信息技術(shù)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

徐新建

隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，影響著人們的生活.近年來(lái)，在教育領(lǐng)域信息技術(shù)也得到了運(yùn)用，從一定程度上提高了教學(xué)的效益，豐富了教學(xué)的手段.對(duì)于物理教學(xué)來(lái)說(shuō)，大多數(shù)的物理知識(shí)都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)得出結(jié)論，物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物理學(xué)習(xí)和研究的重要手段和方法.在物理教學(xué)中，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)不但能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提供多樣化的教學(xué)模式，還有利于學(xué)生動(dòng)手操作能力和良好的團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng).

一、初中物理實(shí)驗(yàn)教材分析

初中物理課程教學(xué)中，總共包含三種類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)，分別是演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組合作實(shí)驗(yàn)和家庭實(shí)驗(yàn).在初中的物理學(xué)習(xí)中，共有198個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中演示實(shí)驗(yàn)有145個(gè)名學(xué)生分組合作實(shí)驗(yàn)22個(gè)，家庭小實(shí)驗(yàn)22個(gè).劃分到每個(gè)學(xué)習(xí)模塊，其中力學(xué)方面的演示實(shí)驗(yàn)有52個(gè)，家庭分組實(shí)驗(yàn)7個(gè)，學(xué)生合作的分組實(shí)驗(yàn)有9個(gè).在熱學(xué)部分，學(xué)生分組合作實(shí)驗(yàn)有3個(gè)，演示實(shí)驗(yàn)有28個(gè)，還有5個(gè)小實(shí)驗(yàn).光學(xué)部分由14個(gè)演示實(shí)驗(yàn)、3個(gè)學(xué)生家庭試驗(yàn)和1個(gè)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)組成.在電學(xué)部分包含學(xué)生分組合作實(shí)驗(yàn)9個(gè)，家庭小實(shí)驗(yàn)3個(gè)，還有21個(gè)演示實(shí)驗(yàn).

二、信息技術(shù)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用

1.提供豐富的素材，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律

物理教學(xué)中，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)的做法大都是采用控制變量的方式來(lái)操作.什么是控制變量的方法呢？主要就是通過(guò)固定一定的條件，改變眾多條件中的某一條件，發(fā)現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的變化狀況，總結(jié)規(guī)律.在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下，受硬件設(shè)施的制約，我們能夠控制的變量范圍有限，有些變量我們也沒(méi)法隨意去改變.例如，學(xué)習(xí)電學(xué)，研究電阻的大小與什么因素有關(guān)系，我們只能夠提供幾組固定有限的電阻，僅僅用這些來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律有些牽強(qiáng)，應(yīng)為不具有隨意性和普遍性.如果運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，就可以隨機(jī)設(shè)置多個(gè)參數(shù)，來(lái)輔助教學(xué)，幫助學(xué)生理解.

2.完成條件苛刻的理想實(shí)驗(yàn)

物理教學(xué)中，有很多結(jié)論是通過(guò)在現(xiàn)有的現(xiàn)象引導(dǎo)的情況下，得出一定的結(jié)論，對(duì)這一結(jié)論進(jìn)一步延伸得出的規(guī)律.這種情況下，要做出這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象必須要在非常理想的狀態(tài)下，而這種狀態(tài)又是在現(xiàn)實(shí)中并不存在的，這就給現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了巨大的難度.例如，對(duì)慣性的定律進(jìn)行講解，條件要求物體需要在所受合力為零的條件下才能完成這一實(shí)驗(yàn)，但是這樣的情況在實(shí)際的生活中并不存在，實(shí)驗(yàn)室條件無(wú)法完成.還有些試驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求非?？量蹋⑶页晒β室膊桓?，這樣的情況下，通過(guò)信息技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)具有不可替代的作用.

3.顯示細(xì)節(jié)，便于觀察現(xiàn)象，將抽象具體化

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常短暫，學(xué)生觀察起來(lái)非常困難，例如，在電學(xué)章節(jié)的教學(xué)中，在做直流電電機(jī)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要學(xué)生觀察轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非?？欤瑢W(xué)生在整個(gè)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中很難觀察清楚，只能通過(guò)學(xué)生的想象來(lái)總結(jié)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象.如果利用低轉(zhuǎn)速進(jìn)行觀察，非常容易造成實(shí)驗(yàn)的失敗，轉(zhuǎn)子有時(shí)會(huì)出現(xiàn)停止的現(xiàn)象.如果利用信息技術(shù)手段，將實(shí)驗(yàn)做成三維動(dòng)畫(huà)的形式，利用慢動(dòng)作的放映，學(xué)生可以清晰地看到整個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，看清轉(zhuǎn)換機(jī)的工作原理.還有些實(shí)驗(yàn)是無(wú)法通過(guò)肉眼觀察到的，需要通過(guò)其他的現(xiàn)象側(cè)面的去反映，例如，關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)，學(xué)生即使觀察到了實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，也會(huì)在理解上感覺(jué)困難，如果結(jié)合視頻演示中的分子碰撞，可以幫助學(xué)生理解分子的運(yùn)動(dòng)形式.在電流的教學(xué)中，學(xué)生無(wú)法觀察點(diǎn)荷在導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)，只能借助電流表的示數(shù)來(lái)間接反應(yīng).像這樣的情況下，利用信息技術(shù)手段，可以幫助學(xué)生建立直觀的認(rèn)識(shí)，幫助他們對(duì)新的概念進(jìn)行理解.

4.模擬條件，完成特殊實(shí)驗(yàn)

有些實(shí)驗(yàn)條件非常復(fù)雜，并且操作起來(lái)還具有一定的危險(xiǎn)性，這樣一來(lái)用信息技術(shù)手段來(lái)代替演示實(shí)驗(yàn)完成演示的任務(wù)非常重要.做電學(xué)的相關(guān)試驗(yàn)時(shí)，大多采用降壓后的相對(duì)安全的學(xué)生電源來(lái)操作，有些現(xiàn)象不是220 V電壓所造成的，不能夠全面反應(yīng)問(wèn)題.還有些實(shí)驗(yàn)對(duì)時(shí)間和空間的要求較為苛刻，學(xué)習(xí)這些知識(shí)的時(shí)候需要通過(guò)數(shù)據(jù)的變化來(lái)發(fā)現(xiàn)規(guī)律，這樣一來(lái)就需要利用信息技術(shù)來(lái)模擬實(shí)驗(yàn).例如，在研究大氣壓與高度的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教室的高度有限，無(wú)法觀測(cè)到在2000 m內(nèi)，每升高12 m大氣壓降低1 mm汞柱的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.還有分子運(yùn)動(dòng)，觀測(cè)分子滲透的試驗(yàn)時(shí)，由于分子運(yùn)動(dòng)需要時(shí)間，而課堂上的時(shí)間有限，因此在實(shí)驗(yàn)室也不能夠完成.

三、物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用信息技術(shù)的實(shí)例分析

進(jìn)行凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：首先，利用相關(guān)的教具，通過(guò)凸透鏡觀察遠(yuǎn)處的物體，并提問(wèn)學(xué)生為什么用同一個(gè)凸透鏡觀察的物體大小不一，有時(shí)是倒的，有時(shí)是正的呢？這就需要利用本節(jié)科學(xué)的知識(shí)來(lái)研究凸透鏡的成像原理.這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)能夠讓學(xué)生親自參與教學(xué)，激發(fā)好奇心和求知欲，但是也存在較多的問(wèn)題：一方面，學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)，無(wú)法觀察完需要觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并且很難提出有效地問(wèn)題.另一方面，學(xué)生實(shí)驗(yàn)局限在教室內(nèi)學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生開(kāi)拓眼界，體會(huì)凸透鏡成像的意義.

為此我們可以利用信息技術(shù)手段設(shè)計(jì)另一種方案：利用多媒體技術(shù)做關(guān)于照相機(jī)和電影放映機(jī)的凸透鏡應(yīng)用，并將學(xué)生喜歡的明星作為成像的對(duì)象，這樣不僅能夠利用人物激發(fā)學(xué)生的興趣，還通過(guò)照相機(jī)和放映機(jī)引出了凸透鏡的使用，體現(xiàn)了新課標(biāo)中讓知識(shí)貼近生活的理念.利用課件進(jìn)行直觀的演示，可以幫助學(xué)生進(jìn)行比較觀察，從情景中提出自己的問(wèn)題.在接下來(lái)的教學(xué)中，學(xué)生就很容易的總結(jié)出物距對(duì)凸透鏡成像倒、正、大、小的影響.

在分析與論證環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)討論很容易發(fā)現(xiàn)“凸透鏡成不同的像時(shí)，物距與像距之間的關(guān)系”，但是學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)“凸透鏡成不同像時(shí)，物距與焦距的關(guān)系”通過(guò)利用Excel軟件，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合就可以很容易的發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律，幫助學(xué)生理解.

信息技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的技術(shù)手段，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于教育教學(xué)當(dāng)中，初中物理實(shí)驗(yàn)有些難以操作，利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)能夠有效的幫助學(xué)生理解相關(guān)的物理知識(shí)，它必將成為初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少的教學(xué)手段.