浅谈信息技术在初中物理实验教学中的应用

张国安

（甘肃省镇原县三岔中学，甘肃镇原 744512）

信息技术的蓬勃发展为革新初中物理实验教学模式创造更多可能。在信息技术的支持和辅助下，物理实验教学的可用资源更加丰富，教师也能对物理实验教学实施更科学的组织和筹划，进而活跃实验探究氛围和学生的探究生成状态。为此，教师应当紧跟教育信息化发展势头，充分明晰信息技术与物理实验课程融合的必要性，把前沿的信息科技和教育资源无缝渗透到实验教学流程中，增强学生的实验兴趣和探究体验，从而借助信息化物理实验引领学生认清物理变化规律的本质。下面我们就对相关措施展开探析。

一、信息技术在初中物理实验教学中的应用意义

物理学科教授的知识主要是反映现实和客观世界中物质基本结构和一般的运动规律，所涉及的知识信息极为庞杂、抽象性较强，所以物理也是一门实验科学，通过实验去验证和研究对物质结构和运动规律的猜想。实验课程在初中物理教育体系中占据不可撼动的地位，但是初中生的实践经验较为匮乏，对物理实验探究缺乏足够的兴趣。随着网络信息技术的不断发展，现代化信息工具能够使物理实验无论是在研究内容还是组织形式上不再单一。经过广泛的教学理论和实践调研，笔者将信息技术在初中物理实验教学中的应用意义归纳整理为下列三个方面：

第一，应用信息技术能够增强学生参与物理实验探究的主动性。目前初中生在物理实验教学中的整体状态是偏被动的，对于教师讲授的物理实验知识技能，学生吸纳的十分有限，造成实验教学耗时长但取得的效果不尽如人意。把信息技术和物理实验教学融合起来最显著的功用就是能增强学生投入物理实验探索的主动性。如教师采用多媒体材料向学生揭示物理实验研究主题或者借助信息化工具组织自主性的实验交流活动等等都能迅速调动学生实验探究思维和专注力，改变学生在物理实验课堂上的被动状态。

第二，应用信息技术可以使物理实验过程和现象变得直观可见。受实验室常温、常压条件的限制，部分物理实验的操作开展需要在特殊环境下进行，而且有的实验无法呈现预期的效果和现象。以往教师会使用文本资料代替此类实验教学，自从有了信息技术的支持，不易在实验室内操作的物理实验也能够轻松开展。教师可以利用一些模拟软件或者信息化课件为学生展示物质的微观动态，使物理实验过程和现象变得直观可见，还可以开发虚拟演示实验和真实操作相结合的物理实验教学模式。这样，初中物理实验教学就不再受特殊环境和条件的制约。

第三，应用信息技术有助于丰富物理实验教学素材。物理是一门精密的自然科学学科，涉及众多分支，所以初中物理实验教学对多样化素材的需求量是极大的。在信息科技和“互联网+”教育背景下，初中物理实验教学素材不再局限于抽象、平面化的文本资料，教师可以根据实验教学引入视频、课件、信息化平台和工具等多种素材，有效促进物理实验教学内容和手段的延展。这样一来能够进一步培植学生的物理实验探究精神，二来可以开阔学生的科学文化视野，从而彰显初中物理实验教学崇尚理性、强调探究和推理的核心思想。

二、信息技术在初中物理实验教学中的应用措施

（一）创设信息化情境，激发学生的物理实验探究动机

从情境构建和认知理论内涵出发，创设信息化情境是调动学生在物理实验课堂上思维专注力的最直接方式，同时也是信息技术在物理实验教学中应用的最常规办法。教师要积极开发“互联网+”教育资源和信息设备的功能优势，将物理实验研究课题转化为生动情境，进而激发学生的物理实验探究动机，大幅提升实验内容的可见性和趣味性。信息化物理实验情境的创设措施有如下三项：

第一，创设物理科学史料情境。物理科学史料是优质的信息化实验情境创设材料，教师在实际应用时应当根据物理实验研究课题在云课堂资料库中为学生甄选恰当的科学史料。如教师可以搜集科学家发现物质运动规律的史料故事，然后在投屏工具上以图文结合形式向学生展现，同时提问：“同学们，了解完物理史故事，这位科学家是如何发现物质运动规律的呢？在实验室中我们该如何重现？”学生随即展开热烈讨论，有的学生说科学家是通过联想和推理总结出物质运动规律的，有的学生说科学家经过严谨、广泛的实验研究才得出物理结论，并尝试提出在实验室中验证的操作方法。这时，教师要肯定学生的讨论结果并向学生介绍物理实验课程的研究内容、背景和目的，从而激发学生深度参与物理实验探究的动机。

第二，创设生活化的物理现象情境。初中物理实验教学所研究的内容往往和日常生活紧密联系，教师在应用信息技术创设生活中的物理现象情境时可以在云课堂资料库中搜集一些动图、短视频形式的生活情景材料，然后使用多媒体设备播放给学生并提出问题：“同学们，动图和短视频中的现象大家见过吗？这种现象的产生原理是什么呢？”学生立即联系生活开展交流，提出个性化的原理猜想，这时教师可顺势把物理实验研究主题出示给学生，促使学生迅速明晰物理实验探索重点并生成浓厚的参与和求知期待。

第三，借助信息资源创设实验悬念情境。具有猎奇性的物理实验情境更容易唤醒学生思维和探究动力，教师应当借助信息资源创设具有悬念感的实验探究情境。如教师可以根据物理实验课题搜集一段反映物理现象的视频，然后启动视频播放设备的慢放和定格功能，向学生用慢镜头展示物理现象视频。教师可以在播放部分视频后按下暂停键，使视频画面定格在关键位置，同时提出具有悬念的问题：“同学们，视频最终会呈现怎样的实验现象呢？”突然暂停的视频画面能够迅速激发学生的猎奇心理，促使学生纷纷参与后续实验现象猜测。几分钟后，教师可以示意学生停止讨论，接着说：“大家的猜测十分新奇，但是缺乏有力的理论支持，到底谁的猜测是正确的，需要通过物理实验来验证。”这样，学生参与物理实验的主动性势必更加强烈。

（二）制作信息化课件，为学生实施虚拟物理实验演示

上文我们提及，受温度、压强和其他因素的影响，部分物理实验可能会失败，还有部分物理实验的现象可能不清晰。制作信息化课件是解决这个尴尬问题的有效办法，教师可以结合实验软件和课件的使用为学生实施虚拟物理实验演示，也可以遵循虚实结合原则把一部分物理实验内容调整为虚拟演示，这样不易实操的物理实验也能流畅开展。具体的信息技术应用措施如下：

第一，整合多媒体材料，制作信息化物理实验演示课件。在开展不易在实验室条件下操作的物理实验教学时，教师可以在网络资源库中下载一些成型的多媒体材料，如和物理实验课题有关的模拟动画、操作指导视频以及清晰的实验现象图等等，利用剪辑工具把上述材料整合制成信息化物理实验演示课件，为学生播放演示课件的同时布置学习任务：“同学们，请大家分小组仔细观看演示课件，尝试分析概括演示课件中的实验变量关系，运用自己的语言归纳实验原理。”学生分组交流后反馈对虚拟物理实验的讨论结果，这时教师可以补充学生概括归纳不完善之处。接下来，教师还可以让学生带着在虚拟物理实验演示中收获的知识对照物理教材找到和实验原理有关的结论概念，指导学生对比自己的语言归纳，修正不严谨的用语。这样，一次高质量的信息化物理实验演示教学就完成了。

第二，信息化课件和真实实验操作结合，突出物理实验重点。部分物理实验的操作环节是可以在实验室内进行的，只是在现象反映阶段容易失败。针对此类实验，教师应当实行信息化课件演示和真实实验操作相结合的教学模式。如在物理实验的操作环节，教师可以把实验器材分发给各小组，让学生根据教材的实验指导开展常规手动操作。到了现象展示阶段，各组学生表示没有看到预设现象，此时教师就可以播放事先准备好的信息化课件，精准地向学生展示物理实验的目标现象，同时补充说明实验现象不清晰的原因，如详细列举出实验室哪项条件不符合实验目标要求。这样，学生不仅能够感知到具象化的物理实验现象，也能充分把握物理实验教学重点。

（三）开放信息化平台，鼓励学生设计物理实验探究方案

在以往初中物理实验教学中，教师一般是让学生直接根据教材提供的既定实验流程开展探究。这种模式比较单一，历练学生科学探究思维和创新意识的作用不明显。物理实验教学搭载信息技术之后，学生的自主性实验探究空间更大了，教师可以向学生开放信息化资源平台，鼓励学生分组协作设计物理实验探究方案。这样，学生就拥有了更多个性化的途径去验证物理实验猜想。相关的信息技术应用和教学措施如下：

第一，提出物理实验探究方案设计任务，开放信息化资源平台。教师应当在物理实验探究方案设计任务中明确出示实验课题和方案设计要求。实验课题可以通过创设多媒体情境进行揭示，方案设计要求主要有科学可行、实验器材易得、条分缕析地编制操作流程等等。接下来，教师可以把互联网搜索引擎、电子书包等信息化资源平台开放给学生，让他们根据实验课题自主查阅资料并在学习笔记上构建设计物理实验探究方案。在这个过程中，教师要流动巡视，及时发现学生方案中不合理的环节并引导学生有针对性地调整实验探究方案。这样，学生的实验设计思维卡壳点就被疏通了，直到各小组实验方案设计得到有效完善。

第二，根据学生自主设计的实验方案，提供对应的实验器材。教师可以按照学生设计物理实验探究方案中列出的器材表把相关器材发放给各小组，让学生正式开展自主实验探究操作。在这个过程中，教师要考查学生的实验操作手法是否规范，提醒学生小心使用一些尖锐的、具有危险系数的实验工具并解答学生实操中发现的新问题。待各小组顺利完成对物理实验设计方案的操作后，教师还要组织各组交互反馈实验操作成果，对照探究方案中提出的结论和设想探讨交流实验结论成立与否。这样，基于信息技术的物理实验方案设计、操作教学目标得到高效达成。

（四）采用信息化工具，辅助学生观察记录物理实验现象

初中物理实验现象以图像和数据为主要表现形式。观察和记录实验现象是物理实验教学的关键环节。过往由于欠缺先进工具，学生观察记录物理实验现象的质效不够理想，在一定程度上降低了物理实验教学水准。随着信息技术的不断发展，现代化信息工具在辅助学生观察记录物理实验现象方面提供新的可能。具体的信息化工具应用措施如下：

第一，采用信息化摄录工具记录物理实验图像。很多物理实验现象都是瞬时的，学生可能还没有观察到位，瞬时现象就不见了。针对这个问题，教师可以为每个小组配备一台信息化摄录工具，也可以事先让学生把家中的摄录工具带到课堂。实验摄录开始之前，教师应该让学生检查摄录工具运行是否正常、内存量是否充足，然后指导学生把信息化摄录工具架设在实验台上。这样，物理实验流程和瞬时的反应图像就能被完整地记录和保存下来。在学生编制物理实验报告时，教师可以让学生反复播放和观看信息化摄录工具所记录的瞬时实验图像，也可以将其上传连接到电子白板投影屏上进行慢速播放，促使学生逐步获得完整的物理实验探究知识技能。

第二，采用信息化计算软件整理和分析物理实验数据。很多信息化计算软件适用于实验数据的分析整理。如在涉及温度变化和对比组的物理实验中，教师就可以指导学生把具体的数据输入曲线模型计算软件中；软件会自动分析和生成实验数据曲线图；教师再让学生把数据曲线图和摄录材料结合起来分析，启发学生描述曲线图和摄录视频所反映的变量关系和实验原理。这样，初中物理实验教学的现象观察效果就更加高效便捷。

三、结语

总而言之，深度整合初中物理实验课程和信息技术不仅可以增强学生参与物理实验探索的主动性，也能使实验过程和现象变得更加直观，更有助于丰富物理实验教学素材。为此，教师应当根据物理实验课题为学生创设信息化情境、制作信息化课件、开放信息化平台、采用信息化工具，实施虚拟物理实验演示，同时鼓励学生自主设计物理实验探究方案，辅助学生高效观察和记录物理实验现象，从而达到在物理实验教学中创新应用信息技术的目标。