基于信息技术的初中物理实验可视化教学策略

庞成琼

【摘    要】现代信息技术为初中物理实验教学的优化，特别是实验教学的可视化创造了有利条件。因此，本文主要对信息技术支持下的初中物理实验可视化教学进行探讨，提出了一些可行建议，希望可以起到有效改善初中物理课堂教学效果，提高学生物理实验能力，进而实现培养物理学科核心素养的目标。

【关键词】信息技术  初中物理实验  可视化教学  策略

中图分类号：G4      文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.15.001

物理是一门实验科学，通过物理实验可以帮助学生实现对理论知识的形象认知，促进学生由感性认识向理性认识转化，提高学生的学习兴趣，突破学习难点，发展学生的思维，培养探索精神，使其掌握实验技巧和实验方法，所以物理课堂离不开实验教学，没有实验教学的物理课堂毫无意义。过去很多初中因为客观条件的限制，比如缺乏实验场地、实验器材、对实验教学不够重视、实验难度高等使实验教学效果并不理想。进入信息时代，现代信息技术为物理实验教学的优化提供了助力。目前，随着经济条件的改善，不少初中已经拥有了相对完善的校园网络，开设了网络教室，完善了基础设施，实现物理实验教学的可视化完全不是问题。

一、初中物理实验可视化教学的含义

物理实验就是人们利用一些仪器、设备创造、复现各种物理现象，再对其进行观测和研究的过程。而信息技术支持下的物理实验可视化就是通过先进技术的支持，以动画、视频、图片、音频等形式演示物理实验的操作过程及变化过程，创造一种虚拟的真实，帮助学生更好地观察和理解物理实验，消化其中所包含的物理知识。

二、基于信息技术的初中物理实验可视化教学的意义

（一）符合学生的认知特点，符合物理教学的要求

初中是多数学生首次接触物理学习的时期，很多学生畏惧物理学科的抽象性和复杂性，事实上物理学科知识的确如此，学生普遍会遇到学习困难。大多数学生的思维以形象直观为主，要想转变为抽象逻辑思维还需要一段时间的训练。信息技术在课堂教学中的融入就可以为学生提供一些缓冲时间，适应学生的认知特点。新课改后，初中物理课程标准也强调学生逻辑思维的培养，这就要求教师必须要做好教学方法与内容的可视化处理，才能够推动学生思维能力不断发展。

（二）整合物理知识内容，培养学生的逻辑思维

鉴于初中生思维形象直观的特点，对于物理学科中所包含的复杂文字信息很难理解和记忆，教师只有通过把文字信息转化成一定的形象信息，才能够让学生发现其中所隐藏的规律，即“文字—图像—文字”的识别过程，不同于以往教师单纯对给学生灌输物理理论知识，而是通过这一过程让学生把握背后的事物变化，使学生能够将所有的物理知识以某种抽象的方式整合起来，明确各个知识之间的关系，那么学生的逻辑思维就会得以形成，所构建起来的物理知识体系也会更加完善。

（三）提高学生物理学习兴趣，驱使学生主动学习

结合对过去初中物理课堂教学实践的观察，很多学生缺乏对物理学科主动积极的学习兴趣，最主要的原因在于教师教学方式的单一和枯燥，单纯的“理论灌输式”教学让学生感到乏味，只有文字、图像、声音结合起来的课堂教学，才能让学生的思维更加活跃，兴趣得以激发。从心理学角度来看，人体不同感官对外界信息的吸收率有区别，视觉要大于听觉。基于信息技术支持的可视化物理实验教学，能够实现图文并茂，有效改善传统教学模式的不足，丰富和完善教材内容，使学生能够从多渠道获取和整合学习信息，课堂教学效果要大大超过传统课堂的教学效果。

（四）提高学生实验素养，培养学生的创新能力

实践能力的培养一直是教育教学工作中的重点，实验是物理最主要的实践活动，只有参与实验，才能够让学生把自己所获取的理论知识应用到实际问题的解决过程中，在实践中检验自己理论学习的不足，真正吸收和消化物理理论，学生物理实验素养的高低在某种程度上反映了学生的物理综合学习水平。物理实验的可视化教学是对学生思维能力到实践能力转化的有效训练，是贯通学生逻辑思维与实践技能的助力，同时也能够刺激学生创新意识的产生，从而培养学生的创新能力。

三、基于信息技术的初中物理实验可视化教学策略

（一）生动形象，创设立体实验情境

首先，初中物理教师应当重点考虑激发学生的学习兴趣，保证学生以一种积极主动的态度来参与物理实验学习，这样更利于教师接下来教学工作的开展，因此，教師就需要为学生创设一些立体的物理实验情境，牢牢抓住学生的注意力。例如，在“运动的描述”这一知识点的教学中，教师就可以先为学生播放展示一些有关实验的视频，比如大自然中奔腾的河流、草原上飞奔的猎豹、都市中人流的来往、太空中天体的运动等，特别是这些与学生熟悉的日常生活息息相关的物理现象，更有利于唤醒学生的实际体验和经验，帮助学生形成对实验现象及问题更准确的感知，把学生的注意力快速地集中到所要研究的问题上，从而提高学生展开实验操作的期望，为后续的实验教学工作开展做好铺垫。再如，在“声音的产生与传播”这一知识点的教学过程中，教师可以利用多媒体工具向学生展示各种声音，如优美的音乐、聒噪的蝉鸣、潺潺的流水声等，展示各种声音产生的实验场景，使学生可以通过对这些情境的观察与思考来激发他们进行实验探究的兴趣。

（二）动静结合，呈现物理实验过程

1.放大物理实验现象。物理实验现象实际上是非常丰富的，但是很多物理实验现象发生的时间非常短，产生的微观、抽象变化也不可能让学生直接就观察清楚，比如弹力、摩擦力，但是如果通过计算机来模拟演示力的作用，这一过程就变得更加直观清晰，在力的作用产生的过程中所发生的各种形变可以进一步放大，便于学生观察和分析，这是传统物理实验教学无法做到的。可视化教学让物理实验过程放大，演示速度变慢，相当于通过慢镜头来记录整个实验过程，这样学生在研究运动的快慢、力的作用的抽象物理理论时难度就会降低。

2.复现条件限制实验。在目前的初中物理教学过程中，实验教学条件虽然得到了很大的改善，但是仍有不少实验需要精密、复杂、昂贵的仪器设备支持，才能使教师的教学工作顺利展开，但是对于大多数初中来说，目前的教学条件还远不足以保证实验教学的完整性。初中物理教师通过应用多媒体工具来进行实验模拟，把一些经典的物理实验展现出来，把教材上列举的只有简单文字描述的经典实验现象转变为立体的、可观察的实验过程，甚至可以向学生列举更多在后面的学习阶段才会接触的经典实验案例，对于学生来讲，将会收获更多的学习价值。

3.模拟理想物理实验。有些物理实验由于受到大量客观因素的影响，无法在理想的条件下开展，使得其实验主要现象不明显，记录不方便，学生观察起来也不方便，这是影响物理实验教学的主要问题之一。如牛顿第一定律、研究真空中是否可以传声、探究移动的物体不需要力的维持等，针对这些实验的教学来应用信息技术进行模拟，要保证实验过程完全处于理想条件之下所产生的“真实”实验现象可视化，加深学生对实验现象的认识和理解。这里所讲的真实是物理意义上的真实，因为物理理论的形成必须要建立在理想条件和理想模型之下，但是大自然中一般不会存在这样的理想条件和模型。反过来讲，物理理论所呈现的物理情景是真实的吗？结果是肯定的。物理真实同自然真实有区别，物理真实源于自然真实，但是要高于自然真实，而通过信息技术所展现的物理情景是物理真实，是对自然真实的本质体现。

4.模拟微观实验现象。对于一些微观物理实验现象，比如分子热运动，其宏观表现可以通过实验让学生观察，如喷香水，学生就能够闻到香味，但是分子的体积很小，学生虽然能够闻到香水味，却看不到带香味的分子的运动，运动本质特征是无法直接用肉眼观察到的，这时候物理教师通过应用电脑将分子的运动过程为学生生动形象地模拟出来，构建物质的微观结构模型，使分子的运动、分子运动的快慢及影响条件置于学生可视的情景当中，那么学生就能够对其原理有透彻的理解。

5.模拟宏观实验现象。对于核能、太阳能这些抽象的内容学生更是难以理解，但是核能、太阳能又和日常生活息息相关，对其变化和反应过程，学生又无法通过实验建立完整认知，如果通过多媒体工具来模拟演示核能中的裂变和链式反应，演示聚变的原理，学生就可以对核、太阳的概念、特征、优点、功能及可能会给我们的生活带来的问题有更加全面的把握，教师甚至还可以给学生展示宇宙大爆炸模型。

6.保证学生实验参与。由于实验条件有限，在大多数情况下，教师都会把学生划分成若干小组进行实验探究，不可能保证每一个学生能够配置相应的实验器材，一般是一部分学生操作，另一部分学生观察，或者是学生轮流进行实验操作，这就导致很多实验操作的过程和实验现象无法让学生形成直接的认识，学生只能够死记硬背实验操作过程和结果，这对于学生理论知识的理解以及实验技能的强化是无益的。有了信息技术的支持，虽然不能够完全替代线下物理实验教学，但是可以有效弥补一些不足，辅助课堂教学顺利开展，每个学生都能够完整地观察实验过程，认识物理现象。但是需要注意的是，在课堂教学过程中，教师应当尽可能在现有条件的支持下，为学生提供独立实验的机会，应用多媒体技术给学生创设相应的教学情境，规范学生的实验操作过程，巡视检查学生在实验操作过程中常犯的错误，及时纠正。物理教师甚至可以考虑在一些特殊情况下，鼓励学生应用虚拟实验器材来进行实验操作，获得实验结果，最主要的是培养和提高学生的实验能力。

（三）数据处理，获得准确实验结果

信息技术同时还具备快速准确的数据收集、分析和处理能力，这一过程也能够可视化，保证学生所获得的实验结果更加准确。物理教师可以向学生推荐一些合适的软件，指导学生做好实验过程的数据收集和分析，以此来把握实验过程中各条件、步骤等变量对实验结果的影响，使整个过程清楚、简洁、明白。

四、结束语

信息技术对于优化当前初中物理实验可视化教学意义重大，是推动物理课堂教学走向现代化的必然，有效改善了传统实验教学的不足，注重对学生思维能力、实验能力以及科学品质的培养。但初中物理教师需要始终清楚，信息技术纵然优势众多，但始终只是作为线下课堂实验教学的补充与拓展，学生能够亲身参与实验过程更好，所以教师应该把握适度，在今后的教学工作中继续加强研究与实践，发挥信息技术优势之余，也要对线下实验教学工作不断改进和完善，构建起更加高效的课堂教学模式。

参考文献

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