關(guān)于疫情下的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

對于因新冠肺炎疫情而無法如期開學(xué)和正常進(jìn)行課堂教學(xué)的現(xiàn)狀，各校都積極開展教師線上授課和學(xué)生線上學(xué)習(xí)等在線教學(xué)活動。線上教學(xué)在特殊時(shí)期解決了一些課堂間題，但對于物理這樣需要“手”“眼”結(jié)合的自然學(xué)科，它體現(xiàn)了重要的科學(xué)研究思想和方法。為有效地進(jìn)行初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對多種線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行探索分析，最后形成一套“視頻資源一仿真實(shí)驗(yàn)一居家生活實(shí)驗(yàn)”完整的初中線上物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。有利于學(xué)生更好地理解相關(guān)物理概念，最大程度上解決現(xiàn)階段無法面授物理實(shí)驗(yàn)的問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

一、視頻實(shí)驗(yàn)資源

1.合理利用視頻資源，使學(xué)生的探究欲望更強(qiáng)

觀看時(shí)間靈活，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯著、直觀等是視頻實(shí)驗(yàn)資源所具有的優(yōu)點(diǎn)。視頻實(shí)驗(yàn)資源具有強(qiáng)烈的視覺沖擊性，讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)能夠直觀地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而進(jìn)行思考，歸納總結(jié)物理規(guī)律。這種學(xué)習(xí)方式不僅與初中階段學(xué)生的視覺駐留規(guī)律與認(rèn)知特點(diǎn)相符合，而且對學(xué)生頭腦中真實(shí)物理場景的創(chuàng)造也十分有利，讓學(xué)生對日益多彩的物理教學(xué)更感興趣，同時(shí)對他們學(xué)習(xí)和理解知識也具有推動作用。

2.利用視頻資源引入新課，激發(fā)學(xué)生的探究欲望

在引入新課時(shí)，視頻資源能夠非常直觀地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并易于啟發(fā)自身的求知欲，從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。以探究“平面鏡成像特點(diǎn)”為例，在上課之前給學(xué)生播放小動物照鏡子實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過不同小動物照鏡子反應(yīng)不同，并將鏡子中的小動物與現(xiàn)實(shí)中的小動物進(jìn)行對比，對此大膽猜想平面鏡成像的特點(diǎn)。正是因?yàn)橐曨l資源的引入，學(xué)生才能在輕松幽默的心境下思維活躍，對平面鏡成像相關(guān)特點(diǎn)認(rèn)識深刻，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，達(dá)到事半功倍的目的。

3.利用視頻熟悉實(shí)驗(yàn)過程，提高實(shí)驗(yàn)成功率

對于學(xué)生來說，視頻資源最有效的地方是幫助學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)步驟，找出實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，重視實(shí)驗(yàn)時(shí)需要注意的事項(xiàng)，從而提高實(shí)驗(yàn)成功率。在“凸透鏡成像定律”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不清晰詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)過程以及操作注意事項(xiàng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成功率很低。對此教師可以在播放實(shí)驗(yàn)視頻時(shí)，放慢速度多次強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)和觀察要點(diǎn)，學(xué)生就可以在實(shí)驗(yàn)時(shí)避免錯(cuò)誤，規(guī)范高效地完成實(shí)驗(yàn)。

二、仿真實(shí)驗(yàn)資源

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主要由計(jì)算機(jī)仿真編程系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等開發(fā)出的一套與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相對應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺組成。通過計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)步驟等，學(xué)生在裝配、操作實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，可以利用模擬軟件的幫助，完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測定，然后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，最后整合出實(shí)驗(yàn)規(guī)律或結(jié)果。虛擬模擬實(shí)驗(yàn)具有設(shè)計(jì)性強(qiáng)﹑操作方便、實(shí)驗(yàn)方法多樣等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用不同的實(shí)驗(yàn)方法，可使學(xué)生更積極主動地投入學(xué)習(xí)之中，學(xué)生的創(chuàng)新力及想象力也得到了鍛煉。接下來以NOBOOK仿真實(shí)驗(yàn)室為例。

1.NOBOOK仿真實(shí)驗(yàn)室功能簡介

（1）圖表繪制工具：可幫助記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，輔助實(shí)驗(yàn)講解。

（2）實(shí)驗(yàn)簡介：可用于提示重、難點(diǎn)等信息。

（3）實(shí)驗(yàn)視頻：視頻展示了整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，可倍速觀看，另外，視頻還設(shè)置了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，可直接點(diǎn)擊跳轉(zhuǎn)觀看感興趣的內(nèi)容。

（4）畫筆工具：可輔助實(shí)驗(yàn)講解畫筆狀態(tài)下，整體實(shí)驗(yàn)界面處于鎖定狀態(tài)需移動畫面時(shí)，可切換至光標(biāo)狀態(tài)。

（5）實(shí)驗(yàn)分享：可以超鏈接的形式分享創(chuàng)建的實(shí)驗(yàn)。

2.以焦耳定律為例使用NOBOOK進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（1）實(shí)驗(yàn)探究哪些因素會影響電流所產(chǎn)生的熱量

提出問題：電流通過不同導(dǎo)體，為何會產(chǎn)生不同的熱量？電流產(chǎn)生的熱量受到了哪些原因的影響？讓學(xué)生嘗試回答。分小組展開討論，闡明自己的觀點(diǎn)。

猜想：通電時(shí)間、電流和電阻可能是影響因素。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：依據(jù)猜想﹐小組在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)展開討論，如何完成探究，實(shí)驗(yàn)過程中電流產(chǎn)生熱量的方式是什么？通過幾個(gè)階段能夠完成探究？在各小組交流完后，教師進(jìn)行最后的總結(jié)，出示課件，展示內(nèi)容。

（2）探究步驟

①取兩個(gè)定值電阻，阻值分別為R1、R2（其中R1≠R2），串聯(lián)起來，通電時(shí)間一定，對U型管兩側(cè)的液面高度進(jìn)行觀察。

②取兩個(gè)定值電阻，阻值分別為R1、R2（其中R1=R2），串聯(lián)起來，通電時(shí)間一定，對U型管兩側(cè)的液面高度進(jìn)行觀察。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，同學(xué)們走上講臺，投影實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并圍繞實(shí)驗(yàn)結(jié)論、電路圖、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行交流，老師和同學(xué)們互相提問，相互討論。

（3）歸納總結(jié)

①在電流和通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。

②在通電時(shí)間一定、電阻相同的情況下，通過電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。

3.線上利用仿真實(shí)驗(yàn)資源教學(xué)的反思

學(xué)生可以通過虛擬仿真軟件高效設(shè)計(jì)并且完成實(shí)驗(yàn)，但一味通過這種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可能會讓一部分學(xué)生缺乏對實(shí)驗(yàn)原理的理解，對實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該掌握的相關(guān)物理知識及概念模棱兩可，不清楚實(shí)驗(yàn)究竟要驗(yàn)證什么或探究什么。首先，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)區(qū)別最大的地方在于學(xué)生可以直接通過操作虛擬實(shí)驗(yàn)儀器完成實(shí)驗(yàn)過程。學(xué)生可以根據(jù)所需要的器材隨意拖動實(shí)驗(yàn)設(shè)備﹐操作過程相比于真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過于簡單，也忽略了真實(shí)實(shí)驗(yàn)中可能面臨的儀器損壞、步驟遺漏或順序錯(cuò)誤造成的誤差這些問題，最后通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以完成實(shí)驗(yàn).其次，由于虛擬仿真軟件設(shè)計(jì)的局限性，學(xué)生無法真正接觸到實(shí)際的實(shí)驗(yàn)器材，所以實(shí)驗(yàn)器材的基本構(gòu)造以及重要參數(shù)學(xué)生也無法深入理解，很多實(shí)際操作遇到的問題都會通過仿真軟件成功避開，不能從失敗中發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)驗(yàn)成功時(shí)的喜悅感和成就感被大大減弱。

三、總結(jié)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了讓學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟外，也要注重培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的基本素養(yǎng)。而虛擬模擬實(shí)驗(yàn)是由每個(gè)學(xué)生面對電腦屏幕進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作，這種實(shí)驗(yàn)操作步驟直觀、簡單、方便，學(xué)生可以獨(dú)立完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)﹐完全不需要同學(xué)之間合作完成。比如在“探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，需要有一個(gè)學(xué)生拉動物塊，另外一個(gè)學(xué)生讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，兩個(gè)學(xué)生合作完成。而使用虛擬仿真軟件進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)不需要學(xué)生之間的合作和互動，只需要一個(gè)學(xué)生拖動鼠標(biāo)就可以完成，這不利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

山東省德州市夏津縣南城鎮(zhèn)中學(xué)?靳文華