数字赋能：创新初中物理实验教学的新样态

李良明

【摘 要】促进数字技术与传统实验教学的有机融合，推进物理探究性和创新性实验的开展，是实验教学新样态逐步形成的有效途径。本文尝试从创新情境创设、搭建教学支架、创新呈现方式、拓展教学时空、推动学科融合等方面探讨数字化环境下的初中物理實验创新路径。

【关键词】数字化；初中物理；实验教学

【中图分类号】G434   【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384（2024）02、03-146-02

物理实验是提高学生物理核心素养的重要途径。然而，现有的物理实验教学模式还存在着实验数据不精准、实验效果不明显、实验过程繁琐、实验探究能力受限制等问题。《义务教育物理课程标准（2022年版）》指出，要充分“借助信息技术手段，通过数字实验设备等完成，以更好地发挥物理实验的育人功能。”因此，教师应积极探索数字技术与物理实验教学的深度融合方式，推动初中物理实验教学变革，构建符合数字化时代的物理实验教学新样态[1]。

创新情境创设，激发实验期待

情境教学法因其直观性、形象性等优势，成为优化教学环境的一种有效手段。传统教学条件下，教师缺乏创新物理实验环境的意识，实验教学情境创设往往采用语言方式，或直接开启物理实验，不利于激发学生物理实验学习期待。教师应合理运用数字技术，创新物理实验情境创设手段，提高物理实验教学情境沉浸效应，让学生对物理实验产生足够的探究期待。

如“光的反射”一课，该节课的一项重要实验是探究光的反射规律。为了激发学生参与实验的热情，笔者以生活中光的反射现象为素材，借助数字技术对获得的素材进行分析和处理，以动漫形式呈现出来，包括人们每天起床后照镜子梳妆打扮、路口摆放的凸面镜、汽车安装的后视镜、潜望镜等。结合创设的数字化教学情境，笔者自然地提出问题：这些镜子具有怎样的功能？其物理原理是什么？

数字技术运用于情境创设，有效提升了教学情境的沉浸效果[2]。经过数字技术处理的情境素材变得更加符合学生认知兴趣，不同光的反射现象以直观方式呈现在学生面前。情境创设也为问题的提出进行了有效铺垫，让学生从关注现象转向探究现象背后的本质，既能激发学生对实验探究的期待，又能唤醒学生的创新思维。

搭建教学支架，培养实验技能

数字技术为凸显学生主体地位创造了条件，教师可以借助数字技术和数字化教学资源，为学生实验探究学习搭建支架，让学生在自主和合作探究的过程中不断提升实验操作技能，加深对物理实验现象和本质的理解。

在教学“光的反射”一课时，在引导学生探究光在水、玻璃等均匀介质中传播规律的过程中，教师可以借助教材“迷你实验室”观察光在水、玻璃中传播的途径教学内容搭建实验教学支架。围绕实验内容，教师可以以“探究光在水、玻璃中传播的途径”为主题，设计一个主题微课，从实验方案、实验探究目的、实验注意事项、实验器材准备、实验过程和实验结果等方面，直观地演绎物理实验从策划、设计到操作、展示和总结的全过程。

数字技术的运用将教师从示范实验中解放出来，获得更多的时间观察学生物理实验，更好地发挥教师的主导作用。同时，主题微课又充分发挥其见微知著的优势，将实验技能教学有机渗透在其中。学生借助微课搭建的教学支架，在“迷你实验室”实验教学案例支持下，对物理实验探究流程获得全面了解，为学生自主或合作开展实验探究活动奠定了基础，使之具备开展物理实验的能力。

创新呈现方式，经历实验过程

初中物理传统实验主要以教师示范为主，学生观看教师实验操作。这种实验教学模式不利于学生经历实验探究过程，也不利于学生对实验获得全面认识。教师可以利用数字技术赋能物理实验教学，创新初中物理实验呈现方式。通过数字赋能，让物理实验从静态转向动态，让实验从关注结果转向兼顾实验经过和结果[3]。

如基于“光的反射规律”的物理实验，为了帮助学生了解光在不同物质中的传播规律，围绕光在均匀物质与不均匀物质中的传播规律，可以运用数字技术辅助实验教学。先借助VR虚拟技术，让学生跟随着光在两种不同的介质中的模拟传播，基于均匀介质和不均匀介质，借助数字技术进行比较和展示。

数字技术运用于实验教学，使得传统实验的呈现方式得到有效创新。学生借助虚拟技术，随着光线在不同介质中进行模拟传播，对光在不同介质中的传播获得直观体验，为学生实验抽象进行有效铺垫。在此基础上，数字技术又发挥直观性优势，帮助学生对光在不同介质中的传播进行比较。通过比较，帮助学生形成深刻认识，从而扩大实验教学过程中学生的视野，让学生更好地把握光的传播规律。

拓展教学时空，促进实验内化

物理教学中，一些实验可以通过现场实验的方式展开，一些实验受教学条件制约，不能在实验室环境下进行。可见，物理实验受教学时间、教学空间、教学环境等因素制约。数字化教学环境下，教师可以借助信息技术手段对物理实验教学时空进行拓展，让一些现实实验室环境下难以开展的实验得以呈现在学生面前，让学生借助虚拟的物理实验获得丰富的体验，也将不同的物理现象进行有机的关联。

如“光的反射”一课，基于本节课涉及的光的反射现象，可以借助信息技术手段模拟海市蜃楼的奇妙现象。让学生借助虚拟技术感受地面热空气上升造成地球上物体反射的光线，再通过大气的折射形成虚像。同时，基于不同的场景，借助数字技术展示上蜃、下蜃、侧蜃、正蜃、顺蜃、反蜃等现象。结合虚拟的海市蜃楼现象，引导学生探究这一现象中的光学原理。

通过虚拟技术的运用，让物理实验教学的时空得到了无限的扩大。物理现象从教材向生活扩展，通过演示海市蜃楼现象，学生自觉地调动光的折射知识，辨识出其中光的反射现象。同时，又基于单元整体教学视角，有机渗透光的折射知识，为单元教学板块进行有效铺垫。

推动学科融合，扩大实验效能

《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》更加突出了学科的综合性，提出跨学科学习的要求。传统环境下，物理实验教学缺乏跨学科融合意识；数字化教学环境下，教师可以合理地运用信息技术赋能物理实验，让物理实验突破学科局限，与其他学科进行有机融合。通过跨学科融合学习，扩大物理实验教学效能，又在跨学科教学中实现学生素质的全面发展。

在“光的反射”一课中，可以将物理实验和数学学科几何知识进行有机关联。如借助数字技术演示两块平面镜互相垂直的现象，进而演示一条光线经过两次反射得到另一条反射光线。根据数字化演示，让学生调动光的反射和数学知识，判断入射光线和反射光线的位置关系。通过结合数学学科，实现物理知识和数学知识的有机交融，这不仅扩展了物理实验效能，而且在学科融通中实现跨学科知识的融会贯通。

结  语

总之，数字技术的应用为物理实验教学注入了新的活力和强有力的技术支持。数字化实验与常规实验教学优势互补，有利于教师走出传统实验教学困境，重构物理实验教学样态，让物理实验教学更加符合新课标和学生物理认知规律，成为促进学生物理核心素养发展的重要路径。

参考文献

曹平安. 试论用数字化实验优化物理教学的探索研究[J]. 广西物理，2023（6）： 69-71.

李睿韬. 数字化技术下提高物理实验教学的有效性研究——以“测量安培力”为例[J]. 中小学实验与装备，2023（5）： 12-14.

耿百爽. 数字化在初中物理实验中融入概述[J]. 数理化解题研究，2022（3）： 101-103.

作者单位：福建泰宁县教育局教仪站

编   辑：徐靖程