信息技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用論文

2023-03-06 論文

　　摘要：近年來，隨著社會的進步，教育領(lǐng)域得到快速發(fā)展，并使教育趨于信息化發(fā)展。在物理教學(xué)中，大部分的物理知識規(guī)律的講解都需要經(jīng)過實驗的形式讓學(xué)生理解，實驗是開展學(xué)習(xí)研究物理知識規(guī)律的重要方法及途徑。通過信息技術(shù)的應(yīng)用，可以將在實際實驗條件下難以實現(xiàn)的重要實驗通過多媒體設(shè)備展現(xiàn)出來，打破實驗條件的局限性，提高課堂演示效果。本文論述了現(xiàn)代信息技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用及其所發(fā)揮的重要作用。

　　關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；物理實驗教學(xué)；應(yīng)用

　　信息技術(shù)是用于處理信息、管理信息所采納的科學(xué)技術(shù)的總的稱謂，簡稱IT。其定義根據(jù)所應(yīng)用的領(lǐng)域、層次及目標(biāo)的不同而具有多種不同的表達。此文所指的信息技術(shù)是在教育教學(xué)過程中所應(yīng)用到的信息技術(shù)，是學(xué)生及教師在獲取信息、管理信息、使用和傳播信息的過程中，為了提高學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量所用到的以各種以計算機和多媒體設(shè)備為核心的信息技術(shù)。物理是自然科學(xué)學(xué)科中最為精密的一門學(xué)科。學(xué)生對大多數(shù)物理知識規(guī)律的認(rèn)識都需要通過具體的實驗或是借助日常生活中的經(jīng)驗來理解，在物理教學(xué)中，讓學(xué)生親自參與到實驗中去學(xué)習(xí)總結(jié)物理規(guī)律或是教師借助課堂時間演示實驗幫助學(xué)生理解認(rèn)知物理規(guī)律，可以使物理知識更加容易地被學(xué)生接受；讓學(xué)生從聽實驗方法、看實驗過程、記實驗結(jié)果的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變成親身體驗、動手操作實驗的合作自主探究的學(xué)習(xí)方式，促使學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的樂趣，提高學(xué)習(xí)物理的積極性，并且還培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力和動手操作實踐能力，對學(xué)生全方位素質(zhì)發(fā)展具有深刻長遠的影響。

　　1在初中階段物理實驗教學(xué)中信息技術(shù)的應(yīng)用

　　1.1初中物理實驗教學(xué)的特點

　　在初中階段，物理課堂教學(xué)多以演示實驗的形式讓學(xué)生直觀地認(rèn)識物理概念和規(guī)律，并讓學(xué)生自己動手做實驗驗證實驗規(guī)律來加深對知識的理解。對于初中生來說，他們剛接觸到物理，這一階段的學(xué)生思維活躍，好奇心求知欲強，愛動，具有一定的抽象思維能力，但是還需要借助具體的事物支持，讓學(xué)生親自動手做實驗既可激發(fā)其學(xué)習(xí)物理的積極性，又可引導(dǎo)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)、實事求是的人生態(tài)度與價值觀。

　　1.2信息技術(shù)在初中物理實驗教學(xué)的個例分析——《分子熱運動》

　　《分子熱運動》是人教版初中三年級的物理知識，其中包含了分子的擴散現(xiàn)象、分子動理論、分子間的相互作用力等內(nèi)容[1]。微觀世界的分子較為抽象，而初中生的抽象思維能力又比較弱，所以在教學(xué)過程中，教師為了讓學(xué)生更深刻地了解微觀世界的分子，盡可能通過教學(xué)媒介將微觀世界中的分子直觀地表達在學(xué)生面前。課堂程序如下：

　　2回顧及拓展

　　2.1知識回顧

　　首先，課堂教學(xué)的第一個環(huán)節(jié)回顧物質(zhì)的構(gòu)成，那么分子的講解可以利用多媒體把分子以圖片的形式展示在學(xué)生面前，構(gòu)建物理模型，由抽象到具體，微觀到宏觀，幫助學(xué)生清晰的認(rèn)識到物質(zhì)是由分子組成。圖1為分子模型。

　　2.2創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

　　在分子的擴散現(xiàn)象這一內(nèi)容的教學(xué)時，實驗的方式可以讓學(xué)生更容易理解掌握。但一節(jié)課只有有限的45分鐘，那么，用多媒體播放實驗錄像就打破了課堂上對時間的限制，增大了課堂容量，讓結(jié)論更加清晰易懂。而且運用Flash動畫可以讓學(xué)生全方位的更加清晰的看到整個實驗過程，照顧到每位學(xué)生，使學(xué)生更易理解，且印象深刻，而且節(jié)約課堂有限的時間，豐富學(xué)生知識，增加課堂容量。例如講解硫酸銅和水的擴散現(xiàn)象，如圖2所示最左邊的圖中沉在量筒下部的是密度比水大的硫酸銅溶液，與水有一個非常清晰的界面，放置一段時間就會發(fā)現(xiàn)這兩種溶液混合均勻，這段時間比較長，若在課堂演示此實驗，在寶貴的45分鐘課堂時間肯定不能觀察出明顯的硫酸銅和水的擴散的實驗現(xiàn)象。利用多媒體播放記錄硫酸銅和水的擴散現(xiàn)象的圖片，將物理現(xiàn)象更加直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前，打破了課堂演示實驗時間的局限性。

　　3在高中階段物理實驗中信息技術(shù)的應(yīng)用

　　3.1高中物理實驗教學(xué)的特點

　　在高中階段，有許多的實驗原理比較抽象，理解起來較為困難，還因為各種客觀條件的限制，許多物理實驗都無法嚴(yán)格地按照新課標(biāo)的要求來進行，導(dǎo)致實驗效果較差，而且高中階段學(xué)習(xí)比較緊張，傳統(tǒng)的教學(xué)中學(xué)生對于一些實驗結(jié)果的認(rèn)識，還是通過教師、課本所得，學(xué)生對物理知識的認(rèn)識并不深刻[2]。合理利用信息技術(shù)在很大程度上可以滿足這一階段的教學(xué)需求，不僅可以節(jié)約時間優(yōu)化教學(xué)，還能提高教學(xué)效率，提升教學(xué)質(zhì)量。

　　3.2信息技術(shù)在高中物理實驗教學(xué)中應(yīng)用的個例分析——多媒體動畫模擬

　　高中物理實驗的研究內(nèi)容范圍較廣，例如宏觀的宇宙天體，微觀的基本粒子均有涉及，而這些物理實驗都是不能在實驗教學(xué)中得以實現(xiàn)的，還有一些實驗設(shè)備只有研究實驗室才有。但運用3DSMAX和Flash等軟件對難以實現(xiàn)的實驗進行多媒體動畫模擬，例如地球人造衛(wèi)星運行的場景模擬(如圖3)，核裂變的動畫模擬(如圖4)，可使學(xué)生對這些物理事實有初步的了解，激發(fā)學(xué)生對宇宙的好奇心和探究宇宙奧妙的積極性。

　　4在大學(xué)階段物理實驗教學(xué)中信息技術(shù)的應(yīng)用

　　4.1大學(xué)物理實驗教學(xué)的特點

　　本科階段實驗大多為驗證性的實驗，所以實驗數(shù)據(jù)的處理非常重要，需要細(xì)心，耐心，實事求是的精神；學(xué)生通過操作一些實驗儀器進行實驗記錄相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)，并加以處理分析，總結(jié)得出結(jié)論，鞏固和加深對理論知識的理解的同時又培養(yǎng)了觀察分析問題、動手操作能力與科研能力[3]。

　　4.2信息技術(shù)在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用——實驗數(shù)據(jù)測量分析處理

　　近代大學(xué)物理實驗中，實驗現(xiàn)象的觀察分析和數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和科學(xué)性是實驗是否成功的關(guān)鍵。以密里根油滴實驗為例，其采用了反轉(zhuǎn)運動法測量了10個油滴分別上升下降2mm的運動各10次，得出大量的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)的處理又非常繁瑣且易出錯[4]。若采用人工計算，耗時又極易出現(xiàn)錯誤。為解決以上實驗數(shù)據(jù)處理問題，實驗中采用VisualBasic6.0編程設(shè)計的密里根油滴數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過VB內(nèi)部程序操縱Excel應(yīng)用程序，運用ActiveX技術(shù)調(diào)用Excel，實驗效率得到大幅度提高。如圖5所示為密里根油滴實驗系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理界面。系統(tǒng)通過應(yīng)用程序快速準(zhǔn)確的對錄入數(shù)據(jù)進行處理，減少手工計算的繁瑣程序，而且節(jié)約時間降低了實驗數(shù)據(jù)處理出錯的風(fēng)險。

　　5信息技術(shù)和物理實驗有效結(jié)合的過程中需要注意的問題

　　物理對實驗的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性、真實性都有很高的要求，信息技術(shù)的應(yīng)用的前提就是要符合物理學(xué)科精確、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶攸c；雖然多媒體課件演示實驗可以節(jié)省課堂時間，但是不能代替實驗操作，要注重學(xué)生的實踐能力，盡可能讓學(xué)生動手操作；信息技術(shù)只是用來輔導(dǎo)物理實驗教學(xué)的工具，使實驗進展更加順利，不能本末倒置[5]。促進學(xué)生全面發(fā)展是將信息技術(shù)應(yīng)用于物理實驗教學(xué)中的最終目的，但學(xué)生自身存在個體差異性，在課堂上，信息技術(shù)的引入要注意學(xué)生的年齡與心理特征等；每個學(xué)生的接受能力不同，所以還要注意適當(dāng)?shù)乃俣炔⑴湟灾v解，照顧到每位同學(xué)。

　　6總結(jié)與展望

　　近年來，隨著社會的進步，我國國力的不斷壯大，教育領(lǐng)域得到快速發(fā)展，科技的進步使教育趨于信息化發(fā)展。在物理實驗教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究精神，使課堂容量得以擴大，現(xiàn)代信息技術(shù)豐富了教師的教學(xué)模式和信息資源，提高了教師的專業(yè)素養(yǎng)，進一步提高了教師課堂教學(xué)的質(zhì)量和學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的效率[6]。信息技術(shù)在物理實驗教學(xué)中一定會有更加廣闊的發(fā)展前景，在不久的未來，物理教學(xué)將會全面朝著素質(zhì)教學(xué)方向前進，信息技術(shù)將會更加全面先進，將會探索出更多更有效的教學(xué)方式，優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)過程，促進學(xué)生全面發(fā)展，培養(yǎng)科技型人才，為國家的快速發(fā)展培養(yǎng)后備力量。

　　參考文獻：

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　　[2]宋國強.信息技術(shù)與高中物理教學(xué)整合的實踐與思考[J].物理教師，2004，25(12)：8-10.

　　[3]潘琦.淺談大學(xué)物理實驗教學(xué)的特點[J].科技資訊，2010，7(10)：2-3.

　　[4]李卓凡.密立根油滴實驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計[J].大學(xué)物理實驗，2010，23(3)：69-71.

　　[5]汪基德.從教育信息化到信息化教育[J].電化教育研究，2011(9)：5-10.

　　[6]孫瑩.初中物理演示實驗中信息技術(shù)的應(yīng)用研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2015.