基于信息化课堂的高中物理实验教学探究

周丹

摘要：在互联网技术迅速发展的大背景下，诸多信息化手段被应用于教学中，推动了教育的信息化发展。就物理学科而言，信息技术的应用促进了教学理念、教学方法、教学模式的变革，向教育者与学习者提出了更高要求。在时代发展与物理学科教学改革的前提下，如何基于信息化开展高中物理实验教学是一个值得思考与探索的问题。文章结合信息技术与传统物理实验的特点，通过高中物理实验教学实际案例，提出了基于信息化课堂的高中物理实验教学方法策略，希望为一线高中物理教师开展信息化物理实验教学提供参考。

关键词：信息化课堂；高中物理；物理实验

在信息网络技术与人工智能技术飞速发展的当下，教育信息化程度日益加深。新课标要求物理实验教学应当注重科学探究，以学生为主体，发挥物理实验在提升学生物理学科核心素养中的重要作用。在信息技术与物理教学融合的过程中，多元化的物理实验模拟软件应运而生，师生可以不进入实验室就能够融入物理实验情境、构建物理模型、观察物理现象、探究物理原理，这样不但能够提高物理实验教学的质量，而且可以在此过程中提升学生的信息素养。

1   传统高中物理实验教学的局限

1.1教育观的局限性

教育是一个教师授课与学生学习的互动过程，教育者本身的教育观会影响教学质量。长期以来，由于教学观念、教学条件等因素的影响，高中物理实验教学未受到重视，一部分高中物理教师以“讲解实验”“观看实验”“做实验题”的方式开展教学，大部分实验以物理教师演示操作，学生观看思考为主。在整个物理实验过程中，学生动手操作的机会较少，难以对实验进行自主性探究，同时也难以调动高阶思维分析、解决问题。

1.2教学方法的局限性

在高中物理新课标实施以前，受应试教育理念的影响以及高中物理课时不足的限制，为了节省课堂教学时间，物理实验课的课时被严重压缩，由此形成了两种物理实验的教学方法：一是物理实验教学不再是在实验室开展，而是教师直接在教室讲台上进行演示；二是虽然在实验室教学，但基本教学过程为教师先操作，学生模仿操作。无论上述哪种教学方法，都忽视了学生的主体性与对其探究能力的培养。同时，对于物理实验教学要达到什么样的标准、取得什么样的效果、培养学生什么样的能力方面，许多物理教师没有明确的评价标准，这就导致物理实验教学仍然在很大程度上是为应试教育服务，而忽视对学生物理学科核心素养的提升。

1.3实验操作的局限性

由于物理知识涉及方方面面，很多物理实验的条件不容易或者不可能实现。例如，理想状态下无摩擦力状态就不可能实现。如果只依靠学校实验室有限的实验器材，许多有意义的物理实验根本不能进行。因此，在没有信息技术辅助的前提下，学生对于难以通过实验探究的知识仅停留在字面意思的理解上，难以全面、深刻地探究与把握物理现象、物理规律，也难以在此基础上通过自主探究构建物理知识体系。另外，有的学校实验条件有限，实验仪器陈旧破损，难以保证数据的准确，这样也难以培养学生严谨的物理实验观。

2   信息技术与高中物理实验课堂融合的“三要素”

2.1 教师要素

高中物理新课标的实施对一线高中物理教师的教学理念、教学方法与教学技术等提出了更高的要求。因此，高中物理教师必须摒弃以学生能够解答实验题目为主要目标的落后教学观念，改革创新物理实验的教学方法，将物理实验教学的目标与新课标的要求结合起来，将学生的探究能力与思维能力的培养作为物理实验教学的目标，不断提升学生的物理学科核心素养。同时，一线高中物理教师应时刻关注物理学科的发展动态，了解一些物理学科的前沿知识，并且要熟练地掌握与运用信息技术，将物理学科、教學方法、信息技术三者有机地整合起来，开展基于信息化课堂的高中物理实验教学。

2.2学生要素

学生是教育活动的主体。从教育角度而言，高中生最主要的特征就是对新鲜事物好奇且学习与接受能力较强。初中阶段的物理学习为高中学习奠定了一定的基础，但初中物理与高中物理之间的差别较大，不仅知识的内容、难度增加，各知识模块之间的联系也更为紧密。在此情形下，仅依靠知识的讲解难以使学生掌握如此庞大的知识体系，而物理实验就成为学生验证已学知识、探究新知识并内化吸收这些知识的有效途径。在高中物理实验教学中，如果学生所接受的物理教育只来源于物理教师的“灌输式”讲解，则难以激发学生的物理学习兴趣。因此，信息技术与物理实验的有机融合既能够满足学生的好奇心、激发学生的学习兴趣，又能够让学生通过物理实验探究与掌握物理知识，提升其解决物理问题的能力。

3   基于信息化课堂的高中物理实验教学的实施策略

3.1基于信息化课堂的高中物理实验教学原则

3.1.1科学性原则

即基于信息化课堂的高中物理实验教学的设计、实施过程、结果都要科学准确。物理实验中教授的知识、操作方法、产生的结果等必须严谨、准确，不能因为融入了信息技术就降低了科学性要求。

3.1.2优化原则

基于信息化课堂的高中物理实验教学并不是直接、简单地将信息技术与物理实验教学捆绑在一处，而是将两者有机融合起来，相互补充、相互促进，使一些传统物理实验借助信息技术手段来实现。因此，基于信息化课堂的高中物理实验教学必须遵循优化原则，在信息技术与物理实验教学的融合过程中不断探索、开发、评价与改进，使基于信息化课堂的高中物理实验教学效率与质量得以提高。

3.2基于信息化课堂的高中物理实验教学策略

3.2.1确立基于信息化课堂的高中物理实验教学方法

要实现基于信息化课堂的高中物理实验教学，教师与学生首先要具有较高的信息化素养。教师在自身掌握各种教学所需信息技术的同时，也要为学生创立多元化的学习环境，引导学生逐步掌握基本的信息化基础知识与操作能力。例如，在人教版高中物理必修第二册第三章“相互作用——力”中，学生对于“力”这一不可见的概念的理解较为困难。此时，教师可运用计算机辅助试验系统（DIS）引导学生进行实验：将两个测力探头的挂钩相互勾连，而后与学生一同观察显示器上两个测力探头受力随着时间的变化曲线，让学生从两条相反且幅度相等的力的变化曲线上更为直观地认识相互作用力。同时，在这一信息化物理实验的教学过程中，教师与学生不需要耗费过多的时间与精力计算数据，而是赋予学生更多自主探究、自主观察、构建知识的时间，以提升学生的学习探究能力。

高中物理教师应当根据不同的教学内容设计不同的实验，基于不同的实验选择恰当的信息软件，并确定具体的教学方法，这样，才能引导学生借助信息技术开展多种多样的物理实验，既能够使学生在物理实验的过程中更形象地认识物理现象、更深入地探究物理知识，同时，也能够促进师生信息素养的共同提升。

3.2.2构建基于信息化课堂的高中物理实验教学模式

教师可以选择多种模式开展基于信息化课堂的高中物理实验教学，让各种具有趣味性、探究性且有价值的实验穿插于整个高中物理教学过程中，让学生能够通过实验探究物理知识，提升物理学科核心素养。基于信息化课堂的高中物理实验教学模式主要有以下几种：

第一，教师制作课件向学生展示，如在人教版高中物理必修第二册第七章“万有引力与宇宙航行”一章的教学中，教师在课堂上向学生展示天体在万有引力的作用下运动的演示动画，让学生更为直观地了解天体的运动规律，这样便对万有引力的作用过程与效果有更深入的认识。这一实验为简单的展示性实验，以演示的方式促成学生探究并构建知识。

第二，教师与学生共同实验。在学生的基础信息技术水平尚未达到自主实验要求时，教师可与学生一同基于信息技术开展物理实验，这样既能够避免学生因掌握信息技术不足而使物理实验受阻甚至是难以继续，同时也能够进一步提升学生的信息化素养。例如，在利用Algodoo软件进行“自由落体运动”实验时，由于该实验需要考虑诸多种因素，如玻璃球、橡胶球、金属球、木质球的密度，还要考虑空气阻力这一变量，同时要对不同空气阻力以及真空状态下四个小球的运动情况进行观察、对比。对于学生而言，要在有限的信息技术实验课中充分考虑这些因素较为困难，因此，可以通过教师引导、学生操作的方式展开实验。

第三，教师引导学生以信息技术模拟物理实验。在某些物理知识的教学中，教师可以让学生自行或者以小组合作的方式展开探究。例如，在“弹力”知识点的教学中，由于传统物理实验无法体现出力的突变，因此学生难以理解相关概念。在讲解时，教师可为学生准备弹簧和小球，让每组学生从家中带来一部手机，统一安装Phyphox軟件，让学生以小组合作的方式展开实验。首先，让学生使用手机拍摄绳子剪断瞬间的视频，而后利用视频慢放功能观察绳子与弹簧的变化，由此感知力的突变。这种感知实验只能让学生粗略看到力的突变现象，而不能准确地进行定量分析。接着，教师再引导学生利用小球和弹簧连接，再与手机相连，通过Phypox软件的加速度传感器功能记录与复现对应瞬间小球加速度的变化情况，通过曲线上的数据对力的变化进行准确分析。这种物理实验由学生独立完成，教师在其中仅起到实验的组织者、引导者的作用。通过感官体验与软件测量，学生经历了从观察物理现象到探究物理规律、从发现问题到解决问题的过程，这样能够使其对物理知识的掌握更为深刻。

在教育信息化发展的背景下，各学科教育与信息技术的融合逐步深入。信息技术的应用能够打破传统物理实验教学受时间、空间与其他条件的限制，为物理实验提供更为便利的条件。高中物理教师应当充分认识到基于信息化课堂的高中物理实验教学的重要价值，在提升自身信息化素养的同时实现信息技术与物理实验教学的有机融合，从教学理念、教学方法、教学模式与教学评价等方面采取多元化措施，让信息技术为物理实验教学发挥更大效用，以此更好地提升学生的物理学核心素养。

参考文献：

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[2]吕春景.信息技术环境下的高中物理实验教学[J].西部素质教育，2020，6（9）：131-132.