利用信息技术在初中物理实验课中开展模拟实验

【摘要】本文结合课例，论述在初中物理实验课中运用信息技术开展模拟实验的途径，以期提高学生的学习积极性，开阔学生的视野，提高教学效率。

【关键词】信息技术 初中物理 实验教学 模拟实验

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）06A-0130-02

物理学科是一门以实验为基础的自然学科，人教版初中物理教材中必须进行的学生活动及实验共59个，其中学生实验32个（探究实验28个，测量实验4个），演示实验27个。演示实验主要培养学生的观察能力和激发学习兴趣，学生实验主要培养学生动手实践能力以及教会学生探究的方法，让他们体会科学严谨的探究过程。实验教学贯穿整个物理教学过程，其地位非常重要。我校地处城乡结合部，特殊的地理位置使得高达90%的学生为进城务工人员子弟，学生基础较差，素养参差不齐，动手能力和解决问题的能力尤为不足。基于这些不可规避的实际问题，笔者在教学中不断思索和改进教学方法，发现物理实验教学与信息技术的深度融合是一个很好的途径。信息技术的合理使用对激发学生学习物理兴趣、提高课堂效率、掌握学生学习情况等有重要意义，使得现代教育技术快速地走进校园，融入课堂，成为一道靓丽的教学风景线。

一、课例观摩，感受应用

笔者曾观看了《测量小灯泡的电功率》一节教学课的视频，视频中授课教师打开软件，利用虚拟技术完成演示实验。在软件中依次找出滑动变阻器、电流表、电压表、电灯泡、开关、导线等实验器材，按照电路图依次连接虚拟器材。闭合开关后，调节滑动变阻器，小灯泡发出了虚拟的亮光，电流表、电压表呈现出了不同的数据。教师分别把实验数据记录在表格中，快速地画出了函数图象，归纳得出电灯泡在不同电压下的实际功率。实验课中，学生操作的难点是减少实验误差、分析实验数据以及评估实验探究过程。本教学实例恰恰解决了常规实验中的许多问题，教师通过虚拟实验，把实验过程、实验数据、实验结果及结论快捷、准确地呈现出来，打破常规的实验课教学，让学生耳目一新，不仅激发了学生的学习兴趣，而且提升了学生的观察能力。

课例中，授课教师把实验探究与信息技术相结合，运用了虚拟技术、利用计算机绘制表格及作函数图象等，尤其是虚拟技术的使用，在课例中体现了它独有的功能和效果。笔者发现信息技术在物理实验探究中的作用和效果是常规实验探究方法难以达到的。于是，笔者在实验教学中不断改进教学方法，尝试、借鉴虚拟技术等信息技术，使物理实验探究方法形式多样，教学事半功倍，达到了预期的效果。

二、结合实际，借鉴运用

我校学生基础较差，动手能力不强，分析处理问题的能力较弱，学生往往在规定的时间内不能完成实验的探究，或者对实验数据的处理不够全面，评估实验不够细致。结合学生的实际，笔者在物理实验课中不断尝试，改进实验教学方法。对重要的实验或者比较抽象的实验采取虚拟实验教学，让学生更好地掌握物理规律和实验结论。

例如，笔者在上《牛顿第一定律》探究课时使用了虚拟技术，不同的是，笔者在进行实验教学时分成了两个阶段。首先，要求学生使用常规实验器材动手探究。学生经过设计实验方案、记录表格、分析数据、评估实验、得出结论等步骤，体验实验探究的过程，培养动手能力和体验探究的科学性、严谨性。学生让小车从斜面的同一高度下滑至水平上获得相同的初速度，让小车在纸板、木板、玻璃板的表面滑行。学生观察小车在纸板、木板、玻璃板表面滑行的距离不同，分析小车受到的摩擦力不同，然后通过推理得出牛顿第一定律。学生结合小车的滑行距离，分析当小车受到的摩擦力越小时滑行得越远，这对学生而言是可以理解的，然而，通过推理得出，当物体不受力时，一切物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，对学生来说是难以理解的，尤其是学生在评估实验时，提出了不同的问题，如物体不受力是什么状况？物体将保持勻速直线运动是怎样的情景？有没有科学家完成此项实验？为什么我们组与其他组实验数据之间存在这么大的差距？如何用函数图象把牛顿第一定律描述出来等。基于此，笔者利用信息技术，虚拟《牛顿第一定律》的实验，让学生把视线转移到观察实验上，在虚拟演示过程中，让小车在不同的表面的同一高度多次滑下，观察滑行的距离，记录相应的数据，软件自动画出函数图象。在整个虚拟演示的过程中，学生观察到了物体不受力的情况及保持匀速直线运动的情景，体会到了控制变量法在物理实验中的重要性，明确了实验数据存在差异的原因。通过观察运动的距离及分析函数图象，很自然地引出推理法，归纳得出牛顿第一定律的内容。通过信息技术这一手段，把原本抽象的问题转换为更加直观形象的问题，帮助学生更好地理解牛顿第一定律。

信息技术的合理使用，不仅提升了教师教学的效率，而且开阔了学生的眼界，丰富了他们的知识，也进一步提升了他们的学习兴趣。

教师在物理教学中除了把物理知识传授给学生，更应注重提升学生的学习能力和沟通协作能力，发展学生运用知识解决实际问题的能力。而信息技术的有效使用，给学生提供大量的素材的同时缩短了实验探究的时间，对培养学生的各项能力提供了便捷、高效的途径，起到了事倍功半的效果。

又例如，笔者在组织《压强与流速的关系》教学中，通过演示实验，师生很快就得出了实验结论：在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。学生对物理知识已有了表象的认识，紧接着在应用过程中，笔者设计了“探究飞机的升力”这一环节。首先提出“飞机是如何飞上天空的”这一问题，学生进行大胆的猜想，然而学生是没办法通过实验验证猜想的。于是，学生通过网络查找有关飞机获得升力原理，通过视频、动画模拟，深入地了解飞机获得升力的原因。在这一探究环节，学生运用信息技术，经过提出问题、合理猜想、查阅资料、科学验证等过程，分工合作，相互协调，分享交互，整理提炼等，学生的求知欲和表现欲非常强烈，更提升了对物理学严谨的学科品质的认识，发展了思维品质。

三、持之以恒，效果显著

信息技术在物理实验探究课上的应用，很大程度上激发了学生的学习兴趣，之前很多不愿参与实验的学生，逐渐开始喜欢物理探究了，慢慢地也爱上了物理这门学科。原本不愿意学习的边缘学生变得大方自信了，也主动参与到物理实验的探究，尤其是喜欢利用信息技术进行物理实验，使用网络资源进行更加科学、细致的物理探究。正是学生的积极参与，使得实验教学组织起来更加有序，教学效果也取得了较大的进步。学生的动手实践能力、分析解决问题的能力、与人沟通的能力等综合素养都得到了不同程度的提高。

随着科学技术的不断发展，信息技术被越来越广泛地运用于教育教学，对各科教学内容、教学形式、教学方法都产生着重要的影响。在初中物理实验教学中，恰当地运用信息技术会达到事半功倍的效果。

注：本文系广西教育科学“十三五”规划课题“信息技术环境下初中开展混合式教学的实践研究”（立项编号：2017B002）的研究成果。

作者简介：赵冬冬（1979— ），男，汉族，广西兴安人，广西基础教育改革试点项目学校先进个人、南宁市教学骨干，曾获南宁市信息技术与学科深度融合优质课比赛二等奖、南宁市物理优质课比赛三等奖，执教的《压强》一课被评为2015-2016年度“一师一优课、一课一名师”活动自治区级“优课”。从教16年，用一颗爱心诠释对教育的执着和对学生的关爱。研究方向：中学物理教学研究。

（责编 刘小瑗）