新版高中物理教材中整合信息技术的实验分析①

康贤明 郑世燕

(1. 福建省泉州市城东中学,福建 泉州 362000;2. 泉州师范学院物理与信息工程学院,福建 泉州 362000)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》要求：“通过多样化的教学方式，利用现代信息技术，引导学生理解物理学的本质，整体认识自然界，形成科学思维习惯，增强科学探究能力和解决实际问题的能力”。笔者对人教版高中物理教材(2019年版)中整合信息技术的实验进行了分析、梳理和总结，供同行参考。

1 研究样本

笔者选用的研究样本为人教版高中物理教材(2019年版)，共6本，笔者将教材中整合了信息技术的实验和对应的传统实验进行了梳理，结果如表1所示。

表1

2 特征分析

2.1 概况

6本教材中共有16个实验整合了信息技术，若按模块分，统计结果为：必修一7个，必修二3个，必修三1个，选择性必修一2个，选择性必修二2个，选择性必修三1个。若按物理学分支细分，其中有：学实验11个，电学实验3个，光学实验1个，热学实验1个。除“关于甩手动作的物理原理研究”和“观察振荡电路中电压的波形”的实验没有对应的传统实验外，其余14个实验都有一个与之相对应的传统实验，且传统实验在教材中的栏目大多数是“实验”，而整合信息技术的实验所在的栏目都是补充性栏目，如“做一做”“拓展学习”“思考与讨论”等，这说明教材并没有抛弃传统实验，仍然以传统实验为主、整合了信息技术的实验为辅。

2.2 信息技术手段分析

DIS和手机中的传感器可将非电学量转化为电学量，进行数据处理和实时显示。教材中有10个实验利用DIS传感器采集数据，3个实验利用智能手机中的传感器采集数据。传感器的使用离不开传统实验器材，传感器要和传统实验有机结合才能发挥其功能。

智能手机搭载了大量精巧的传感器，加之智能手机有造价低、普及率高的特点，集数据测量、采集于一体，测量快速、准确、便携，适合户外实验，近年出现了大量利用手机做物理实验的研究。教材也与时俱进，新增加了3个手机实验，分别是“用手机测自由落体加速度”“用手机的加速度传感器测量电梯上升中加速度”和“关于甩手动作的物理原理研究”。

视频可记录真实的物理过程，对视频进行数据提取和分析是物理实验的重要方法。教材有2个实验利用了视频技术，分别是“用数码录像逐帧分析平抛物体的运动”和“用数码相机和计算机绘制弹簧振子的x-t图像”，这两个实验都是用视频记录运动过程，对视频进行数据提取和分析。频闪照相是记录运动过程的传统方法，教材仍把频闪照相设置在实验主栏目中。频闪照相要在暗室中完成，对环境条件要求较高，在实际教学中实现的难度较大。随着智能手机功能的提升，手机摄像技术越来越先进，且普及程度高，利用视频记录技术进行物理实验相比传统的频闪照相更为便捷，且视频记录技术的原理与频闪照相的原理类似。笔者认为，教材可以将视频记录技术设置在实验主栏目中，替代频闪照相技术。

2.3 一个值得商榷的实验设计

“借助传感器与计算机测速度”这个实验编在“位置变化快慢的描述——速度”一节，笔者认为值得商榷。旧版教材中除了这两个实验外，还在“科学漫步”栏目介绍了数字计时器，利用光电门传感器测时间，进而测量速度，而新教材只在练习与应用中设置了一道关于光电门计时器的习题，对光电门的原理没有具体介绍。理解速度的概念，了解平均速度与瞬时速度的区别与联系，在讨论平均速度和瞬时速度联系的过程中，逐步体会极限的思想方法是本节的教学重、难点。“借助传感器与计算机测速度”这个实验不仅不能解决该难点，而且这个实验的原理复杂，普通层次的学生难以理解，如果采用势必增加教学负担。而旧版教材中“用光电门传感器测速度”的实验却是很好的整合方式，借助光电门，可以设计出能帮助学生理解“瞬时速度”和“极限思想”的实验。

3 教学建议

随着信息技术的不断发展，我们应清晰地认识到并不是所有的传统实验都要与DIS等信息技术相结合，关键还在于教学的最优设计。如前所述，这16个实验有14个实验所在的栏目都是补充栏目，需要教师根据学情、生情合理选择。

在教学中要利用教材提供的资源，而不是教教材。教材提供的实验设计，可以迁移应用。如在研究“平抛运动”“简谐运动”中所用的视频技术，可以用来研究匀变速直线运动、自由落体运动等。再比如，运用传统的实验方法“探究加速度与力、质量的关系”，由于受到实验器材的限制和系统误差的影响，往往需要对实验做一些近似处理，这样不易使学生深切感受牛顿第二定律的正确性。可以借鉴文献[3]中介绍的实验方法，利用手机传感器设计实验，突破该实验的难点。