信息技术2.0背景下高中物理实验有效教学的案例研究

钟登杰

【摘要】随着信息技术的发展进步，教学过程中融入信息技术已经成为未来教育的重要方向.在信息技术飞速发展的环境下，高中物理实验有效教学受到了巨大影响，不仅对原有实验操作步骤流程进行了简化，还提升了教学效率和教学精准度.本文对信息技术背景下高中物理实验有效教学案例进行研究，首先论述信息技术背景下高中物理实验教学需要遵守的原则，随后分析信息技术在高中物理实验教学中的作用，并以矛盾第二定律为例对教学案例进行细化研究，最后进行总结，以供参考.

【关键词】信息技术；高中物理；实验教学

在“互联网+”背景下，大数据、人工智能等新兴技术正在改变着人们的日常生活.而高中阶段是学生成长进步较快的重要阶段，不仅可以对初中知识进行总结和延伸，同时也能够对大学知识进行预习，发挥出承上启下的作用.物理学科本身具备逻辑性特点，前后内容逻辑较为清晰，如果某个环节内容不够全面，就会导致学生学习出现问题，影响整体学习生涯.为了给学生带来更好的物理教学体验，教师需要将信息技术充分融入物理实验教学中，站在实验角度明确知识体系和知识内容，进而在信息技术帮助下，展开细化学习，为未来发展做铺垫.由此可见，对信息技术融入高中物理实验有效教学进行深入研究，具有重要意义.

1 信息技术2.0背景下高中物理实验教学需遵守的原则

1.1 主体性原则

虽然目前高中阶段不属于义务教育阶段，但对培养学生核心素养依然适用，符合教育要求.高中物理学习过程中，实验教学是必要环节，不仅可以引导学生学习知识，同时也可以强化学生的学习能力和核心素养，鼓励学生进行实践，进而利用实践印证理论，达成教学目的［1］.而在信息技术的帮助下，高中物理实验需要遵守主体性原则，将教学内容作为核心，将学生作为主体，根据学生实际情况制定教学方法和实验过程，充分发挥实验作用.

1.2 辅助性原则

信息技术属于现代化技术之一，最主要的作用在于輔助实验教学开展，充分强化实验教学的趣味性，充分吸引学生的注意力，进而发挥技术作用.而信息技术可以将传统教学中较为抽象的物理实验转化为更为直观的形象，为教师教学提供有力帮助，进而帮助学生掌握实验原理.因此，在利用信息技术时，需要充分发挥辅助原则的作用，和学生进行沟通交流，引导学生展开独立实验，培养学生的手动操作能力，进而鼓励学生创新.

1.3 适用性原则

信息技术可以有效解决实验教学中存在的问题，并突破现有重点和难点，有效强化实验效率，学习现有知识.虽然目前多数高中物理实验难度较高，并且对环境的要求较为苛刻，导致无法进行实践教学.而在信息技术的帮助下，教师可以利用多媒体软件展开实验模拟［2］.但是并非所有实验都可以利用信息技术展开教学，因此教师需要坚持适用性原则，选择合适的实验，鼓励学生亲手完成模拟操作，进而留下深刻印象.

1.4 科学性原则

科学性原则是高中物理实验教学的必要性原则，也是应用信息技术的基础性原则.如果无法保证物理教学的基础性，就会导致学生所学知识存在问题，不仅会阻碍实验教学的科学性，导致实验结果出现错误，也会影响学生未来发展.因此，科学性原则是基础性原则，不能为融合而融合，只有落实科学性原则才能充分发挥实验作用.

2 信息技术在高中物理实验有效教学中的作用

2.1 直观展现实验

演示实验属于重要组成内容之一，学生在教师演示实验的帮助下可以充分了解物理规律.但是在演示过程中，学生难免会存在无法跟随教师步伐的情况，导致实验无法发挥教学作用，总结也不够完善，最终影响整体教学效果和进展.随着信息技术在高中物理实验中得到应用，教师可以通过录制视频的方式引导学生参与实验过程，并借助信息化技术和手段延长视频播放时间，促使学生观察整体实验过程，进而提升观察效率，得到有效观察结果［3］.

2.2 提升探究能力

通过实验的方式，学生可以在短时间内获取真理，并对经验进行总结.但是在实际教学过程中，高中物理实验会受到多方面限制，导致学生在学习过程中存在意识薄弱、手动操作能力下降的问题.随着信息技术在高中物理实验教学中广泛应用，教师可以对教学环境、教学实验进行模拟，并在此基础上鼓励学生自行操作，进而打破传统限制，参与课堂当中.同时，部分实验本身具备危险性，通过信息技术可以降低实验的危险程度，培养学生的学习兴趣，进而提升学生的综合能力.

2.3 利于数据统计

实验过程中，数据统计是必要环节，只有保证实验数据的精准性，才能对规律进行总结和提炼，为学生传授正确知识.而在实际实验操作中，难免会受到外部环境的影响，导致实验结果不够精准，实验数据不够准确，最终影响实验成效.而在信息技术的帮助下，高中物理实验教学可以避免出现实验数据不准的情况，并在原有技术的基础上降低数据运算时间，提升数据精准度，为后续操作提供有力帮助［4］.同时，信息技术为数据处理提供了更加丰富的手段，可以为学生打开眼界，进一步强化学生学习兴趣.

3 信息技术2.0背景下高中物理实验有效教学的案例研究

本文以鲁教版必修一第五章牛顿运动定律中第三节牛顿第二定律为例，深入研究如何在信息技术的帮助下对高中物理实验开展有效教学.牛顿第二定律主要指物体加速度大小和物体所受合外力大小成正比，和物体自身质量成反比，且加速度的方向与合外力的方向相同.具体公式为F=kma，其中k代表比例常数，F代表合外力，m代表物体质量，单位为千克，a代表物体加速度，单位为m/s2.牛顿第二定律表明，力和加速度同时出现且同时消失，如果力没有发生变化，则加速度也不会发生变化，如果力在时间的影响下发生变化则加速度也会发生变化.如果合外力为0，则加速度也为0，此时物体会处于匀速直线运动状态或者静止状态.

以往教师展开物理实验时，通常会准备好一辆固定质量的小车（或者木滑块）、打点计时器、钩码、砝码、刻度尺、细线、纸带等材料，将小车作为研究对象，连接小车和纸带，并在纸带上做好标记，通过标记位置明确小车运动情况.而小车的拉力则需要通过钩码测试钩码重力来明确，随后利用控制变量法展开深入研究，分析不同条件下，合外力、物体加速度等变量的变化［5］.在实验过程中，由于小车质量固定，虽然可以通过更换小车的方式对小车质量进行更改，但是较为繁琐.而利用信息技术则可以降低复杂程度，准备充足条件.具体操作可见图1.

利用信息技术开展高中物理实验有效教学时，需要从构建实验环境、模拟实验现象、制作实验视频、展开实验评价四个方面入手.

3.1 构建实验环境

高中物理实验实践性较强，不仅贯穿于整个高中阶段，同时还对实验的条件要求严格，如果无法满足条件要求，就会导致物理实验失去效果，无法发挥教学作用.部分物理教师选择口述的方式展开模拟，导致学生理解难度提升，并对学生认知造成了影响.而在应用信息技术后，教师可以对实验环境进行模拟，利用模拟还原功能，为学生展现出精准的物理实验过程，进而强化学生的印象.

以往试验中，教师多采用固定质量小车，学生虽然可以展开学习，但是具体受力分析环节难免存在分析不全面的情況，并且实验环境不够严谨，小车可能会受到多方因素的影响实验结果.而利用信息技术模拟实验环境后，教师可以在软件中展开模拟，对环境要素进行细化设置，确保实验不会受到影响.

3.2 模拟实验现象

对高中物理实验展开有效教学时，教师可以充分利用信息技术对实验现象进行模拟，通过多媒体为学生呈现实验结果，降低理解难度，充分吸引学生的注意力，进而理解物理知识的内涵，点燃学生学习兴趣.由于模拟环境较为稳定，因此实验现象固定，教师仅需要填写变量即可通过软件模拟进程，进而为学生展现出清晰的模拟结果.同时，在信息技术的帮助下，教师可以直接绘制表格，省去操作步骤，为学生绘制出图象，进而帮助学生掌握内容，印证教材课本内容，帮助学生掌握具象化知识.除此之外，教师也可以将具体操作方式传授给学生，并要求学生利用软件进行实验，鼓励学生根据软件结果对牛顿第二定律的知识点进行分析和总结，深化知识印象［6］.模拟时，学生既可以按照教师所教步骤展开模拟，获取正确答案，也可以自行模拟，探究不同操作步骤的不同之处，明确变量变化带来的影响，进而充分理解所学内容.在维持合外力不变的前提下，物体质量与物体加速度应当为反比，此时可以根据模拟情况绘制函数图，有效结合数学知识，探索物理实验的价值.

3.3 制作实验视频

实验视频是物理实验教学的重要方式之一，可以引导学生深入实验当中，并强化学生的学习自主性.目前信息技术背景下，实验视频内容越来越丰富，视频教学形式的应用也越来越广泛，教师可以通过视频言简意赅地阐述教学内容，充分吸引学生注意力，丰富教学资源，发挥教学成效.

具体而言，在对牛顿第二定律教学时，教师可以打开软件，引导学生进行操作，在电脑上对实验进行模拟，并鼓励其在家中制作视频，到学校展现给其他同学，帮助学生树立实验印象，有效强化教学效率，发挥教学作用.

3.4 展开实验评价

待模拟结束后，教师需要对实验模拟全过程进行评价，其中评价重点为学生操作流程和知识掌握程度.评价时需要保证多元化，站在不同主体角度，采用不同方式对学生展开评价.而在融合信息技术后，则需要利用信息技术记录学生的具体表现，根据学生基础情况给出评价.同时，要求学生展开自我评价和小组互评，帮助学生明确自身存在的不足之处，进而改善不足，充分发挥出评价的作用.信息技术为实验评价带来了客观性和立体感，学生不仅可以查漏补缺，同时也可以树立学习目标，并在实验中获取成就感，不断提升核心素养，强化综合能力.

4 结语

将信息技术融入高中物理实验教学中不仅可以激发学生的学习兴趣，也可以解决原有高中物理实验教学存在的问题，并在此基础上打破时间的限制和空间的限制，保证物理实验能够清晰完整地呈现在学生的面前，充分发挥教学作用.由此可见，信息技术能够在高中物理教学中发挥重要作用，帮助学生养成良好的习惯，并保证所学知识的精准性.教师需要坚持主体性、辅助性、适用性、科学性四方面原则，在实验教学中有效融入信息技术，通过信息技术构建出可靠的实验环境，并对实验结果进行模拟，进而为学生展开客观评价，发挥信息技术作用，为学生未来发展作出贡献.

【本文系：龙岩市基础教育教学研究课题《信息技术2.0背景下高中物理实验有效教学的案例研究》（JKYX22-177）研究成果】

参考文献：

［1］史海龙.信息技术模拟理想实验在高中物理教学中的应用——以力学为例［J］.数理天地（高中版），2023（14）：87-89.

［2］王琳.应用信息技术2.0促进高中物理实验教学创新的策略研究［J］.天天爱科学（教学研究），2023（06）：4-6.

［3］卢海春，尹白顺.现代信息技术与高中物理实验教学的融合应用［J］.物理教师，2023，44（05）：51-53.

［4］汤海湘，汪超，秦红兵.信息化环境下高中物理实验能力培养探究［J］.数理天地（高中版），2022（20）：92-94.

［5］蔡福珍.基于核心素养下高中物理实验教学与信息技术融合的实证研究［J］.中学理科园地，2022，18（01）：45-47.

［6］李双亮.信息技术与高中物理实验教学融合效果实践研究——以融合牛顿定律实验为例［J］.数理化解题研究，2020（30）：44-45.