充分发挥信息融合技术的作用。首先，学校可建立内部网站与系统，为教学的开展提供平台，提高教师完成教学任务的效率，学生也能够随时随地在平台上学习，教师将物理知识框架、实验原理、流程、结论等进行整合，并上传到平台上，实现资源共享，使学生在课后也能够巩固所学知识，与其他同学进行交流与答疑，提高学生的学习能力。其次，在有些实验操作特殊的情况下，所需时间较长，可利用线上学习平台呈现实验过程，利用信息融合技术对实验过程进行简单处理。例如：验证动量守恒定律实验，教师要思考如何利用演示法启发学生，简单的演示实验可能会降低学习效率，教师可提前利用动画演示出实验过程，将物理现象清晰、完整地展示，引导学生通过实验得出结论，丰富教学资源，使物理实验教学朝着多元化、开放式教学的方向发展。

（三）录制物理实验过程

随着信息技术与科技水平的发展，信息融合技术在各领域的应用对提升行业发展速度有着一定的促进作用，教育领域在应用信息融合技术时，物理实验教学需要验证物理规律，并对规律进行总结。在此过程中，教师要加强对信息融合技术应用与实验教学的重视度，丰富自身的教学手段，使其趋近于多元化，激发学生学习兴趣，使学生能够理解并掌握物理实验的原理与步骤，进而精准得出实验结论。例如：在开展“超重和失重”教学时，教师可采取录制实验过程的方式进行，对人在电梯中的超重和失重现象进行录制，利用多媒体设备进行慢放、回放与重复播放，使学生能够清晰观察到超重和失重现象的发生，课后学生还能够进行重复观看，加深实验印象，使学生能够更好地理解超重和失重。

（四）放大物理实验现象

物理实验教学的难点在于受限物理实验仪器设备的精密度，导致在有些实验过程中难以演示出良好的实验效果，例如：桌面的微小形变不便被观察发现，这个时候可以引入反射镜放大桌面形变，使学生能够直观观察整个实验过程，能够清晰地观察到一些实验细节，增强学生对微小形变的理解认识，知道桌面支持力、细绳的拉力都是由于微小形变产生，属于弹力。在实验过程中教师可通过信息融合技术将生活中多种多样微小形变实验过程搬到学生面前，放大实验教学效果，使学生能够清晰观察到生活中的微小形变，这样既节省了实验探究时间，又让学生观察到了物理现象，发现了探究生活中的物理能力。

（五）设计实验教学案例

在设计信息融合技术在物理实验教学中应用的教学案例过程中，首先，要分析教学内容，以教师操作为主，学生观察实验现象为辅，信息融合技术的应用能够使实验更加全面，在开展实验教学前要对实验进行整合与分析。其次，要分析教学目标，根据教学内容的实际情况制订在原有目标基础上的新目标，提高学生的观察与理解能力，拓展学生的物理思维[6]。另外，要掌握班级学生的性格特点与学习情况，以学生为主体展开实验教学。最后，要设计教学过程，将信息融合技术应用在物理实验教学中，构建创新型教学过程，在课前、课中与课后应用信息融合技术手段，实现全面的信息化教学模式。

（六）建设专业教师队伍

教师是影响教学质量的关键，要想提升信息融合技术在物理实验教学中的應用效果，就必须要加强教师培训，提高教师的专业能力与综合素养。针对师资力量进行调查，制订培训计划，定期开展相关培训，主要的培训内容为高中物理知识与计算机编程内容等。学校可聘请专家开展培训、讲座等，由专家示范，教师操作，突破传统的教学策略与教学模式，调动教师参与培训的积极性，全面提升教师的信息化教学能力，使教学质量有所提升。另外，教师要加强自身的教学反思，在开展培训的过程中适当举行现代化课程竞赛，引发教师参与培训的兴趣，检验教师的培训效果，可由青年教师带领接受能力较弱的教师学习相关信息融合技术知识，实现共同进步，互帮互助，深入探究信息融合技术在物理实验教学中的应用，提升实验教学质量[7]。

结束语

综上所述，在信息时代背景下，要想实现高质量的物理实验教学，就必须要在教学中应用信息融合技术，模拟虚拟实验，将实验过程更加清晰、直观地展现在学生面前，提高教师的信息化教学水平，培养学生的物理素养与学习能力，提高物理实验教学质量。

参考文献

[1]何金伟.对信息技术环境下初中物理教学的研究[J].科学咨询（教育科研），2022（2）：154-156.

[2]王洪德.利用信息技术物理课堂教学效率的途径探索：构建高效的物理生态化课堂[J].中学课程辅导（教师教育），2021（12）：87-88.

[3]丁海涛，杨科利，侯晶，等.关于中学物理教学与信息融合的认识探究[J].科学咨询（教育科研），2021（6）：147-149.

[4]丁海涛，杨科利.中学物理教学与信息融合的方法[J].成才，2021（11）：36-37.

[5]董显坤.初中物理实验与信息技术融合教学探究[C]//.2019年广西写作学会教学研究专业委员会第二期座谈会资料汇编（下），2019：53-55.

[6]董友生.信息技术与高中物理教学深度融合的策略探究[J].教育现代化，2019，6（57）：150-152.

[7]周江.放飞信息技术点亮物理课堂[J].中学课程辅导（教师通讯），2019（1）：158.

本文系晋江市教育科学“十四五”规划（第一批）研究课题“核心素养下科学探究在物理教学中的落实途径探究”（课题编号：JG1451-023）的研究成果。