关于信息技术在高中物理教学中的应用探索

高定银

摘 要：在高中物理课堂中，教师利用信息技术进行知识教学。利用信息技术创设生动教学情境，提高学科知识呈现的直观性；利用信息技术具备的多元智慧功能，提高教学时效性与精确性；利用信息技术展现实验过程，促进学生物理核心素养的提高；发挥信息技术功能优势，实现与物理学科深度融合，引导学生以信息技术为依托进行深度思考，积极参与到课堂学习之中。基于此，本文以信息技术为视域点，简要分析其在高中物理教学中的相关应用策略要点。

关键词：高中物理；信息技术；教学策略；应用要点

互联网已渗透到生产、生活的诸多方面。而以信息技术为基础形成的教学方式，在当前各学科教学中占据重要地位。有关高中阶段的物理教学，为提高学生的学习效率、培养学生的核心素养，需要教师结合教学需求有效利用信息技术。具体来讲，教师以更为新颖、直观的形式進行教学，一方面调动学生的学习积极性，另一方面引领学生开展独立自主学习，从而打造高效高中物理课堂，达成既定教学目标。

一、云计算技术在高中物理教学中的应用要点

（一）从学生需求出发，制订个性化教学方案

教师应依据学生掌握知识的实际情况，利用云计算技术辅助教学平台，即云平台为学生提供个性化教学方案[1]。比如，在“库仑定律”的知识点教学中，一些学生前期已掌握有关电场强度的知识，但是一些学生的认知基础相对薄弱，就可以利用云平台中的“共享功能”上传不同的课前教学方案。

方案1：针对班级中基础相对薄弱的学生，预习课件中加入详细推导库仑定律的过程，增加要点讲解且附加两道思考问题，由此达到温故知新的预习效果。同时为学生设计用橡胶棒与毛皮摩擦后，放于碎纸片附近观察橡胶棒吸引碎纸片情况的Flash动画演示，配合感性语言直观描述此过程，在必要环节给出相应的提示，旨在引导学生自主学习并推导库仑定律。

方案2：针对班级中基础较为扎实的学生，基于方案1在课件中去掉推导库仑定律的内容，而是转向培养学生的抽象思维。教师在课堂教学中借助云平台的功能优势，把一些抽象概念利用视频、图片或Flash动画的形式，让其更加形象化来激发学生对物理的学习兴趣。教师在课后也能利用云平台为学生布置难度不同的课后习题，且要为基础薄弱的学生提供更多的鼓励及指导。另外，教师还可以通过这一平台组建兴趣交流讨论小组，随时随地帮助教师了解学生思想动态，并为其讨论内容提供有力支持，旨在及时解答学生问题。处在这样个性化、趣味化的学习环境中，学生才能实现“快乐学习”与“主动学习”。

（二）从互动需求出发，搭建教与学互动平台

物理教学资源能够在云计算教学环境支持下，随时随地记录并同步到云端。而且对终端设备的各项性能要求较低，不管是智能手机或是上网本，均能获得与之相应的“教”和“学”的服务，所以即便是终端设备不同，也不会过多影响到学生的学习。学生随时随地登录并访问云平台，例如在图书馆、家中均能在线下载、查看教学视频或是电子教案，还能借此完成作业以及课程测试。与此同时，空间及时间对教学活动的客观影响会降到最低，同样教师也能在家中或是办公室进行教学准备与组织工作。利用云平台展示优秀的学生作业作品，一方面给予学生引导与鼓励，另一方面提供学习重点和难点等。利用云平台整合学生反映的疑难问题，由此利用云平台制作专题复习PPT，如“电场中的动力学问题”“磁场区域边界问题”“带电粒子运动的周期性问题”等，或是由此发起小组讨论活动。尝试通过多样性的教学手段，运用云端的各类教学软件及丰富的教学资源，比如通过视频课件或是PPT演示物理情境的创设、清楚展示微观物理的发生过程，以此提高物理概念学习的趣味性。

（三）从教学需求出发，实现教育资源的共享

在传统教学模式下，信息来源往往存在一定局限，加之各学校的教育资源形成孤岛，在一定程度上加大了共享难度[2]。但在这一领域有效运用云计算技术，一方面整合教育资源，另一方面服务于学校访问。通过这样的形式，可以最大化利用及共享优质教育资源，且对教育教学改革起到推动作用。各学校教师在云服务终端下，能够将精品物理课件、物理试卷等推到云端，以供给各所学校的教师及学生下载学习。在云计算技术支持下的教学平台，收集了物理学习中学生常见的问题和疑难，然后将其统一上传到云端加以分析处理。这样不仅能够实时掌握学生学习物理的真实情况，还能减轻教师的教学负担，仅需指派一些教师负责解答云端中的疑难，在长时间的积累下构建物理知识疑难Ｑ＆Ａ（问与答）库。如果在学习中学生遇到疑难问题登录云平台，在搜索栏输入相应的疑难问题，然后系统能自动找出参考答案，若是学生不满意则能继续提出疑问，最后由负责的教师进一步解释。

二、数字化实验在高中物理教学中的应用要点

（一）优化实验操作，丰富教学内容

在高中物理传统实验教学模式下，教师指导学生进行实验操作，通过动手操作的形式了解实验现象、理解实验原理，从而更加扎实地掌握相关知识。虽然运用这种实验形式能获得理想的教学效果，但却会浪费大量的教学时间，往往学生缺少足够的实验操作时间[3]。而数字化实验借助传感器，收集海量数据信息，结合实际需求调整数据量确保数据的实用性。和传统物理实验相比，数字化实验不需使用到过多的实验器材与实验步骤，在确保实验质量与数量的基础上，帮助学生更为深入地理解实验原理与实验规律。以“弹力”这一知识点教学为例，为探究弹力与拉伸弹簧长度之间的关系，教师可以利用数字化实验组织学生观看视频，以尽可能短的时间了解物理实验的整个过程，一方面可以让学生掌握重要的实验原理，另一方面了解弹力与弹簧伸长量之间的关系，更重要的是，有利于学生掌握通过图像研究物理量关系的学习方法。教师在具体操作环节，事先通过数字化技术对实验视频进行录制，也可以利用互联网平台收集相关实验视频，学生通过观看视频掌握每一个实验环节。涉及重点实验部分可以利用暂停、慢放等形式，辅助学生认真观察整个实验过程，以此更好地理解知识内容，并提高课堂教学效果。总之，教师利用数字化实验进行教学，在优化实验操作的同时激发学生的学习兴趣。

（二）优化实验演示，加深知识理解

针对数字化实验而言，主要以观察的形式进行实验学习与探究。学生虽然未能参与实验操作，却能清楚观察实验的每个环节以及实验现象，留心各项操作的注意事项。而物理教师应组织学生仔细观察实验，引导学生发现问题并提出针对性的解决方案。和传统实验教学相比，数字化实验能提高数据分析的全面性与快速性，总结归纳物理规律保障实验结果可信度，通过不同形式展示实验数据，最大限度满足学生的设想，从而让学生更为深刻、生动地学习物理知识。以“力的合成”为例，教师为帮助学生学习掌握力的平行四边形定则内容，可以利用数字化实验与传感器对传统实验加以创新，使学生观看与探究一个力的作用与两个力的作用具有相同效果。首先固定橡皮条的一端，通过两个力拉将橡皮条拉伸至一点，然后通过一个力将其拉伸至相同位置。在此基础上通过计算机对数据进行分析处理，一方面做出相应图式，另一方面组织学生比对分析两种图式，由此验证力的平行四边形定则。将数字化实验贯穿在课堂活动中，使学生观察实验步骤并了解实验环节，探究分析在实验操作中值得注意的问题，帮助学生加深理解实验原理，从而提高课堂教学的有效性。总之，物理教师应依据物理实验特征，通过数字化实验进一步优化其演示方式，这样不仅有利于学生理解物理实验，还能提高学生理解知识的程度。

（三）创设实验情境，扩充教学活动

为了提高高中物理课堂教学活动的实效性，则应重视课堂导入环节的设计，以此引导学生在最短时间内进入良好的学习状态。教师通过创设教学情境，为学生带来一种身临其境之感，组织学生进行自主思考和合作探究，深刻理解与全面掌握物理知识、物理规律。和传统物理实验相比，数字化实验能更加快速、更加精准地采集数据，在节约物理实验时间的同时降低实验误差。比如，通过传感器收集相关实验信息，利用电子白板展示图像。在课堂教学中，教师应巧妙运用数字化实验为学生创设合适的教学情境。以“小车速度随时间变化的规律”这一物理实验教学为例，教师便能通过数字化实验的教学模式，补齐传统实验教学活动的短板。在实际教学中为学生展示实验需要使用的器材，一方面激发实验好奇心，另一方面满足其求知欲望。在本实验中会使用到木板、小车以及位移传感器等。物理教师展示教材中没有使用的实验器材，讲解各种器材在实验中的使用方式及功能作用。以位移传感器为例，不仅让学生清楚其用于搜集各种物理数据，还要通过展示使用传感器的方法，使其掌握实验中的各个注意事项。总之，教师通过展示实验仪器，在激发学生探究欲望的同时，引导其独立进行实验操作，通过主动观察、深入思考等环节提高教学有效性。

三、VR技术在高中物理教学中的应用要点

（一）软件选取

现阶段，VR（虚拟现实）技术已应用于许多领域并且虚拟现实引擎相较成熟，主要的仿真软件有团结引擎以及实时3D建构工具等[4]。通过VR软件中的模拟系统，能够在虚拟现实场景模拟、还原物理运动，例如摩擦、重力等自然现象。笔者依据软件的适用范围、操作难度、课题特点等，利用团结引擎软件为学生设计了平抛运动的游戏。对于团结引擎软件，其作为综合型游戏引擎能轻松搭建虚拟场景与设计三维视频游戏。笔者利用其中的地形编辑引擎，在对游戏场景创建的同时设计游戏地形，且其中的物理引擎能够模拟多种物理运动，系统可以为场景中的物体增加相应的物理属性，通过脚本对虚拟物体进行控制，即能模拟摩擦、重力等自然现象。

（二）运用原则

第一，應用VR技术应服务于课堂教学。虚拟场景的创设应该围绕课程教学目标，即结合教学内容、学习任务来创建。设计趣味游戏辅助学生感知知识，仅是一种服务于教学的形式，绝非展示这项技术。

第二，模拟现实场景应保证真实性。利用VR技术模拟现实场景应和客观事实相符，而且场景的物体不能脱离物体运动定律，以此提高学生的沉浸感。

第三，模拟现实场景应保证趣味性。场景背景的创建不仅应紧扣课题，还需选择学生感兴趣的事件，一方面激发学生的求知欲，另一方面活跃学习气氛。

四、视频分析技术在高中物理教学中的应用要点

（一）软件选取

这一技术的主要原理为：操作者点击鼠标或是通过追踪器追踪运动的物体，捕捉视频当中的研究对象，定位其时空位置，展示其运动轨迹[5]。同时，拟合分析数据或将视频所收集空间数据以图像、表格的形式导出，这样也有利于对物理规律的探究及教学。笔者利用物理实验软件分析平抛运动实验视频，该软件能够提供多种操作方式，主要包含数据处理及分析、抛物运动等，其软件包含大量的数据绘图工具，函数建模工具，由此辅助教师构建相应的物理实验模型。依托物理实验软件分析物体平抛运动的实验视频，以此得到物体位置点与平抛运动轨迹，笔者尝试通过利用动态粒子模型，直接对比实际运动轨迹与平抛运动的分轨迹。在课堂教学中运用这一信息技术，能直观呈现平抛运动的难点、重点，辅助学生认识构建物理规律。和传统教学模式相比，这种方法能快速获得物体做平抛运动的轨迹，一方面扩充课堂容量，另一方面提高教学效率。

（二）运用原则

第一，运用视频分析技术应紧紧围绕物理课程标准。教师依据课程标准提出的要求，明确需要使用的教学内容并在此基础上进行教学设计。

第二，结合课题选择适合的视频分析技术。比如，平抛运动、自由落体运动等，由于运动过程太快而很难看清。为此，可以利用该技术追踪物体位置，从而精确快速获得运动轨迹。再比如，单摆的运动周期测量，由于测量的时间过长而且结果具有离散性，教师可以利用软件捕捉其运动轨迹，导出位移－时间图像。

结束语

综上所述，信息技术的应用可以较好满足高中物理教学需求，如创设良好的教学氛围、进行物理实验演示等。在教学实践中有效运用信息技术，不仅提高了学生的学习信心及兴趣，还会使物理知识的展现更加具体。因此，作为高中物理教师，应加大对信息技术教学的研究力度，进一步拓展其应用范围，以此发挥出信息技术对教学、学习活动的辅助作用，让学生以更加轻松、高效的状态学习物理，在习得知识技能、思想方法的同时，提高物理核心素养。

参考文献

[1]王琳琳.信息化与高中物理教学的融合与发展措施研究[J].中国新通信，2020，22（22）：209-210.

[2]张庆丰.信息技术与高中物理教学整合设计解析[J].中国新通信，2020，22（16）：212.

[3]刘欣欣.基于信息化视野下高中物理教学新模式探究[J].科学咨询（科技·管理），2020（6）：217.

[4]张奇.高中物理课程与信息技术的有效性整合思考[J].科技视界，2020（14）：131-133.

[5]刘娟丽.信息技术与高中物理教学的融合途径探索[J].科学咨询（科技·管理），2020（3）：134.