詹玲

【摘  要】物理实验课堂教学要达到教师想要的效果，就需要教师借助信息技术的各种手段实施课堂教学，让物理知识由静态过程转变为动态过程，这样使课堂变得生动形象，让抽象的物理概念定理定律转变为形象直观易于理解的物理过程，让枯燥的物理知识学习变成既有活力又富有色彩的物理课堂。因而与信息技术结合的物理课堂能够让学生在视觉、听觉、触觉等感官直接或间接了解物理的神奇，引起学生对物理的兴趣与喜爱，从而激发学生的好奇心与求知欲，为将来的物理学习打下坚实的知识基础。

【关键词】信息技术；实验教学；中学物理；深度融合

随着科技的不断发展，促使物理实验教学呈现出多样化，帮助学生从物理现象到本质，由抽象物理表述到有趣的物理现象的直观展示，让学生不再单方面被动地掌握知识。通过与现代化信息技术的结合，学生对物理充满热爱，能主动探索大自然的规律，掌握物质运行的本质问题。笔者将从以下几点讲述信息技术在中学实验教学中的应用。

一、信息技术在随堂实验中的应用

（1）有物理现象，但缺乏物理过程。教师在物理实验教学的演示过程中，学生只能通过眼睛看或鼻子闻等感官感受物理实验带来的体会，从而得到相关的物理规律。在此过程中学生缺乏对物理过程的直观认识，不能很好地真正深入物理现象的本质演变过程，让学生在认知上没有直接刺激，从而缺少对物质发展的情境体验过程。如人教版九年级第十三章第一节“分子热运动”的演示实验，为了让学生体会分子的无规则运动，在教室某处喷洒花露水，让不同位置的学生通过嗅觉感受，从而得到分子热运动的规律。为加强实验的体验效果，取两个装有不同气体的瓶子，一瓶装空气（无色透明），另一瓶装二氧化氮气体（棕色，便于观察），空气的瓶子在上，二氧化氮的瓶子在下，取出中间隔片，观察两瓶气体颜色变化情况，最终由学生说明理由并总结规律。前者实验可以通过计算机模拟出花露水扩散时分子的运动过程；后一个实验也可以通过计算机动态的演示两种气体的融合过程，学生直观感受物理过程，直击物理现象本质，而不会只是停留在物理现象的表层，从而让学生深入物质的本质了解物理规律。

（2）物理规律清楚，但运动过程复杂，不易感知想象，需借助信息技术简单化。有些物理现象描述简单，如果没有一定的生活阅历，实际的运动是很难想

象的。

例如，高一必修二的第六章第一节“行星的运动”中行星的运动状态。以地球而言，地球绕太阳做圆周运动，不仅自身在自转，同时月球还绕地球旋转。这个运动过程不仅复杂而且抽象，学生如果没有相对应的感受过这类运动是很难想象的，更谈不上理解和应用了。教师可以借助信息技术（如3D投影或VR眼镜展示观看）动态地演示天体运动的过程，让学生能直观观察，并从中探索和掌握相关的物理知识与规律，从而让实验教学更直观形象，减小实验教学难度。

二、DIS在实验教学中的应用

传统的实验教学对学生而言有个很难突破的点，就是数据获取与处理上。人是有情绪的，会受外界干扰，实验数据获取时会出现人为误差，更甚者出现错误。同时实验数据的处理对学生的数学基础有一定的要求，会使部分数学基础差的学生数据处理困难。这样会导致学生实验过程出现各种问题，让学生失去对实验的热情，从而消减学生的探索欲望。新课标理念强调加强学生的实验体验过程，让学生享受实验探究带来的乐趣，并激发学生的求知欲。引入DIS信息技术能够让学生有更多的时间花在探究实验过程，追求实验物理现象的本质内容，更好地掌握物理规律。DIS信息技术是一款能够自主、精准地获取实验数据的软件，将获取的数据及时传导到计算机的相应软件上，再根據要求进行数据处理，从而大大减轻了学生的数据处理负担。例如，“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，可利用DIS技术实时采集弹簧弹力大小变化的相关数据与对应的弹簧伸长度的数据，再用相关的软件处理数据。这样学生就可以有更多的时间观察弹簧弹力变化及弹簧长度变化的实验过程，从而寻找两者间的关系，并与同学交流沟通，再根据实验数据处理结果进行相互论证，最终得到物理规律。

三、仿真实验室在实验教学中的应用

（一）规范实验操作

仿真实验室软件的开发对物理实验教学具有很大的帮助。仿真实验室可以提供真实的实验环境，能让学生更好地进行各种现实实验不能进行的不规范操作，从而让学生更好地认识到实验操作的规范性，也能大大激发学生对实验教学的热情。学生在实验操作过程中不会存在现实实验操作的压力，从而能很好地认识实验器材及不正确使用器材引起的各种问题。例如，教授九年级第十六章“探究通过导体电流与导体两端电压的关系”实验时，这个实验对学生的实操能力有一定的要求，如出现操作不当会导致电表损坏情况，所有学生有必要在仿真实验室上进行模拟实验。学生可体会各种实验情形，如导线连接的电表正负接线柱接反时，指针反偏导致电表损坏情况；电路连接正确，量程偏小时指针偏转角度过大也会导致电表损坏情况；抑或是电路出现短路而出现的各种情况。学生利用仿真实验室学会并规范实验器材的使用，从而规避各种不可逆转的实验问题。

（二）自主实验平台，促探究

仿真实验室为学生提供各种实验器材设备，各种实验环境，学生可以通过对生活现象的观察，对大自然的探索发现，形成科学的探究过程，然后由仿真实验室进行实验论证，并得到相关的结论与规律，从而为学生的探索创新、自主学习等提供平台。

四、信息技术与实验教学综合应用

考虑信息技术与物理实验教学的深度结合，可将物理实验教学分为两类。

（一）以信息技术为主的演示型实验教学

这种实验教学是较为简单的教学结合模式，在基础的实验教学基础上用信息技术处理实验中需要展示的相关内容。这要求教师灵活应用多媒体软件对实验教学内容进行开发与创新。教师利用计算机模拟各种物理实验过程，让学生对物理过程有更深刻的认识，促使学生对物理过程及现象进行理解、总结与归纳形成物理概念与规律。教学过程分为：引入（激发兴趣）—实验现象—展示—解析一应用总结。例如：“光的干涉”实验教学，学生观察相干光源产生的干涉条纹，引导学生对明暗条纹规律及距离关系进行分析研究，让学生有初步认识，再通过实验演示其过程，由学生根据实际数据得到相关信息。此时学生对光的干涉规律有了一定的认知，此后也可用计算机模拟“光的干涉”形成动态过程，通过改变一些具体参数对干涉条纹变化进行更深刻的认识，从而总结出相关定理定律。

（二）以信息技术为主的探究式实验教学

旧的教学模式、课程的开展方式主要是注入填充式，教师为课堂主体，整堂课都是教师在讲解、学生听，学生参与度不高。然而在新课改中，物理学科提出了核心素养，物理学科的核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。物理课堂教学围绕着核心素养展开，科学探究是其中必不可少的一部分，在实验课程设计上以探究为主要模式。

此实验教学模式是以学生为主、信息技术为辅，教师为导向的新型探究过程。这样可最大限度地发挥学生的主观能动性、创造性，培养学生的动手能力、学习能力、自信心与成就感。

以“探究加速度與力、质量之间的关系”为例。本实验要探究加速度、力、质量三个物理量。质量m可以用天平测量，加速度a可以用打点计时器纸带上打出来的点进行测量，这个实验最关键的是如何测量小车受到的力F的大小。

根据等效替代的方法，用小车所受的合力作为实验中小车受到的力F。

（1）如图甲所示方案中，采用补偿阻力法。用悬吊重物的方法为小车提供拉力，当把长木板右侧垫高，用重力的分力抵消阻力。调节木板的倾斜程度使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。在阻力得到补偿的情况下，并且重物的质量m远小于小车的质量M，小车受到的拉力才等于小车所受的合力，即F=mg。

（2）如图乙所示方案，小车受到细线的拉力，可以由弹簧测力计直接读出。使用力传感器可以直接测量拉力的大小，不需要使重物的质量远小于小车的质量。

（3）在小车的前端固定一个无线传输的力传感器，将所测的细线拉力传输到计算机，就可以直接在计算机上读出拉力F的大小。

在现有的条件下，用打点计时器进行学生分组实验是可行性比较高的实验方案。由于实验条件限制，学生并未真正接触力的传感器。不过，物理实验教学与信息技术的融合也显得尤为重要、方便高效。

学生在思考过程中，有疑问时可通过信息技术为其解决问题，并进行实验设计验证设想，收集相关数据，处理数据，并与同学交流得到结论，最终完成学生自主独立探究过程。此过程中也可通过仿真实验室模拟实验过程再进行改进，最终确定实验探究方案进行实验。实验数据的采集可通过DIS收集处理，学生可以由处理得到的结果获得相应结论与规律。

社会信息技术越来越多地应用于当今生产生活。要提高物理教学水平，发展学生物理学科核心素养，离不开信息技术与物理实验教学的融合，然后用先进信息技术手段解决一些常规方法难以实现的实验问题。

总而言之，信息技术与物理实验教学的结合不仅可以使实验课堂更加丰富，还能让课堂知识变得通俗易懂，物理现象直观形象，不再让学生觉得物理是一门很高深的学问。与此同时，也需要教师不断地跟紧时代的脚步，让学生感受科技带来的不一样的课堂氛围。相信未来信息技术在实验教学中的地位将更加凸显，它不仅可以让实验教学更自主、更有趣、更富有创造性，同时笔者坚信随着科技的不断进步，物理实验课堂还将变得更加梦幻，更加充满神奇的色彩。

【参考文献】

[1]王书宾，冉杰生.信息技术与初中物理教学融合策略分析[J].软件（教育现代化），2019（67）.

（基金项目：本文为2022年福安市基础教育研究立项课题“信息技术与中学物理实验教学深度融合的研究”（AJKT2022016）成果）