智能设备赋能高中物理演示实验的实践研究

张建波

引言

新课改后的高中物理教学变动比较明显，学生对物理实验的认知以及理解更加重要。通过实验观察，学生能够对自然规律进行深入研究以及分析，这是培养物理核心素养的重要途径。教师需要结合物理演示实验这一核心环节，鼓励学生自主获取信息、演绎信息和归纳信息，发展个人的物理核心素养。演示实验的出现频率較高，能够减轻学生的学业压力及负担，让学生在自主模仿中实现大胆创新，获得直接观察经验。教师则需要以学生为中心，通过演示实验来深化学生对物理规律的体验以及理解。其中智能设备能够更好地突破时空限制，真实、客观、生动地展现整个物理演示实验的具体过程，让学生对物理实验背后的物理原理有一个深刻的理解。教师需要积极探索现代化的教育教学技术，掌握智能设备的使用要求并将其与物理演示实验相结合，让学生能够在一个自由宽松的学习氛围中掌握适合自己的学习策略，实现自主探索和举一反三。

一、逐步优化物理实验演示教学

实验是物理中的基础以及核心，演示实验和实验教学不容忽略。高中物理教师需要抓住演示实验这一核心环节，充分凸显实验教学的生动性、趣味性以及多彩性，让学生能够深入了解不同的物理结论以及实验步骤，在透彻理解以及深入掌握的过程中发展个人的学科核心素养。教师只需要扮演好组织者、引导者的角色，实现对整个物理实验的全过程分析以及节奏把控，找准智能设备在物理实验中的切入点和突破口，抓住关键实验环节，灵活利用智能设备实现有效体现以及客观分析。让学生能够主动参与其中，促进物理实验演示教学内容以及形式的逐步优化。普通的物理课堂演示实验比较简单，常规实验仪器存在许多的局限性，最终的实验效果不够理想，与实验原理存在许多的出入。以多媒体技术为代表的智能设备则有助于突破这一现实困境，为模拟实验提供有益辅助。教师则可以结合实验模拟的具体要求，生动、直观地展现各种物理实验现象。有的物理实验难以在现实实验环境中完成，多媒体则可以弥补这一不足，充分发挥常规实验仪器应有的作用，全面呈现整个物理实验的演示效果。

在信息化以及科技化时代之下，线上学习平台越来越丰富，有很多与物理实验相关的教育资源，教师则可以根据当前的物理实验教学现状为学生的自主实验提供更多便利，鼓励学生自主探索、深入分析和大胆实践，确保学生能够直观生动地了解不同的物理现象，分析物理知识在现实生活中的重要体现，进而留下深刻印象。比如在指导学生参与验证牛顿运动定律的相关实验时，教师可以结合实验室演示实验，积极利用信息化教育资源展现不同的实验视频。通过对实验装置和实验全过程的深入剖析及研究培养学生发自心底的学习动机，让学生在自由、轻松的学习氛围中主动参与实验环节。智能设备能够更好地调动学生的学习积极性，学生也可以在主动参与中实现个性化探索。

首先，教师需要确保小车质量不变，同时还需要适当增减沙桶内部沙石的质量，通过这种形式来转变牵引力，进而得出小车的加速度。然后引导学生利用线上学习工具绘制加速度和力的关系图像，分析两者之间的相关性。其次教师需要保障小桶内沙石的质量不变，然后在小车上加减砝码，引导学生自主测量相应的加速度，分析小车质量倒数与加速度的相关性并绘制最终的关系图形。整个模拟演示实验过程比较复杂，教师则可以利用智能设备，将实验过程以及实验变动呈现在大屏幕中，直观、明了、流畅地展现实验的来龙去脉，让学生能够清晰分析实验的过程，进而有一个完整的认知。

因此现代智能设备与物理演示实验之间的整合有助于突破传统常规实验仪器的局限性，凸显智能时代设备赋能物理实验的作用。学生也能够对比较复杂的实验步骤以及原理进行分析以及研究，在简单模拟的过程中有效补充常规实验的不足。物理教师只需要扬长避短，关注两者之间的缺点以及优势，提升高中物理演示实验的层次，发展学生的问题与分析能力及发现规律能力，保障学生能够获得更多的知识，实现个人实验技能水平以及科学文化素质的有效提升，课堂教学质量也有了明显的改善。

二、落实信息化模拟实验活动

在利用各种智能设备前，许多教师直接按照教材或者是教辅书开展物理演示实验，受到了时间和空间的束缚，外加上实验设备不够齐全和先进，因此非常容易出现各种实验意外，导致一部分实验演示不成功。另外限于课堂的有限演示时间，直接限制了学生的自由发挥，如果最终的实验结果和物理实验不一致，学生就垂头丧气，这一点使得传统实验教学备受诟病。在信息化的背景之下，网络技术的出现频率较高，教师开始引导学生参与虚拟实验操作，通过自主模拟实验来夯实学生的基础。智能设备的出现频率较高，这些设备有助于解决当前的实验难题，比如在开展传统电学实验课时，教师会进行简单的演示实验，然后让学生学习电流表，了解接线柱的正确操作要求，尽量避免电压表超出量程或者电池组不能短路。但是在实际操作时，这些规矩直接限制了学生的自由发挥，严重影响了学生的创造性思维，有的学生出现了背地操作的问题，导致实验仪器被损坏。这些学生的学习能动性较强，如果教师能够利用已有的教育教学资源鼓励学生自主探索，那么对学生的成长及发展将会有重要影响。智能设备则有助于实现这一目标，教师可以鼓励学生自主探究，积极参与各种实验演示工作，培养学生的创新能力，一一呈现传统实验无法做到的效果。在网络环境中仿真物理实验室的构建非常关键，许多学校不断加大对物理教学的投入及支持力度，利用各种虚拟电学实验室软件来实现智能设备与物理学科教学之间的紧密融合，学生也可以在网络环境中利用多媒体进行自主操作。大部分的学生学习积极性高涨，能够在与他人进行交流及合作的过程中获取新的知识。如果在参与网络虚拟实验时遇到困难以及障碍，学生就可以直接利用智能设备与其他同学交流经验，主动共享优质资源，通过互相讨论以及激烈分析主动完成个人的模拟实验任务，保障最终的实验成果以及学习效果，学生的发散思维能力和合作意识得到了培养及提升。从宏观的角度上来看，以智能设备为技术支持的各种虚拟实验室能够更好地活跃学生的思维，逐步开放实验环境，打造全方位、一体化的实验操作环境。让学生全程参与，逐步提升学生的自主模拟实验意识，大部分学生会主动自觉地观察实验并归纳总结最终的实验原理，发展个人的实验能动性以及物理核心素养。

三、生动直观地呈现物理本质

传统的物理实验备受诟病，存在许多问题及矛盾，教学经验丰富并且具有远见卓识的物理教师主动尝试新的突破，利用各种智能设备真实生动地呈现物理本质以及物理知识的来龙去脉。学生也能够在教师的指导下主动寻求新的突破，掌握基本的操作技巧，利用智能设备突破时空限制，实现个性化的探索及学习，主动串联物理知识。学生的能动性较强，能够留下深刻印象，自主自觉地完成学习任务。

（一）动画模拟与真实实验相结合

传统的物理演示实验直接以教师的简单讲授以及自行操作为核心，学生只需要观看和模仿，这一点导致学生的动手能力难以得到培养，同时存在消极情绪，往往进行简单套用及背诵。教师则可以主动利用智能设备，结合演示实验模拟动画，全面、真实、客观、生动地展现整个实验现象发生、发展的全过程，智能设备中的交互功能实现对整个实验过程的灵活控制，强调学生的主体地位，让学生留下深刻印象。学生会出现不同的疑惑，教师则可以进行反复播放以及反复演示，引导学生深入剖析物理原理，深化学生的知识印象，全面提升最终的实验效果以及质量。其中可用于信息技术叠加分析性信息最为常见，这一点有助于实现形象思维与抽象思维的有效过渡及转化，帮助学生深入了解物理规律以及应用技巧。比如在指导学生学习平抛运动时，教师则可以利用智能设备演示平抛运动物体的自由落体过程。让学生分析开始运动、同时落地以及平抛运动的具体情况，剖析自由落体运动的现象以及结论。大部分学生能够真实客观地了解整个实验的具体流程，进而意识到物理实验的乐趣以及奥秘。另外教学经验丰富的教师还可以利用flash动画模拟展现整个运動的全过程，直接将两个小球连成一条直线，通过动画速度的有效控制让学生自主分析直线的形成过程。学生也能够主动接受教师的指导，接受最终的实验结论，利用所学习的物理知识解释生活中的各种奇特现象，学生的学习兴趣以及学习能动性较高。

（二）展现物理现象、过程及情境

动画技术模拟是非常典型的智能设备，在物理演示实验中的出现频率较高，有助于展现传统实验无法演示的物理现象和物理过程。学生也能够在形象生动的物理情境中自主感知，进一步提升个人的逻辑思维能力和水平。物理教师需要着眼于学生的感知能力、理解能力以及物理核心素养，加强对不同教学重难点的分析及研究，掌握智能设备的使用技巧。比如在指导学生学习波的形成与传播时，教师则可以结合波绳演示的具体条件，让学生自主分析质点运动与波的传播之间的相关性，结合flash动画演示来让学生进行剖析以及自主感知。动态模拟整个质点的具体运动过程，直观、清晰、生动地展现质点与波的传播之间的相关性。整个课堂教学质量较高，学生也能够从中获得更多收获，学习基础较为扎实的学生还会主动寻求新的突破，提出个人的质疑，自主参与整个实验过程，这一点对打造品质课堂有重要影响。

（三）开展技能训练工作

技能训练工作不容忽略，模拟实验规则明确强调了技能训练的必要性，教师需要关注对不同规则的深入剖析，给予学生更多自由发散的机会，让学生实现独立操作。智能设备有助于突破时空限制，夯实学生的学习基础，强化学生的主体地位，学生也可以在主动参与的过程中自由发散、大胆想象，逐步调动个人的能动性。整体的教育教学进度较快，教师只需要加强对学生的恰当指导，避免学生出现思想和行为上的偏差，积极利用各种智能设备吸引学生眼球，了解学生的反馈信息并开展针对性的技能训练活动。凸显学生的主体价值，培养学生由内外的学习能动性和自信心，保障学生能够自由发散，只有这样才能够实现多种教育资源的合理配置。

结语

在践行现代教育理念的过程中智能设备备受瞩目，应用频率较高，取得了举世瞩目的成绩。教师需要以提升课堂教学质量为出发点，积极实现演示实验与模拟实验之间的有机结合，充分发挥智能设备应有的辅助作用及价值。让学生能够全程参与，主动感受物理实验的全过程，进而发展个人的综合素养。