信息技术在初中物理实验教学中的运用

陈紫贤

(西安交通大学苏州附属初级中学,江苏 苏州 215000)

随着科学技术的发展进步,信息技术已广泛应用于现阶段的各种教学活动中,给予学科知识更具象、更多样化的展现形式,有效提升学生的学习兴趣,活跃课堂氛围.物理实验是初中物理学科的主要学习方式,借助信息技术实施的物理实验教学,可以让学生直观地观察物理实验全过程,细致入微地体会影响物理实验结果的关键要素,从而在轻松理解物理理论知识的同时,加强学生创新意识和思维能力的培养,促进学生学科核心素养的养成及提升.本文将从多个方面对信息技术在初中物理实验教学中的有效应用展开论述,期望为教师们提供参考与帮助.

1 创设实验教学情境

传统的物理实验过程较为枯燥,通常是教师照本宣科地念着教材的实验顺序,学生按部就班操作,这样的实验活动学生过手而不过脑,根本没有全身心投入实验操作,无法用心体会实验过程.而借助信息技术可以为学生创设富有趣味性和感染力的实验情境,使得实验尚未开始,便利用氛围紧紧抓住学生的眼球,将学生的关注点全部吸引至课堂教学活动中,从而迸发出强烈的求知欲和探索欲.接着教师可以将实验过程以图片、视频、短片等多种形式展现,进一步烘托实验教学的情境氛围,使学生持续在直观、立体的环境中,更加主动地汲取知识和展开探索,以此进入到深度学习的状态,彻底摆脱平面教材对思维发展和认知水平的局限.

例如,教师在进行“浮力”的实验教学时,先利用信息技术为学生播放了“在死海里游戏人会漂浮”的视频画面,画面里的人在死海里无论怎么扑腾都无法下沉.教师引导学生想象平日自己游泳时的场景,经过对比学生更无法理解视频中的现象,认为那是视频效果,现实根本不可能存在的事.教师没有理会学生此时的想法,而是拿出一瓶水、一个杯子和一颗鸡蛋,教师在杯子中注入2/3的水后把鸡蛋放入,鸡蛋很快沉入杯底,教师在杯中分多次加少许的盐并搅拌均匀,直到加入的盐不再溶解时,学生们发现鸡蛋奇迹般地飘浮了起来.教师解释其中的原理,物体的浮力与液体的密度相关,当液体密度越大则产生的浮力也越大,当鸡蛋没有变化时,杯中水在大量盐的作用下密度变大,从而使鸡蛋受的浮力变大,便飘浮起来,人在死海中不会下沉也是这个原理.小小的视频激发了学生的好奇心,简单的实验让学生清晰地理解了物理知识.信息技术的利用实现了实验教学事半功倍的教学效果,大大提升了教学活动的有效性.

2 丰富实验教学内容

部分初中物理教学实验,由于课堂时长的限制和实践材料的欠缺,不能够为学生在课堂45分钟之内进行完整且真实的演示,通常是由教师为学生进行简单口语描述或者直接略过,大大阻碍了学生的学习体验和认知的提升.借助信息技术开展的物理实验教学活动,可以为学生将教材中的各类高难度实验进行全方位的演示,教师不仅可以让学生观察到实验的整个操作过程,而且也可以对实验的关键环节实施重复学习和重点演示,以此可以让学生清晰地掌握影响实验结果的核心要素.

例如,二氧化碳扩散的实验需要教师用分别装有二氧化碳和氧气的瓶子向学生们演示,但二氧化碳和氧气都是无色无味的气体,学生用肉眼难以观察到实验现象.教师便将课堂教学的实验形式转换为用信息技术制作成的模拟实验,并且对二氧化碳和氧气分别用了不同的颜色呈现,对气体的扩散过程用了慢动作展示.学生们通过模拟实验清楚观察到气体的扩散过程,更直观地理解了气体的扩散本质.教师借助信息技术进行的模拟实验,使学生有如实操般真切感受到物理实验的全过程,对物理实验有了更具象的理解和更深刻的记忆,大大提升了物理实验教学的有效性.

3 增强实验教学体验

初中物理知识枯燥难懂,特别是实验原理、概念抽象复杂,对大部分学生都有一定的学习难度.有了信息技术的辅助,教师可以将实验知识制作成视频短片,再配合声音图像、动画效果的渲染,给学生以全方位的观官刺激,降低学生对学习的抵触心理.同时,教师可对实验的重点环节和内容进行精细化和趣味性的设计,或者为纯理论知识增添情感元素,降低知识的难度,提升知识的感染力,使学生能够快速地融入教学氛围,轻松地理解实验内容.

例如,在进行《光的色散》学习内容中的色光合成的实验时,教师为了让学生更加透彻地理解红、绿、蓝三种颜色的光混合在一起,可以成为包括白光在内的任意颜色,而其他任何颜色混合均不能成为这三种颜色,故此红、绿、蓝三种颜色被称为“三原色”.教师利用信息技术为学生设计了调色板的小游戏,请学生两两一组进行实验操作,两名学生相互配合、开动思维,利用三原色调配出自己想要的颜色.学生们用红色+蓝色调出紫色,红色+绿色调出黄色,然后再利用色彩比例的不同调配出橙色等缤纷的颜色.游戏的欢乐使学生们忘记了学习的烦恼,乐此不彼地持续进行着对知识的深入探索.抽象的物理知识只有通过学生的亲身实践和用心体会,才能够实现将课本知识转换为学生认知的提升,才能够真正达到最佳的学习效果.

4 扩充实验教学素材

初中物理教材对部分内容的讲述不够具体和完善,使得学生没有办法通过寥寥数语达到很好的学习效果.教师有必要利用信息技术展示更广泛的教学资源,或者凭借自身极高的专业素养和知识储备,弥补教材内容的不足,并利用信息技术对知识进行系统性和可视化的呈现,以此提升学生对知识的学习深度.同时,教材都是依据统一的培养目标而进行编写,内容并不完全满足现阶段创建以学生为主体,促进学生个性化发展的教育目标,教师有必要结合学生的学习现状,思考不同层次学生的学习需求,从而针对性地对学习内容进行补充.

例如,“探究电阻上的电流与两端电压的关系”是初中物理学习的重要内容,学生通过学习必须理解电流、电压和电阻三者之间的关系,会使用电压表和电流表进行测量,但教材对该部分内容以纯理论的语言讲解,对于实验的材料和流程更是言之甚少,这为教师的教学造成了一定的难度.教师便利用信息技术在网络上搜索其他实验课件,经过筛选和甄别为学生挑选出最合适的实验教学资料,并对实验流程的合理性进行了检测.于是,在课堂教学时,教师先为学生播放实验视频课件,然后提供与视频课件相同的实验材料,让学生们亲自对实验结果进行验证,以此加深学生的学习感受.

5 展示实验教学结论

在初中物理实验教学中,实验的结论往往是通过图像、图表或者数据来体现,而这些体现方式和计算过程较为复杂,人为计算不可避免地会造成时间的浪费,也容易出现计算的错误,影响了实验数据的准确性.而教师借助信息技术辅助作用,可以利用计算机的计算系统和完美的图像处理软件,对实验结论所需要的图像、图表进行精准而多样化的处理与呈现,并且需要修改实验的任一数据时,实验结论会进行相应的自动更新,不必再重复进行图像和图表的制作.同时,教师可以将依托信息技术制作的实验结论共享至学习平台或者课堂教学的大屏幕上,供全体学生对实验结论进行研究与分析,达到对物理知识的强化学习和深度理解.

例如,在进行水沸腾实验时,教师要求学生当水温接近90 ℃时每隔1 min记录一次温度,学生们观察到水沸腾时产生剧烈的汽化现象,大量的气泡上升、变大到水面破裂,里面的水蒸气散发到空气中.虽然水持续被加热,但沸腾后它的温度保持不变,实验结束后,教师与学生一起将实验的监测时间、温度变化,利用信息技术软件制作成图表,使学生能够一目了然地知晓实验结论,跳出实验本身客观地观察评估实验结果.接着教师又引入大气压与水沸点的关系,在标准大气压下水的沸点是100 ℃,但在高海拔地区,水的温度没有达到100 ℃,却出现沸腾的现象,教师又为学生播放了科学家们在珠穆朗玛峰上烧水的实验视频,只见水烧到73.5 ℃时,就出现沸腾现象.教师将视频课件分享至学习平台,请学生课后继续观察两种状态下水的沸腾状态,再利用信息技术将两种曲线图表进行比对,以此强化学生对知识的理解,也让学生养成在学习中深入探索的习惯.

6 巩固实验教学知识

孔子有云:“温故而知新,可以为师矣.”学生在课堂上学习到了新的物理知识,若不进行反复强化巩固,只能对知识形成短暂的记忆,或者只能理解到知识的表象.有了信息技术辅助的物理实验课堂,教师可以将实验过程全部记录下来,在课堂教学结束后发布到学习平台,供学生课后反复观看和学习,在重复学习的时候,学生会发现实验过程中被忽略的细节和不足之处,也会透过实验的表象去探知实验的本质,从而产生新的感悟和理解,提升实验学习的质量.

信息技术制作的动态课件,较平面文字内容更直观和生动,能够充分调动学生学习的积极性,使传统的被动学习方式变为高效的主动学习方式,促进学习效果的提升.教师也可在此时针对实验内容为学生进行问题引导,让学生在寻求解决方案的同时发现自己认知的不足和思维的局限,以此建立更全面且系统的知识架构.

总之,有了信息技术辅助的物理实验教学,能够有效改善传统实验教学的种种弊端,全方位提升实验教学效果,提高学生的学习质量,可谓是不可多得的绝佳教学工具.初中物理教师仍需对信息技术的应用进行更加深入的探索和研究,不断提升自身的职业素养和专业技能,为学生提供更具吸引力的学习情境,更加丰富的教学内容和更加生动的学习体验,从而促进学生物理学科核心素养的全面提升.