基于现代信息技术的高中物理实验教学
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摘 要
信息技术已经广泛的渗入到我们的生活、学习和工作中。在教育领域，现代信息技术主要是用来辅助教师教学。本文将对物理学科教学中的实验教学与现代信息技术的整合进行探讨。主要探讨实验教学中演示实验和学生分组实验利用视频、传感技术、多媒体、模拟软件等信息技术如何进行实验以及其优势与局限性。
关键词
现代信息技术;实验教学;高中物理
中图分类号： G633.7;G434 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.071
0 引言
2020年初，疫情使得无法进行面对面教学，但是随着时代的发展、科技的进步，信息技术已经应用于教育领域中，用来辅助教师教学。21世纪是科技飞速发展的时代，面对这样的社会，就需要我们培养适应信息时代的人才，物理教学在其中担负着重大的责任。所以物理教学也要紧跟时代的步伐，将现代信息技术与实验教学相结合[1]。
1 高中物理实验教学现状
首先，我国是人口大国，生源多教师少。许多学校都存在着师资力量不足的困境，教师少就意味着一名教师需教授四到五个班级甚至更多，因此每个班级的物理课的课时就少了，教师也只能省略了一部分实验教学的时间来进行知识点的讲授。
其次，传统教学形式和高考的影响，有些教师认为实验教学可有可无，只要掌握了理论即可，学生也深受影响。但这样做无法达到新课程标准中核心素养的要求。
虽然我国物理实验教学现状还存在问题，但越来越多的物理教师认识到物理实验教学在物理教学中的作用和地位，并努力将实验教学融入课堂以求得到更好的教学效果。随着教育手段的日益现代化，发达国家的中小学现代化教学手段已非常普遍。为了适应现代信息技术与物理新课程改革的发展和需要，现代信息技术与高中物理教育的实验教学整合是必要的。
2 高中物理实验教学中现代信息技术的具体应用
下面将从演示实验与学生分组实验两种实验教学模式对现代信息技术在高中物理实验教学中应用进行探讨。
2.1 演示实验中现代信息技术的应用
演示实验是教师在课堂上运用最多的实验类型，除了要重视演示实验效果，还要重视教师的实验操作能力。教师在课堂上进行演示实验最基本的要求有：实验目的明确，重点突出;演示现象明显，操作简单;教师实验时要配合讲解，引导学生思考;遵守操作要求，起到良好的示范作用;提前进行多次实验，确保课堂演示成功;仪器的摆放位置要选好，要考虑学生是否都能观看到。
演示实验要想达到理想中的教学效果，以上几个要求必须达到。高中物理教学中有很多实验因传统的实验手段、课堂时间限制、仪器不易搬动等原因，不易在课堂上为学生演示。如果将现代信息技术运用到课堂教学时，这类问题就可以解决。信息技术将实验视频引入课堂教学中，使物理实验步骤和实验过程都可以在多媒体上动态的展示出来，并在观看视频的同时自我体会，加深对物理知识的理解和实验步骤的记忆[2]。
在讲到液体扩散现象时，无色的清水与蓝色的硫酸铜溶液混合过程时间过于长，一般需要三十天左右。教师讲到这个实验时，可以采用对图片进行讲解，这种方式本身没有任何问题，但仅仅几张图片无法给学生以视觉上的冲击，满足不了学生的好奇心与探索欲。如果我们对整个实验过程进行录像后再倍速播放，这样学生就能观看到动态的液体扩散现象。现代信息技术应用于扩散现象实验中，现象明显，学生可以清楚地看到兩种液体界面处的扩散现象;操作简单，在课堂上采取视频播放;因视频是提前录制，所以确保了课堂上演示实验的成功。
2.2 学生分组实验中现代信息技术的应用
学生分组实验在高中物理实验教学中占据着重要地位。学生做实验之前，教师都会先对实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤和注意事项先进行讲解。教师利用PPT课件进行讲解，省去板书画图的时间，留更多的时间给学生进行实验、数据处理和讨论分析。扩大了实验教学的课容量。
学生也可利用模拟软件进行实验，虽然视觉上的效果不如传感器的好，但模拟软件也有它的优势。例如有关电路的实验，用传统的实验器材进行实验时，只有在电路完全连接正确时才可接通电源，一是为了学生的安全，二是避免仪器的损耗。但模拟软件不存在这一问题，电路连接出错不会造成任何损失，学生可以尝试教师强调实验时要注意的地方如果操作失误会出现什么结果。亲眼看到总是比只听老师讲授的更容易接受，记忆也更加深刻。适时的错误更容易让人印象深刻，这也不失为一种有效的教学手段。
3 高中物理实验教学中现代信息技术的应用优势
3.1 微观世界可视化
高中物理实验教学中有部分实验是涉及微观物理现象的实验，这类实验的实验现象用传统的实验手段学生很难观察到，教师在课堂上也不易操作。只听教师的讲述，学生无法得到感性认识，对知识的理解上存在障碍。我们可以利用现代信息技术制作动画来模拟微观世界中的物理现象，让学生通过生动形象的动画理解微观世界中的物理知识。例如高中选修热学部分的布朗运动，观察花粉颗粒被无规则运动的水分子碰撞后做无规则运动的现象叫作布朗运动。加深学生对布朗运动的理解，布朗运动不是微小颗粒的无规则运动，而是液体分子的无规则运动[3]。
3.2 可抓捕转瞬即逝的实验过程和现象
物理实验中有的实验过程瞬间结束或实验现象转瞬即逝，。学生根本来不及看到瞬间结束的实验过程和转瞬即逝的实验现象。例如，为什么将同一个气球放在钉板上不爆炸，放在一个与钉板钉子相同的钉子上会爆炸？最简单的办法，我们可以利用手机中的慢镜头录像，或利用视频播放器中的倍速播放，将瞬间发生的实验过程和现象，通过镜头放慢，给学生以强烈的视觉感受，通过这个小实验明白街头艺人在表演胸口碎大石的时候躺在钉板上却平安无事，压力一定也就是大石质量一定，受力面积越大换句话说石头与身体接触面积越大，压力的作用效果也就是压强越小，表演者就更安全。 3.3 呈现事物内部复杂结构
高中教材中的一些物理知识点只能依靠教师和书中图片进行讲解。例如，汽油机工作时的四个冲程做功这一知识点是学生学习困难的一处，如果将其工作时的四个冲程制作成动画，讲课进行播放的同时教师讲解每个相应的知识点，还可暂停或重复播放，加深学生对该知识点的理解和记忆，从而提高学习效率。闪电的形成也可采取这类做法，将闪电的形成过程制作成动画，生动形象的动画讲述比死板无趣的文字描述更吸引学生，提高学生的学习兴趣，课堂的教学效果更好。
3.4 演示危害性极大的实验
电学部分生活中的用电这一章节，其中提到了许多生活中不正确的用电方式，这些实验因其危害性极大而不易演示，教师可使用计算机对真实的物理现象和过程进行虚拟演示再现。教师可将错误用电会产生什么后果再现，让学生明白安全用电的重要性，防患于未然的同时正确分析触电原因。
3.5 再现经典物理实验
教材中涉及的历史上的无法再现的著名物理实验，例如马德堡半球实验，历史上的马德堡半球实验是让马匹拉动球的两侧，然后两边同时增加马匹，直到两边都增至八匹时，砰的马德堡半球被拉开。干瘪的文字讲述吸引不了学生，但通过现代信息技术将其再现出来，真实、生动，可以激发高中生的兴趣，帮助学生學习有关于大气压强的物理知识[4]。
3.6 将生活与教学相融合
还有受其他条件限制的无法将其搬进课堂的实验，或其替代实验的实验效果不如真实的令人印象深刻，如飞机的机翼，利用流速大的地方压强小产生的向上的升力。磁悬浮列车的工作原理，船闸的工作过程等。将其现实中涉及的物理知识制作成视频，再在视频中插入制作成动画的知识点讲解，比只有教师结合书中图片的讲解容易让学生接受、理解，又能培养学生对于物理学习的兴趣。
4 结语
物理学是建立在物理实验基础上的，多少学生是因为对物理实验的喜爱从而对物理产生学习的兴趣。虽然利用现代信息技术进行实验有诸多优势，在实际教学中可以提高学生的学习效率，提升教师的教学质量，但不能用其完全代替传统的实验教学。其只是辅助教学的一种手段，教师应该掌握好一个“度”，恰当地使用可以得到更好的教学效果，过多地使用会让学生产生厌烦感，剥夺亲自动手实验的乐趣，丧失对物理学习的兴趣。物理学科需要通过实验，培养学生的动手能力和科学探究能力，实际操作是当中重要的一环，必不可少。
参考文献
[1]谢明勋.浅析电子信息技术在高中物理学习中的应用[J].科技风，2018，12：1-2.
[2]杨清泉.基于DIS实验技术的高中物理实验教学应用初探[J].科技文汇下旬刊，2016（10）：112-113.
[3]黄月美.信息技术在初中物理课堂演示实验教学中的应用[J].高中物理.初中版，2016（10）：59-60.
[4]王培强.初中物理实验与多媒体技术有效整合浅探[J].资治文摘·管理版，2009（8）：83-83.
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