初中物理实验教学与信息技术融合初探

李晓春

（福建省上杭县第三中学，福建上杭 364299）

教育部发布的《教育信息化2.0 行动计划》促进了“教育信息化”再一次创新与升级，为初中物理信息化教学掀开了新的篇章，是教育智能化、信息化背景下的必然选择。初中物理教师根据在教学过程中融合应用信息技术的特点与价值，可以利用信息技术适当优化实验教学，改变当前初中物理实验教学抽象、信息化程度不高、学生探究操作主动性不强等问题，丰富实验教学活动的形式，吸引学生主动参与物理实验。

一、信息技术对于初中物理实验教学的价值

（一）多变量，促使学生发现物理规律

初中物理实验的常用方法为控制变量法，通过实验验证抽象的物理现象，其结果通常会受到多个变量的影响。师生在探究与操作实验的过程中，需要控制一个或多个变量以获得最合理的实验结果。但是传统教学模式会受到实验环境、实验器材等因素的影响，师生控制实验变量会受到一定阻碍，极易导致实验结果出现偏差。将信息技术融入实验教学有助于解决这一问题。师生建立信息化意识，利用计算机模拟物理实验过程，通过设计相关参数实现有效控制实验变量，减少变量之误差，学生往往能够更准确地发现实验相关物理量的内在规律，丰富物理学习收获［1］。

（二）优演示，帮助学生增强学习效果

开展初中物理实验教学活动要保证学生科学探究操作的安全与质量，教师应该适当演示实验过程。在以往的教学过程中，教师演示一般以示范操作为主，存在部分无法清晰讲解实验操作过程的问题。学生观察教师操作示范也会受到座位位置因素的影响，不同程度上会出现错误理解实验探究与操作步骤的现象。而融合信息技术可以改变这样的现象。在信息技术的支持下，教师可以一改往日在课堂上重复示范“实验”过程的教学行为，可以利用动画优化实验演示环节，通过动画放大实验细节，清楚呈现每一项必要、规范、安全的操作细节。如此学生能够强化掌握实验探究过程、实验操作注意事项，增强实验探究学习效果。

（三）新模式，促使教学符合课程改革要求

新课程改革说明了初中物理教学的新标准——倡导教学方式多样化。将信息技术融入实验教学，便是“教学方式多样化”的一种表现形式，能够扭转初中物理教学模式单一的局面，促使整体教学更加符合新课程改革的要求，从而在新的模式下带给学生新的物理科学探究体验，这同样说明了初中物理实验教学融合信息技术的现实价值。

二、初中物理实验教学融合信息技术的方法

（一）将抽象原理形象化，在掌握原理的基础上推进实验

实验是检验物理理论的关键过程，理论是进行物理实验的重要依据，夯实学生的理论基础是初中物理实验教学最基本的前提条件。学生只有扎实掌握了物理基本原理，才能根据理论自主设计科学的实验方案，才能在理论的支持下完善实验操作并取得一定的收获。而信息技术具有使抽象知识形象化的能力，有助于学生理解初中物理的抽象原理。因此将初中物理实验教学与信息技术融合，教师可以利用信息技术将抽象原理形象化，优化讲解物理实验基础理论的过程［2］。比如，根据在课堂教学活动中展示多媒体课件的规律，在课件中有序设计理论讲解内容，通过按顺序讲解课件促进学生由浅入深地理解理论。同时，在课件内适当添加图片、音乐、动画、视频等要素，借助对应的形象化语言辅助说明教材抽象化的理论文字，刺激学生的认知、视觉与听觉。同时转化理论学习方式，深化形象化思考，避免全凭想象或抽象推理探究实验原理，学生加强掌握实验原理是实验学习的良好开端，对教学有较大的促进意义。

（二）整合教材内外内容，在丰富教学的基础上推进实验

初中生思考、探究与验证物理知识大多都建立在储备丰富知识的前提下，知识储备越丰富、支持实验越有力，探究学习效果越理想。然而现行的初中物理教材普遍存在一个不足——由于教材的信息容量限制，其编排物理知识时会进行适当筛选，无法向学生提供更加丰富的实验启示、探究学习素材，一定程度上会影响学生储备知识与参与实验。融合信息技术，将其用于整合教材内外的物理知识点，有利于弥补这一不足，促进学生胸有成竹、信心十足地探究实验。而利用信息技术整合教材内外的物理知识，教师与学生均可拥有主动权。

一方面，从教师的角度来说，教师借助信息技术之力可以根据教学所用教材的特点，在丰富的网络资源中搜集能够满足实验教学需要的课外教学素材，包括电子教案、3D 课件等，将其与预设教案进行整合，丰富教学内容，完善实验教学目标与常规引导步骤。在教师的指导下，学生于实验之前探究丰富的物理学习材料，储备实验的关键知识，这是提升实验探究质量的必经之路。

另一方面，从学生的立场出发，学生在信息基础与实验教学融合的前提下成为“应用信息技术”的主人，可以根据教师预先提出的主题实验要求，在课下利用互联网获取信息的优势，搜集与主题实验相关的信息，如实验所需材料、实验基本过程、实验注意事项、实验应控制的变量、实验误差影响因素等，明确实验探究相关的主要信息，有针对性地预习物理实验。而后，在课堂上紧跟教师的脚步，以信息技术为支持探究主题实验、完成动手操作，显著提升学生的物理实验探究效果。

（三）演示物理生活现象，在点燃热情的基础上推进实验

初中物理课程中与生活紧密相关的实验不在少数，面对此类实验，利用信息技术演示生活中的物理现象，不仅能够加深学生了解物理实验背景，还能有效点燃其实验探究热情，增强其实验探究动力。而学生满怀热情、动力始终不减地探究实验，是高效教学的基本保障。因此，将初中物理实验教学与信息技术融合，教师可以找准生活现象作为切入点，通过信息技术还原和演示实验。比如，在教学“温度与物态变化”时，为了促使学生通过实验探究理解水在沸腾前后的温度变化特点，点燃其探究水沸腾前后温度与物态变化情况的热情，教师可以利用信息技术还原生活中“烧水”的现象，还原水在加热的状态下升温与沸腾的过程。由此激活学生的生活经验，学生根据教师借助信息技术展示的信息联想生活中水沸腾之后温度之高与水蒸气的现象，思考“使水沸腾的温度是多少”等问题，随之展开实验，开始探究与动手操作，将信息技术与教学的融合落在实处，促进学生发展物理科学探究素养。

（四）引入虚拟仿真技术，在模拟情境的基础上推进实验

要想融合信息技术，不断将最新的技术成果或科技前沿知识渗透在初中物理实验教学中，捕捉初中生对信息技术的好奇心，教师还可以利用AR、VR 等虚拟仿真技术进行教学，为学生创设感受物理实验的仿真情境，同时在此基础上促进他们探究实验［3］。针对部分不适合学生自主操作的实验，教师也可以利用虚拟仿真技术进行教学，将实验过程转化为虚拟的现实影像，弥补教学与学生无法操作的不足。例如，在教学“探究凸透镜成像的规律”实验时，教师在给学生提供蜡烛（或F 型光源）、凸透镜、光具座等实验器材并要求其自主操作实验之外，还可以利用AR 技术设计凸透镜成像仿真影像，组织学生戴上AR 眼镜感受凸透镜在不同情况下的成像特点，身临其境地总结其成像规律。此外，教学“探究声音的产生与传播”“探究平面镜成像规律”实验时，教师也可以利用此方法，先引导学生感受声音与平面镜成像，激活其感官，再让他们在真实感受虚拟影像的前提下进行实验。学生通过想象、理解与操作逐渐深度吸收并转化物理实验知识，理解AR 等信息技术背后的科学探究、创新创造精神，从精神层面上受到影响，建立科学探究的责任意识，这对于其物理实验探究、物理学习与发展等方面均发挥着积极的影响作用。

（五）模拟物理实验条件，在智能操作的基础上推进实验

初中物理实验教学应该注意的是，受到教学环境、实验场地、实验资源、实验危险性等因素的影响，部分初中物理实验虽然具有较高的教学价值，但是却不适合通过学生动手操作的方式落实。同时，部分物理实验现象“转瞬即逝”、不易观察，如果学生在操作与探究的过程中稍不留神，就很有可能无法准确捕捉实验信息，影响科学探究结果。应用信息技术模拟实验条件、构建智能化的实验教学与操作环境，让学生在智能操作的基础上进行实验，是解决以上问题的不二之选。比如，融合信息技术与初中物理实验教学，将智能白板应用于学生的实验探究方面，利用智能白板提供模拟实验器材、开辟智能化实验教学场地，引导学生通过拖拽、点击实验器材等智能操作完成实验智能探究。针对某些观察难度较大的实验现象，教师可以通过截图、录屏、暂停、放大等操作捕捉实验现象，将其通过智能白板突出呈现出来。一方面，学生能感受智能化的物理实验探究过程；另一方面，能强化捕捉实验现象，获得比以往直接动手操作更准确的实验结果，能够进一步提高初中物理实验的探究水平。

（六）优化处理数据图表，在详解成果的基础上推进实验

初中物理实验得出准确结论、取得预期收获，还有赖于及时记录和处理实验数据。比如，利用表格记录实验数据，通过图像分析数据特点、表示数据蕴含的物理规律。而相较于自主绘制实验数据记录表与图像，利用信息技术在大数据的背景下智能处理数据、绘制图表，不仅可以提高学生处理数据与图表的效率，也能提高数据分析的准确率与图表的参考价值［4］。所以，融合初中物理实验教学与信息技术，教师可以应用信息技术优化处理实验数据与图表的方式。比如，在学生自主设计或直接参与物理实验之前，通过信息化教学端向其发放电子实验数据记录表，以此提示学生在实验过程中应该重点关注的数据信息，要求学生自主接收、查阅并在实验过程中按照表格要求梳理关键信息。而后，利用信息化教学系统自带的计算软件精准计算学生提交的实验数据信息，将实验结果数字化，促使学生能够精确看到并分析物理实验结果。在必要的情况下，教师可以指导学生利用教学系统图像自动化处理软件将实验数据与结果转化为物理图像，如电流随电压变化图像、水的体积与温度关系图像等。图像语言能够更直观地总结和呈现物理实验结果，学生回顾实验探究过程，对照表格分析图像，能够在增强实验探究素养的同时有效提高物理读图能力，对其深度学习物理有重大意义。

（七）应用微课解放教学，在精准共享的基础上推进实验

信息技术服务于初中物理教学以来，微课的身影便经常出现在物理课堂上，其有助于实验教学，一定程度上能够解决“教师示范实验不充分”的问题。由此可见，要想实现初中物理教学融合信息技术，教师可以提高应用微课的力度，应用微课解放教学活动。比如，可以预先制作演示实验的微课视频，对重点实验过程进行慢速、细节放大等剪辑处理，同时在画面中适当标记说明类文字信息［5］。进而在实验教学过程中，以微课教学取代传统的演示实验教学，以拓展动画补充微课，根据微课播放进度适当通过暂停等方式针对性讲解重点操作步骤，回答学生提出的实验操作与探究问题，精准共享实验要点。学生增加实验操作的观察收获，在微课的提示下规范进行实验探究，学习效果可想而知。

再者，基于微课的存在，即便课堂教学结束，教师也可以利用微课指导学生课后进行实验学习，要求他们在课后重新观看微课、复习课堂实验，重新学习在课堂上理解不透彻的实验内容。对于学习能力较强的学生，依据课堂主题实验拓展其课后物理学习范围，教师还可以提出“创新进行家庭小实验，录制视频，制作你的实验微课”的要求，引导学生在课后学习物理，利用家庭中能够获得的实验材料创新设计物理实验，制作“我的物理家庭小实验”微课视频，并将微课视频上传至开放性学习平台，同时说明实验创新设计的目的、思路与成果。于是，以信息技术为载体衔接学生课内外自主学习、创新实验，以微课为主要形式，学生主动分享课后物理实验创新探究的收获，相互学习、相互启发、互为榜样，进入健康的“共享学习”状态，共享经验与创新物理实验的学习感想，实现共同进步，为初中物理融合信息技术的实验教学创造良好环境。

三、结语

总而言之，将信息技术应用于初中物理实验教学是初中物理实验教学的有效创新，能够解决当下初中物理实验教学中存在的客观问题，发挥“促实验”的作用，促使初中物理实验教学简单化、高效化。初中物理教师关注长远发展学生的实验素养，应该走出传统思维，强化信息化教学，主动融合信息技术与实验教学，为学生创造崭新的物理实验学习环境。