运用信息技术促进高中物理深度学习的策略研究

摘 要：信息技术的发展为教育教学改革提供了新的契机和动力。在高中物理教学中，如何利用信息技术促进学生的深度学习，提高课堂教学效率和质量，成为亟待探讨和解决的问题。本文以高中物理“电容器的电容”相关知识教学为例，分析了信息技术在该教学内容中的应用现状，指出了当前教学中存在的问题，并从利用动画演示深化概念理解、开展交互式探究提高实验效果、创设问题情境拓展知识应用、优化教学评价激发学习动力等方面，提出了运用信息技术促进深度学习的策略。通过教学实践，证明这些策略能够有效加深学生对相关概念的理解，培养学生的实验探究能力，增强学生知识应用迁移能力，激发学生学习兴趣和积极性。本研究对深化高中物理教学改革、提升课堂教学效果具有一定的理论和实践指导意义。

关键词：信息技术；高中物理；深度学习；电容器的电容

“电容器的电容”相关知识是高中物理电学部分的重要内容，涉及电容器的构造、电容的定义和计算、电容器的串并联等知识点，学生普遍感到抽象难懂。传统教学中，教师通常采用讲授法，借助多媒体演示课件，展示电容器的结构和电容的计算公式，再布置练习题巩固。这种“灌输式”的教学很难调动学生的学习主动性，学生往往是被动接受知识，缺少对知识的深入思考和探究，容易出现“会听、会看、不会想、不会做”的现象。因此，探索运用信息技术手段优化“电容器的电容”相关知识的教与学过程，引导学生主动参与知识建构，提高学习效率和质量。

一、信息技术在“电容器的电容”相关知识教学中的应用现状

（一）多媒体课件的运用

在“电容器的电容”相关知识教学中，绝大多数教师都借助多媒体课件进行教学。多媒体课件集文字、图像、声音、视频等多种媒体于一体，信息量大，表现力强，能够直观形象地展示电容器的结构、电容的概念和影响因素等[1]。例如，在讲解电容器的结构时，教师通过播放动画或视频，展示电容器的基本构造和带电过程，帮助学生建立电容器的感性认识。

（二）虚拟仿真实验的开展

物理学是一门实验性很强的学科，然而受限于实验条件和经费，许多学校在“电容器的电容”相关知识教学中很难开展实际操作实验。虚拟仿真实验技术的应用为解决这一难题提供了新的途径。教师利用虚拟仿真实验平台，学生在计算机上进行实验操作，可以突破时间、空间、安全等方面的限制，自主探究电容器的特性[2]。例如，在“用直流电源给电容器充电”虚拟实验中，学生通过拖拽电源、电容器、开关等元件搭建电路，设置电源电压，观察电容器两端电压随时间的变化规律，加深对电容器充放电过程的理解。

（三）在线测试与评价的实施

传统的“电容器的电容”相关知识教学评价以期终考试为主，忽视了学习过程性评价。在线测试与评价系统的引入，实现了评价方式的多元化和即时化。教师利用在线测评系统，及时检测学生对知识点的掌握情况，发现学生存在的问题，并给予针对性的辅导与讲解[3]。例如，教师在讲授电容器的基本概念后，通过在线组卷，布置电容器基础知识测试，全面考查学生对电容器结构、电容的定义、电容的并联和串联等基础知识的掌握程度。

二、“电容器的电容”相关知识教学中存在的问题

（一）重结论轻过程，学生参与度不高

在“电容器的电容”相关知识教学中，许多教师习惯于直接讲授概念、公式和结论，忽视了学生的主体地位和学习过程。学生被动接受知识灌输，缺少独立思考和动手实践的机会，很难真正理解知识的来龙去脉，学习积极性不高。一些教师运用多媒体课件时，往往将课件当作“电子讲义”，满屏幕的文字、公式，缺少情境创设和问题探究，难以激发学生的学习兴趣。

（二）实验探究流于形式，缺少深度思考

“电容器的电容”相关知识教学中，部分教师意识到实验探究的重要性，但在实践中往往存在实验目的不明确、实验设计不合理、实验现象讲解不到位等问题。即使开展了虚拟仿真实验，学生也是按照教师设计好的实验步骤操作，缺少自主设计实验、预测实验结果、分析实验现象的机会[4]。

（三）练习注重计算，忽视概念理解与应用

传统的“电容器的电容”相关知识教学练习多以计算题为主，重视公式的推导和代入计算，而忽视了概念理解和实际应用能力的培养。学生通过大量重复训练，能够熟练套用公式进行计算，在考试中取得较好成绩。然而，一旦脱离题海战术，面对实际问题时，学生往往不知如何分析问题、解决问题，难以将所学知识迁移到实际问题中。同时，单一的练习形式容易使学生产生厌倦情绪，失去学习兴趣[5]。

三、运用信息技术促进深度学习的策略

（一）利用动画演示，深化概念理解

1.电容器储存电荷的过程动画

在讲解电容器的基本概念时，教师可以播放电容器带电过程的动画。动画形象地展示了当电容器两极板接上电源后，电子在导线中的定向移动，正负电荷在两极板上的积累分离过程。学生通过观察动画，能够直观感受到电容器内部电场强度的变化和电势差的建立过程，理解电容器储存电荷的本质。同时，动画还能够揭示电容器两极板所带电荷量总是相等的，加深学生对电容器电中性的认识。相比于静态示意图，动画更能抓住电容器带电过程的关键，帮助学生建构概念网络。

2.电容器的电容与电极面积、距离关系动画

电容的大小与电容器电极板的面积和距离有关，但学生往往难以理解面积增大和距离减小为何会增大电容。针对这一问题，教师可以利用动画直观演示电容量与电极几何参数的关系。动画可创设两组情境：一是固定极板距离，动态改变极板面积；二是固定极板面积，动态改变极板距离。学生观察电容器极板间的电场线密度随极板面积、距离变化的情况，发现面积增大和距离减小时，电场线更加密集，单位面积上的电荷量更大。学生在动态变化过程中归纳电容量与几何参数的定性关系，加深概念理解。相比于生硬的公式罗列，动画演示能激发学生的学习兴趣，引导学生主动建构概念之间的联系。

（二）开展交互式探究，提升实验效果

1.利用虚拟仿真技术，让学生自主设计电容器

在学习电容器的结构时，教师可以利用虚拟仿真实验平台，让学生自主设计并搭建电容器。学生在实验平台上可以选择不同材料的导体作为极板，调整极板的面积、形状、数量和距离，通过虚拟电表测量自己所设计电容器的电容量。学生还可以尝试串联或并联自制的电容器，探究串并联等效电容的规律。在设计电容器的过程中，学生综合运用所学电容器的结构和电容的概念知识，加深对电容器物理特性的理解。学生成为实验的主人，调动了学生的主观能动性，体验到设计的乐趣，培养了学生的科学探究和动手实践能力。

2.通过在线讨论，分享实验心得

为了增强虚拟实验的交互性，教师可以利用在线学习平台的讨论功能，搭建师生、生生交流的桥梁。学生在进行虚拟实验探究后，可以在讨论区发表自己的实验方案、遇到的问题和心得体会，并查看其他同学的探究成果。教师适时参与讨论，引导学生交流不同的实验设计思路，启发学生进一步优化完善实验方案。学生之间也可以相互质疑、争辩，碰撞思想火花。在交互讨论中，学生能够开阔思路，深化对实验内容的理解。

（三）创设问题情境，拓展知识应用

1.真实情境中电容器的应用案例

电容器在许多电子设备中发挥着重要作用，如相机闪光灯电路、手机触摸屏等。教师可以收集这些现实应用案例的图片或视频，在课堂上播放，引导学生思考电容器在其中的作用。以相机闪光灯电路为例，教师提出问题：闪光灯如何在较短时间内提供大电流？电容器在其中起到什么作用？学生通过分析电路结构，发现闪光灯需要在极短时间内释放大量电荷，而电容器具有储存电荷和瞬时放电的特点，在闪光过程中起到关键作用。学生将抽象的电容器概念与具体的应用实例联系起来，加深了对电容器特性的理解，也认识到物理知识在实际kOlbTI73hegjHsofnewVvTchHW+Khuu0UAt+YsSzvis=生活中的价值。教师引导学生探究真实问题，既培养了学生分析问题的能力，又激发了学生学习物理的兴趣。

2.学科交叉问题

电容器的物理原理在生物学领域也有重要体现。教师可以适当进行物理和生物学科的交叉，拓宽学生的知识视野。例如，在讲授完电容器的充放电过程后，教师可以引入神经元之间信息传递的生物学问题。教师播放神经元结构和神经递质传递的动画，引导学生思考：神经元膜两侧电位差的建立和消失过程与电容器充放电有何相似之处？膜的电容特性在递质传递中起到什么作用？学生发现，神经元膜由于其特殊的分子结构，类似于一个微型电容器。兴奋时，离子在膜两侧聚集，相当于电容器充电；复极时，离子重新分布，相当于电容器放电。学生运用电容器的相关知识，解释了生命现象中的物理学问题，加深了跨学科知识的理解，培养了综合分析能力。教师巧妙设计跨学科问题，帮助学生突破学科壁垒，从多角度认识电容器知识的应用价值。

（四）优化教学评价，激发学习动力

1.形成性评价与总结性评价相结合

教师应在教学过程中及时开展形成性评价，根据学生的学习表现给予反馈和指导。如在课堂讨论环节，教师可利用在线答题工具，设置开放性问题，引导学生用自己的语言阐述对电容器原理的理解，系统及时汇总每位学生的答题情况。教师根据学生的回答，分析学生对知识点的掌握程度，有针对性地予以答疑解惑。在虚拟实验环节，教师可参考学生在线提交的实验报告，从实验目的、实验步骤、数据记录、结果分析等方面对学生的实验探究情况给予评价。通过形成性评价，学生能及时获得反馈，查漏补缺，调整学习策略。

2.学生自评、生生互评、师生共评

在评价主体上，教师应打破“一考定终身”的传统观念，引导学生参与到评价过程中。学生在系统学习电容器知识后，教师要组织学生进行自我评价。学生登录在线学习平台，回顾自己的学习过程，总结学习收获，查找知识盲点，明确今后的努力方向。学生自评有助于增强学习的反思意识和自我管理能力。生生互评方面，教师可以利用在线互评系统，让学生相互阅读实验报告或讨论发言，给予评分和评语。学生在相互评价中，能够吸收他人的优点，拓宽视野，培养批判性思维。最后，教师要与学生共同评价学习效果，总结经验教训，达成师生共识，构建民主、平等、和谐的师生关系。学生、同伴、教师共同参与评价，学生的主体地位得到体现，学习的参与感和获得感极大增强。

四、运用信息技术促进深度学习的效果分析

（一）学生概念理解更加深入

通过动画演示电容器的带电过程和电容量影响因素，学生能直观感受电容器储存电荷的过程，理解面积、距离等几何参数对电容量的影响。学生在课后访谈中表示，动画将抽象的物理过程形象化，加深了对电容器概念的理解，课堂学习不再“云里雾里”。学生在单元测试的概念题部分得分明显提高，绝大多数学生能准确表述电容的定义，解释影响电容的因素，体现了学生对相关概念的深刻理解。

（二）实验探究能力得到提升

学生利用虚拟仿真实验平台，自主设计电容器，并通过在线讨论区分享实验心得。学生成为实验的主人，调动了学习积极性，在交互讨论中汲取他人经验，不断完善自己的实验方案。在教学实践中，学生提交的实验报告质量普遍较高，能够翔实记录实验过程，分析实验结果，体现了实验探究能力的提升。课堂观察也发现，学生在虚拟实验中表现出浓厚的兴趣，积极动手操作，主动质疑和思考，师生互动热烈。

（三）知识应用迁移能力增强

教师展示电容器在闪光灯、触摸屏中的应用，引导学生分析电容器的作用，学生能将所学知识与现实生活联系起来。在跨学科问题探究中，学生尝试用电容器知识解释神经元的信息传递过程，认识到物理知识的应用价值。在电容器知识的综合应用题中，学生普遍能根据题目描述的具体情境，选择合适的问题解决策略，体现了知识迁移能力的增强。学生在问卷调查中也反馈，通过与现实和跨学科问题的联系，加深了对知识的理解，提高了学以致用的能力。

（四）学习兴趣和积极性显著提升

得益于信息技术手段的综合运用，学生对“电容器的电容”相关知识的学习兴趣明显增强。在问卷调查中，超过85%的学生表示喜欢采用多媒体、虚拟仿真、在线测评等信息化教学模式，认为信息技术让枯燥的物理知识变得生动有趣。学生上课专注听讲，积极发言，课后自觉完成拓展阅读和习题，提交的作业完成率和正确率大幅提升。这些现象表明，运用信息技术营造了良好的学习氛围，调动了学生参与课堂的积极性，培养了学习物理的兴趣。学生有了强烈的学习动机，知识掌握和能力提升的效果就会更加显著。

结束语

综上所述，在高中物理“电容器的电容”相关知识教学中，合理运用多媒体动画、虚拟仿真实验、在线测评、讨论区互动等信息技术手段，能够创设生动直观的教学情境，为学生提供自主探究的平台，拓宽学生的视野，优化教学评价方式，最终达到促进学生深度学习的目的。教学实践证实，学生在信息化环境下表现出较强的学习兴趣，知识理解更加深入，实验能力、知识应用能力得到有效提升。这一研究成果对其他物理知识单元的教学设计具有一定的示范和指导作用。

参考文献

[1]刘勇.信息技术助力高中物理教学：以电磁学教学为例[J].中学课程资源，2024，20（5）：39-41.

[2]黄晓娜，林泽坤.运用信息技术促进高中物理深度学习策略研究：以“电容器的电容”教学为例[J].物理通报，2024（5）：134-138.

[3]王萍儿.高中物理教学中信息技术深度融合的课堂实践[J].第二课堂（D），2024（4）：57.

[4]蒙忠俊.信息技术助力物理教学的实践[J].中小学电教（教学），2024（4）：55-57.

[5]顾爱敬.科技助力，探索未来之桥：信息技术与高中物理教学融合的实践探究[J].高考，2024（11）：139-141.