初中物理实验教学中应用信息技术的策略探究

杨 鑫

(福建省福州第十一中学，福建 福州 350001)

应用信息技术协助完成初中物理实验，是对初中物理教学的有益探索，通过这种智慧化的教学模式，不但解决了在物理实验开展中一直存在的各种问题，更好地提升课堂的教学效率，同时，也能够使物理实验更加的直观，吸引学生的学习兴趣，营造良好的物理实验氛围.

1 应用信息技术在物理实验教学中的重要性

1.1 模拟实验环境

初中物理的教学中，在较多因素的影响下，很多物理实验无法在课堂上开展.首先，有很多物理实验是非常具有专业性的，需要大型的物理设备.例如，完全真空的物理实验环境等，学校已有的教学设备并不能很好地完成物理实验；其次，很多大自然的物理实验现象，受温度、湿度、相互作用等要素的作用，需要很充分的前期准备，无法随时为学生进行实验展示；最后，有些初中物理实验展现的是微观层面的，由于初中阶段学生对物理知识的掌握还不够完备，对很多微观世界的抽象概念没有现实的具体形象，在实验教学过程中很难从中得出老师需要表达的实验结论.而且教师的个人精力是有限的，不能对每个学生在实验过程中的理解进行全方位的关注.在这些事件的影响下，物理实验地开展受到了阻碍，这时，信息技术在物理实验教学中的应用就有效地解决了这些问题.通过把互联网、虚拟现实技术、AI技术模拟实验融入教学过程，能够更好地模拟不同的物理实验环境，不但能够通过信息手段选择各种实验器材、调节声光电等实验室数值参数，还能利用电子实验室这样的空间，使学生通过点击鼠标，就能完成各种物理实验，为学生模拟真实的实验环境，也能避免学生在实验中发生危险.

1.2 创新教学模式

由于学校的教学资源有限，提供的物理实验器材种类和数量也是有限的，这样就很难保证每个学生都能亲手进行物理实验操作，使得物理实验课堂的效果大打折扣.同时很多实验是以小组合作的方式完成的，这样的实验模式，大多也是由小组中动手能力强的学生完成实验操作，一旁观察的其他学生对很多实验中的操作流程没有很深的感悟；另一方面，很多物理实验的实验现象不明显，或实验现象转瞬即逝，学生实验能力不强或一旦注意力不集中就可能无法达到实验的目的.对于不同的学生由于物理知识掌握水平以及动手操作能力的不同，他们的物理实验很有可能得到不同的实验结果，甚至出现实验失败的情况，使得学生无法通过物理实验的操作得到并掌握正确的物理知识.这时，就需要教师探索一种方式为学生展示正确的物理实验操作、物理实验现象和物理实验结果，帮助学生对物理实验有全方位正确的分析观察，完成相关物理知识的学习和掌握.应用信息技术就是最直观、最有效的一种方式，通过VR虚拟实验、AR技术等功能，可以将物理实验操作或者是实验现象进行放大，使每个学生都能更清楚地观察到实验现象，同时VR实验录播等形式也可以为学生提供回顾与复习课堂实验的机会，一些学生优秀的实验做法，也可以在大屏幕上进行展示，对于实验的各个环节也可以进行慢放、快进和自由选择，为物理实验的展示提供了诸多便利.

2 初中物理实验教学中应用信息技术的策略

2.1 利用信息技术进行实验展示

在初中阶段，进行物理实验的主要目的是为了通过对物理实验现象的观察，或者对得到的物理实验数据的分析处理，完成对物理知识的证明、得出物理实验规律或者物理公式.但是很多物理实验由于无法在课堂上完成，不利于物理教学内容的开展，因此，教师对实验进行展示，让学生充分观察到实验现象是非常必要的，教师可以借助AR、VR或“互联网+”技术手段完成物理实验展示.对于一些有危险或者不易在课堂上操作的实验，教师可以借助VR实验教学平台进行实验的虚拟演示过程，学生也能体验到整个实验的步骤和流程，学生能更直观地观察实验现象，加深对物理知识的理解，同时还可以借助一些动态化的AR为学生展示实验的操作流程，让物理实验课堂更加的丰富有趣.

比如，在进行《马德堡半球实验》有关物理知识讲解时，在现阶段的物理实验教学课堂上，很明显是不具备进行该实验的条件的，用十六匹马将马德堡半球拉开的场景无法进行现场演示，也没有什么可以替代的实验方式，这时教师就可以通过在VR实验教学平台上设置相关的实验数据，重现实验场景和实验过程，让学生对物理教材中的描述有更立体地观察和更深入地理解，使学生能够通过视频展示拉开瞬间的实验现象.了解大气压强发生的变化.通过信息技术化的手段，完成对物理实验的展示，使得物理实验不再受到实验场所和实验器材的限制，能够更好地开拓学生的视野，为学生提供更丰富的教学资源.

2.2 利用信息技术优化实验效果

在初中物理实验进行的过程中，是存在着很多弊端的，这些因素严重影响着物理实验效果，使物理实验教学大打折扣.首先，对于教师在课堂上进行的实验展示教学，由于学生较多，实验设备较小，实验现象也不一定很明显，不能保证每个学生都能细致观察，特别是坐在后排的学生.但是如果让学生都围到讲台周围，容易造成安全影响，也不利于实验的开展；另外，对于学生自己亲手操作的实验，由于学生并没有相关实验经验，对于在实验过程中出现的问题并不能及时发现和处理，一方面容易造成安全隐患，另一方面也会影响实验效果.同时，每个学生由于操作规范性和操纵方式的不同，对实验的完成度或者得到的实验现象也不相同.这时，教师就应该通过信息技术对实验效果进行优化，为学生放展示正确的实验现象和实验操作方法，规范学生的实验操作，对正确的实验效果进行分析和解读.

比如，在进行《皮球落地过程发生的能量转化》相关物理实验的学习时，教师可以为学生进行实验展示，学生自己也可以进行实验实践，将手中的皮球松开，让皮球落地再弹起，这是非常简单的小实验，但是对于实验的现象却不宜观察分析，对于皮球落地瞬间发生的弹跳过程、以及是否发生形变、发生的形变大小等，由于皮球落地再弹起这一过程转瞬即逝，发生的变化微乎其微，通过肉眼很难进行观察，这时教师就可以借助高速摄影机，放慢实验现象，优化实验效果.对落地瞬间进行慢放，达到更细致的观察，同时暂停进行形变的分析，对发生形变的部位通过放大器进行放大，进行更直观的观察，最后还可以将这一实验过程利用AR现实增加技术进行动态还原，由立体图形的分析，转换成点线面的分析，使抽象的内容更加具体化.

2.3 利用信息技术提供更丰富的实验资源

由于物理课堂的教学时间有限，物理教材的教学内容展示也是有限的.对于很多物理实验，教材不能进行完整的实验介绍和实验分析，这就需要教师借助信息技术对物理实验教学内容和教学方式进行延伸和拓展.很多的物理实验是长期实验，需要不断对时间进行延长，对实验的条件进行难度的提升，从而得到实验结果的规律.但是这种实验在有限的物理课堂无法完成，教师就可以借助VR虚拟实验室，通过虚拟实验还原加快整个冗长的实验过程，让学生感受到物理现象的变化，同类型的实验中都有很多相同点和不同点，需要对同类型的实验进行综合分析，而且在进行一个物理实验时，有很多同类型的实验都能够提供很多的参考，通过VR虚拟实验可以迅速匹配需要的教学资源，完成知识体系的构建.对于很多物理实验，我们在课堂上能够完成的都是最基础的、可操作性最强的实验，但是对于物理这门深奥的学科，这是远远不够的，而且基于不同学生的个性化发展需要，可以利用信息技术寻找到有关的拓展实验，帮助学生完成知识的丰富，提供丰盈的实验教学资源.

比如，在进行《扩散现象》相关物理知识学习时，教师会在课堂上为学生演示空气和红棕色气体二氧化碳之间的扩散现象，由于颜色的差异明显，学生可以很容易用肉眼观察到扩散现象，但是现实中的扩散现象是很难在短时间内展现的，这时，教师就可以通过VR虚拟实验室技术，在虚拟实验过程中为学生展现需较长时间才能显现的相关分子扩散运动的拓展实验或者相关的运动模型，帮助学生进行知识拓展.信息技术能够跨时空的实现教学资源的共享，在物理实验的教学中，也可以通过对信息化教学手段的应用，获取更加丰富的教学资源，提高物理实验的教学效果.

2.4 利用信息技术进行情境化教学

对于初中阶段的学生来说，吸引学生的学习兴趣，让学生积极主动地参与到课堂中，对提升初中物理的教学效果是至关重要的.在物理实验的进行过程中，往往会给学生带来很大的学习压力，一方面，在实验前教师会为学生讲解很多实验的注意事项，包括安全事项以及操作事项，让学生明确此次实验应该通过怎样的操作流程、观察到怎样的实验现象，从而得到正确的实验结论，学生就会有很强的任务性；另一方面，在实验过程中，学生总是注意力高度集中，精神紧张，担心在实验中出现风险或者导致实验失败，这样使本该有趣的实验课变得枯燥乏味.这时，教师就可以利用网络信息技术，为学生创建相应的教学情境，在不同的实验课堂上运用AR和VR技术，将学生带入相应实验场景，激发学生的学习兴趣，在情境化教学中更好地展开物理实验.

比如，在进行《动滑轮定滑轮》的相关实验内容时，教师就可以为学生设置工业化的VR场景加入滑轮组的应用，为学生进行实验时，也可以模拟动滑轮和定滑轮运动的音效，让学生能够对物理实验有更形象化的感受，吸引学生的注意力，创设相关的初中物理实验教学场景，让学生在情景化的教学中完成对实验现象的关注和对实验结果的分析总结.也可以利用AR技术把虚拟的滑轮机械和现场教室结合在一起，利用AR技术的创新和虚拟现实的有机融合，能够将学生带入到不同的实验场景中，使学生对实验产生联想，辅助学生的分析和记忆，在今后遇到类似的场景时，能够进行物理知识的复习.对于场景的记忆要远比对理论知识的记忆更方便直观，以这种方式提升物理实验的质量，达到物理实验课堂更好的效果.

综上所述，在物理实验中应用信息技术是非常必要的，只有做到物理实验与信息技术的有效融合，才能使物理实验的教学得到创新，让物理实验更加的生动和有效，使学生能够通过信息技术更直观地观察到更多的物理现象，既安全又高效.教师应该通过对不同物理实验课堂的实践分析，探索出更多更好的物理实验与信息化技术融合的教学方式.