依托数字教材破解初中物理课堂教学难题

摘 要：随着信息技术的飞速发展和教师应用信息技术能力的不断提升，使用优质的数字资源破解实验教学的难题，成为越来越多物理教师的选择.数字教材利用多媒体技术将传统纸质教材内容进行数字化处理，知识表达更加生动形象，本文以人教版初中物理数字教材为例，介绍如何利用数字教材破解传统教学难题，突破实验教学困境，并开展翻转教学的探索.

关键词：数字教材;初中物理;实验教学

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）24-0022-04

作者简介：孙少辉（1974-），男，河南洛阳人，本科，中小学高级教师，研究方向：信息技术与学科教学融合.

物理是一门实验学科，实验是教师开展物理教学的基础.但是在我国中西部地区，由于经济发展的制约导致教育投入有限，教师在开展实验教学时会受到一些客观因素的制约，笔者曾于2019年1月通过问卷星发布网络问卷在学科教师中开展调查，结果表明（调查报告网址：https：//www.wjx.cn/report/33016695.aspx）实验室所配备的实验器材数量不足、质量低劣（如图1所示），不但严重制约初中物理实验教学的开展，也在一定程度上挫伤教师开展实验教学的积极性.伴随信息技术的飞速发展和教师应用信息技术能力的不断提升，教师普遍认为利用信息技术能够有效弥补实验器材不足，减少实验器材损耗，增强实验操作过程及实验现象的可视性，杜绝可能发生的安全隐患，有效调动学生参与实验探究的兴趣.依托信息技术，使用优质的数字资源破解实验教学的难题，成为越来越多学科教师的自觉选择（如图2所示）.

一线教师呼唤优质完整的数字化教学资源，基于这种现实需求，以人教社数字教材为代表的优质资源吸引广大教师的持续关注.数字教材利用多媒体技术将传统纸质内容进行数字化处理，融合文字和音频、视频、图片及动画等元素（如图3所示），使知识表达更加生动形象，教师在教学过程中可以轻松调用这些资源辅助课堂讲解，也可以引导学生在课前依托数字资源更轻松、更高效地开展自学.数字教材的开发和普及不但能够促进教师工作方式的变化，甚至能够推动学生学习方式的变革.本文以人教版初中物理数字教材为例，介绍如何利用数字教材破解初中物理课堂教学中的难题.

1 利用内置多媒体资源，破解传统教学难题

1.1 放大教材插图，辅助课堂练习或讲解

出现在教材中的插图也是重要的教学资源.教师可以利用数字教材系统中的缩放工具对教材内容进行放大、拖动，或以辅助课堂练习与知识点讲解.例如，在研究刻度尺、温度计、量筒等测量工具的用法时，教师就可以结合放大的插图让同学们识别不同工具的零刻度线和分度值，在认识天平、汽油机等设备的构成时，也可以结合放大的插图辅助课堂讲解（如图4、图5所示）.

1.2 播放实验视频，兼顾学生健康与体验

在物理教学中有些实验会涉及到有毒有害气体的扩散，影响师生健康;有些实验周期较长，难以在短时间内呈现实验的全部过程;还有一些实验由于器材等因素的限制，成功率较低，在这种情况下，利用数字教材整合的精彩实验视频可以弥补演示实验的不足，具有很强的现实意义.以九年级物理“分子热运动”一课为例，二氧化氮气体在空气中的扩散是一个非常重要的实验（如图6所示），但是二氧化氮气体有毒，在实验过程中略有泄漏，就會导致前排同学出现头晕、恶心等症状.而硫酸铜溶液在清水中的扩散实验由于实验周期过长（如图7所示），难以在一节课的时间里完整地呈现全部实验过程.此外，在利用两根铅柱演示分子引力实验（如图8所示）时，由于很难对铅柱的接触面进行精细化处理，导致实验的成功率比较低，对于力量弱小的女教师而言，这个实验几乎难以完成.借助于数字教材中的实验视频，能够轻松破解上述难题.

此外，在人教版初中物理教材中，还有一些实验性的习题，数字教材在习题讲解模块，除了提供标准答案方便教师讲评时使用外，也内置有此类实验视频，教师可以视情况选用（如图9、图10所示）.

1.3 利用Flash动画，化抽象为直观感性

在研究声音特性时，一些学生由于缺乏必要的乐理知识，容易将声音的强弱与音调的高低相混淆.利用数字教材中的Flash动画，可以用鼠标拖动滑块生成20～20000Hz范围内特定频率的声音（如图11所示），这些真实的声音刺激着学生的耳膜，使学生对不同音调的声音产生感性认识，能够有效激发学生的探索热情.

船只通过船闸的过程，活塞式抽水机的工作原理，四冲程汽油机循环往复的工作过程等较为抽象，依靠教材中的插图和教师的讲解难以让学生明白，借助于数字教材精彩的Flash动画，能够将复杂的物理过程变得直观生动，能够轻松突破这些教学难点（如图12、图13所示）.

2 依托仿真实验资源，突破实验教学困境

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020）》指出，信息技术对教育发展具有革命性影响，要鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力.引导学生依托仿真实验平台探究电学知识，有着很积极的现实意义.NB物理实验（网址：http：//www.nobook.com.cn/wuli.html）是北京乐步教育科技有限公司研发的优秀仿真实验平台，能够为师生搭建虚拟的物理实验环境，师生可以自由地选取所需器材进行实验，既能满足教师课堂演示的需求，也允许学生进行开放式的自主探究.在数字教材中嵌入许多精彩的NB仿真实验资源，巧妙使用这些资源，能够轻松破解各类实验教学难题.

2.1 依托仿真实验，深化对演示实验的理解

真实的演示实验无疑对学生具有强大的吸引力，对实验过程以及实验现象完整、清晰的展示有助于学生对知识的理解和技能的掌握，但有些实验结果会受到多种因素的影响，难以达成教学目标.仿真实验则能通过信息技术手段剔除次要的干扰因素，呈现出较为理想的实验结果，有助于学生深化对知识的理解和掌握.例如在研究固体温度随时间变化的规律时，海波熔化时的现象不易为同学们观测（如图14所示），加热时如果稍有不慎（例如水浴时水温过高，酒精灯火力过大等），就可能会导致海波熔化的过程过于短暂而导致教学的尴尬.在这样一些特定情况下，教师利用数字教材中所整合的仿真实验资源可以有效弥补实验器材不足、实验过程难以控制、实验现象不易观察等难题（如图15所示），并有效避免实验过程中危险行为发生，这些都是对传统实验教学积极有益的补充.

当然，在物理实验教学中，如果具备条件的话，一定要通过真实的实验帮助学生观察物理现象、掌握物理规律.不过，在真实实验的基础上，结合仿真实验平台进行深入细致分析，更有助于学生对实验原理、实验过程，以及实验结论的理解.

2.2 利用仿真实验，优化对分组实验的预习

许多学校由于受到时间、空间等各种因素的限制，学生难得有机会进入实验室.对于一些较为复杂的实验，如果学生课前准备不足，很难在规定的时间内完成实验任务，从而无法达成实验教学的目标.以探究电流跟电压和电阻间的关系实验为例，如果教师在课前有意识地引导学生通过仿真实验平台进行反复的模拟练习（如图16、图17所示），对实验的主要流程和电路的连接烂熟于心，学生走进实验室后，操作的效率能够得到大幅度提升.

3 使用精彩的微课资源，开展翻转教学实践

翻转课堂是近年来基础教育界课改的热点，其根本要义是在课前推送精彩的视频，方便学生轻松高效地进行课前自学.在数字教材中聚集一些优质的微课，例如初中电学模块，研究电流跟电压、电阻之间的关系既是教学重点也是教学难点，教师可以在课前将相关

的微课推送给学生（如图18所示），引导学生登陆数字教材，跟着微课进行高质量、高效率的课前预习，为课堂教学奠定扎实的基础.

总之，经过一段时间的体验，笔者认为数字教材最大的优势和特色就在于聚集相对优质而丰富的数字资源，为那些资源储备不足、信息技术应用能力较弱的教师减轻备课负担，有助于信息技术与学科的融合.当然，相对于多样化的实验教学而言，数字教材暂时还不能解决所有的教学需求，事实上也没有任何一个平台能够破解所有的教学需求.教学有法而无定法，贵在得法，兵无常势水无常形，运用之妙，存乎一心，优秀的教师能够结合具体的教学需求，综合运用各种教学手段，充分发挥包括数字教材在内的各种教学资源和平台的优势与特色，打造出精彩的课堂.

参考文献：

[1]房永俊，黄冠华.数字教材在初中物理课堂中的应用研究——以复习课《浮力》為例[J].教育信息技术，2020（09）：65-68.

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[3]李永春.基于数字教材的初中物理专题复习课教学——“密度测量的误差分析与评估”教学与思考[J].湖南中学物理，2021，36（02）：88-91+77.

[4]顾圣元.基于数字教材的初中物理实验支架式教学设计与分析[J].中小学数字化教学，2021（02）：21-24.

[5]孙良.活用数字教材 构造希望课堂——初中物理“热机”课例[J].教育传播与技术，2021（S1）：21-24.

（收稿日期：2021-08-06）