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1、浅谈信息技术在物理实验教学中的应用随着社会的进步，以网络和多媒体技术为核心的信息技术已成为当今时代的重要标志，并渗透到社会的各个领域，成为拓展人类思维的创造性工具。从教育教学来说，信息技术为教学手段的现代化创造了前提条件，特别是计算机技术的日臻完善为多媒体教学的实现提供了物质基础。计算机辅助教学有其无可替代的优越性，然而计算机辅助教学工具的固有局限性也决定了其在辅助中学物理实验教学中不可避免地存在一些问题。本文是笔者对信息技术与物理实验教学整合的认识与实践的初步总结。一、中学物理实验教学的现状传统的物理教学以学生掌握和巩固知识为目的，对实验在知识、能力、方法、情感态度与价值观等综合科学素质教育
2、中的重要作用认识不够，因此实验教学基本上以教师为中心：演示实验教师做、学生看；分组实验则让学生按教师设计好的方案进行，缺乏独立思考和创造性活动。而按照新的课程理念，演示实验应该重视学生参与，随堂实验、学生分组实验则要尽量采用探究式，让学生真正进入科学学习的状态，扮演研究者的角色。这就要求实验不能只限于教科书规定的有限几个，而要根据探究活动的需要，让学生尽可能多地在实验室活动，为他们创造接触和熟悉各种仪器设备的机会；学生可以尝试自己设计实验、选择仪器、收集数据、归纳并总结规律。信息技术与物理实验教学整合，可利用视听资料、网络资源等加强实验教学与社会、生活、科学技术之间的联系，信息技术的交互性和超
3、文本链接优势，又为“师生互动”提供了可靠的保证。在实验的不同环节，信息技术都可发挥独特的作用：在观察环节极大地扩展实验的可视性和可重复性，在数据采集环节使物理量的测量不但简单方便，而且精度提高，在数据分析环节则让学生从机械、繁琐的数据处理过程中解脱出来，投入更有创造力的方面。因此，借助信息技术的优势可以实现物理实验教学的新要求。二、信息技术在实验教学的应用 实验课不仅要让学生记住实验步骤和相关结论，更为重要的是要使学生透彻理解并且完全掌握产生实验结论的过程。由于受到常规实验仪器本身的限制，传统演示实验效果常不如人意。信息技术作为演示的工具，可使静态事物动态化、微观现象可视化、抽象知识形象化，完
4、成难做实验的仿真模拟、进行物理过程的动态分析。信息技术作为演示工具，主要应用在以下三方面： 、实验现象基本清晰，但实验过程所反映的物理规律比较抽象，学生理解困难。对此，要在做好实验的基础上应用信息技术叠加分析性信息，为学生搭建由形象思维迈向抽象思维的“桥梁”，使学习者更深刻地理解客观物理规律及其应用。如做透镜成像规律实验时由于常规实验仪器蜡烛在光屏上所形成的像随着物距的变化而变化这一现象不明显，有不连续和不能显示光路的缺点，致使学生对透镜成像的特点不易理解。若采用多媒体课件模拟演示实验，演示焦距的改变、比例尺改变过程中物距、像距和像的变化情况，就能把几何光学有关透镜成像的问题准确、动态直观地演
5、示在学生面前。还可将凸透镜变为凹透镜，观察实验结果的改变，并让学生参与提出问题、实验观察和分析总结的全过程，使整个模拟演示实验过程流畅直观。学生再使用传统实验方法动手操作，通过比较，他们就有了清晰完整的认识，易于记住透镜成像的规律和特点。如简谐运动中弹簧振子的振动实验，学生很难同时观察到回复力、加速度、速度和位移等物理量在四个运动过程及五个关键时刻的大小和方向，这是教学的难点。而采用课件模拟，就可调节振动频率或者使其暂停，便于对四个矢量的大小、方向变化进行分析，也可重复选择观察任意一个物理量的周期性变化，有利于学生建立简谐运动完整的物理图景。 2、实验所包含的物理本质不够清晰，需要用动态模拟予
6、以补充。如“波的叠加”、“波的干涉”、“平抛运动”等实验。以教学“平抛物体的运动”为例，教科书用一幅频闪照片来显示两个小球同时平抛和自由下落的情况，让学生比较，发现它们在水平方向的运动不同，但竖直方向上的运动是相同的。由于这一方法未能具体表现平抛小球在各个点的分运动状态，学生理解掌握闪光照相所揭示的规律，把握公式的物理意义仍感到比较困难。如果我们借助仿真物理实验室，利用动态模拟演示，就能使学生更好地理解这一知识。 3、是在一般实验室中不可能做出的实验，可用计算机科学模拟和视频资源来支持教与学。在做布朗运动这个实验时，采用显微镜将悬浮于液体的布朗颗粒的运动情况用数字投影仪投影于大屏幕上，将其视频
7、图像输入多媒体电脑中。学生通过大屏幕观察分析大量分子对大颗粒和小颗粒的碰撞、运动及其结果，并用自己掌握的简单信息技术手段将此过程及运动轨迹描绘出来。这样的引导探究尝试，改变了过去空洞描述的缺陷，促进了教学的互动，调动了学生学习的积极性。同时，也将这样一个抽象的概念清晰、直观、具体地印入学生的脑海。这样的例子还可举很多，比如一些涉及微观世界和肉眼看不见的物质的实验：粒子散射实验、原子核衰变、链式反应、电场线、磁感线、机械振动的振动过程等。这些实验有的本身是运动的过程或受实验条件限制使实验现象不明显的实验，利用计算机进行动画模拟实验，问题就会迅速得到解决。通过信息技术与物理实验整合，可以突破常规实
8、验仪器的局限性，对那些难以观察到的、复杂、困难的实验进行模拟提供帮助。三、在现代技术条件下优化物理实验教学的几点思考转变物理实验教学观念教学过程是人与人的活动过程。学生是学习的主体，学生对授课的接受程度、参与程度是教学效果的直接体现。因此，在物理实验教学中，应自觉地把学生置于既是认识的主体，又是实践主体的地位上。围绕学生全面发展这个中心，改变教师的教学方式。利用网络等多媒体课件，将单纯的说教变为情景的熏陶，通过图文并茂的方式给学生提供知识信息，正确引导启发学生去探究、去思考、去提炼，调动学生的学习积极性，使学生主动地参与到教学过程中来。在教学活动中，网络媒体是教师教学的辅助工具，是学生学习、认
9、知的工具和对象，是学生学习过程中情感激励的工具。学生是学习的主体，教师是学习情景的创造者，学习信息资源的提供者和正确引导者，同时也是学生学习的合作者。、有效使用物理常规实验与课件模拟实验物理学是以实验为基础的科学。物理学中的概念和规律都是人们从生产、生活实践和实验中抽象、概括而积累下来的知识。中学物理实验教学以培养学生的实践能力和创新精神为目标，以学生掌握课本中学生实验所包含的实验方法和手段为重点，以学生掌握物理知识、形成能力为最终目的。而学生对物理概念和规律的认识、理解和掌握往往依赖于对物理现象的真实感知，这一过程只有依靠真实的物理实验过程才能实现，因此有条件完成的实验应该先进行实验的演示，
10、或让学生亲自动手实验，给学生提供一个感性认识的基础，然后，适时切入课件，对实验进行模拟，使连续或瞬间的物理过程变得有序和可控，引导学生对实验现象进行分析和抽象。但是要特别强调的是，物理概念和规律都是来源于生活、生产实际和科学实验的。模拟得再好的多媒体课件都不可能代替实验室内的传统实验和演示实验，它只能起到辅助教学的作用。如果盲目地追求多媒体课件的运用，反而会适得其反。如有的教师在讲全电路欧姆定律时，本来实验就能够很好地说明电路中的电流和电阻之间的关系，却非要做成课件：在屏幕上放映通过改变电阻使其电流自动变化，去说明电路中电流和电阻间的关系。这样，学生会认为这些变化是教师人为做出来的，不一定是真
11、实的。这说明，只有合理地把信息技术与物理实验教学整合，使实验教学上升到一个新的层次，才有助于学生发现规律、获得知识，提高学生的科学文化素质和实验技能。课件作为物理实验过程的再现、概括、补充或模拟，实现物理实验和课件模拟实验的优势互补，能充分体现物理实验的教育教学功能。值得指出的是，对于一些抽象的理想实验（ 如说明牛顿第一定律的伽利略理想实验），外太空中的完全失重实验，难以观察的实验（ 如电场线、磁感应线的空间分布， 回路中自由电子的振荡过程），有危险而不能也不现实去做的实验（如核爆炸、核反应堆），在现有实验条件下，无法对他们进行实验演示，借助多媒体对实验进行模拟展示是可行的。在物理实验教学中原
12、创性实验的基础地位不容置疑，课件模拟实验只能是学生学习、认知的辅助工具。用课件来取代物理实验是不可取的。、正确把握物理实验教学中教师的主导作用与课件的辅助作用随着现代教学媒体不断完善和发展，计算机超文本、超链接特性广泛应用于教学活动中。教师运用自己的智慧制作出了许多优秀的课件，在教学活动中，老师只需要点击鼠标，就可以按课件固化的教学过程来指挥课堂教学。这种用课件来代替教师的做法是不可取的。任何教学活动，都是师生相互作用的过程，在这一过程中，教师应该根据学生不同的实验情况和不同环境，适时调整教学过程和教学计划，对教学信息进行有效调整和引导。在物理实验教学中，教学过程应该充分体现对物理实验的探索性，师生共同讨论的合作性和学生思维的独立性，这个过程不只是传授知识，还有方法的启示、能力的培养，这是任何现代教育媒体都不可代替的。每一堂优秀的课例，都离不开教师成功的调控和主导，课件不可能替代教师的主导作用。最优秀的课件也只能在突破难点、强化重点，帮助学生掌握知识体系的过程中起辅助教学的作用。总之，为了适应时代发展，我们每位物理教师要努力提高自身素质，转变教育观念，改进教学方式，将传统物理实验教学和现代教育技术有机结合。只要我们积极行动起来，将教师的教学方式和学生的学习方式与时代发展紧密联系起来，物理实验教学的明天将会有更大的突破。