借助信息技术提高初中物理演示实验教学的深度

在科学技术飞速发展的社会背景下，信息技术被广泛应用在社会各领域，且现阶段“互联网 + 教育”也成了教育改革的主流趋势，运用资源丰富、技术新颖的教学手段给学生带来新的学习体验。在这种形势下，初中物理也要积极进行信息化建设，基于“互联网 +”的要求进行线上教育资源的开发，构建“传统课堂”与“在线课堂”并存的教育格局，发挥线上教育和网络资源的优势，搭建更适应时代潮流的线上教学平台。在初中物理教学中，演示实验是帮助学生理解物理概念的重要手段，即通过观察实验操作过程和所生成的物理现象，在理实结合中加深对物理知识、物理规律的理解。教师将信息化教学手段运用演示实验中，可以突破实验环境、条件、空间、时间等方面的限制，把一些不易操作的物理实验生动形象地呈现出来，以便于学生更细致地观察实验过程和物理现象，进而提高学习深度。

一、提高初中物理演示实验教学深度的关键点

（一）创设“真”情境，提出“真”问题

义务教育物理课程标准提出要在教学中将浅层学习转化为深度学习，使学生在掌握基础理论知识的同时，能够深入理解物理概念的本质，并在迁移运用中提升应用能力，构建更完善的知识框架。基于初中生抽象思维薄弱的特点，教师需要利用问题情境诱发学生的深度学习意向，即借助生活化的问题情境激发学生兴趣，创设“真”情境，提出“真”问题。在问题情境中，利用“情”使学生愿意主动进行课程内容的学习，利用“境”为学生创设学习学科知识的必要条件，从而在问题与情境的搭配中，使学生能够将已有生活经验和物理问题联系起来，认识到物理知识源于生活又应用于生活。

（二）完善实验过程，促进学生形成高阶思维

相较于其他文化课来说，物理教学内容中没有妙趣横生的故事和色彩丰富的图画，而是晦涩难懂的概念、公式与符号，更需要教师注重培养学生的物理思维能力，从而引导学生从客观、理性的角度去发现问题、分析问题和解决问题。在基于深度学习的物理演示实验教学中，教师需要完善实验过程，并有意识培养学生的敏捷性思维、逻辑性思维和批判性思维，使之以思维能力为依托获得科学探究素养的发展。信息技术在完善实验过程上有突出效果，在数字化教学手段的支持下，既能够构建虚拟实验设置完美的实验条件，又能够在动态与静态的转化中提高学生的分析能力，由此来促进学生形成高阶思维能力。

二、初中物理演示实验教学中信息技术的应用优势

（一）初中物理演示实验概述

演示实验是指教师通过实验的方式将物理现象直接呈现给学生，激活学生的视觉感知让其进行观察与思考，并结合教师对其中物理知识的讲解，建立概念、认知规律。演示实验是初中物理教学中最重要的组成部分，其不仅具有呈现物理现象的作用，还能够演示实验的操作步骤，以起到培养学生实验操作能力的效果。在演示实验中，教师要结合教学需求，利用物理仪器、实物进行实验演示，包括在课堂上所出示的模型实物、用投影教具等进行操作演示、放映物理录像片、电影片等进行实验教学。初中物理实验教学主要分为演示实验和操作实验两种，其中演示实验侧重于从中引出物理知识的讲解，通过调动学生感官的方式使之头脑进入快速运转的阶段。

（二）信息技术在物理演示实验中的应用优势

纵观初中物理教学实践，由于课程内容存在的一些物理概念以完美的实验环境为基础，在进行演示实验时由于受到客观条件的限制，往往难以呈现出精确的实验结果，因此，部分教师在教学这些内容是会按照教材对学生进行语言讲述，却导致学生无法直观地从实验中获取信息。信息技术的合理运用可以解决这一问题，因电子设备中有许多物理实验教学软件，教师可以将这些难以真实操作的实验创设为虚拟实验，让学生可以直接观察实验的过程与生成的实验现象，进而从中获取物理知识、物理概念与物理规律。另外，信息技术支持下还可以将演示实验制作为微课视频，提供给学生辅助他们的课前课后自主学习。

三、信息技术对初中物理演示实验教学的主要作用

（一）运用信息技术丰富实验素材

课程资源是保障课程实施的重要条件，在新课改的深入推进中，不仅要进行教学理念的优化和教学模式的创新，更要注重课程资源的开发与建设，以更丰富的教学内容提高学科教学深度与广度。在信息化背景下，课程资源的开发内容与形式愈加丰富，利用网络资源和智能终端进行课外教学资源的搜集与共享。在初中物理实验教学中，教师可以借助信息技术搜集更丰富的实验素材，从网络资源中下载一些精品课件和实验微课，或是在搜集素材后自行制作更符合本校学生认知特点的教学视频，尤其是要注重生活化素材的运用。通过引入大量的感性材料，适应学生的形象思维方式，激发他们的学习兴趣。

（二）运用信息技术演示物理微观世界

物理学是一门自然科学，注重于研究物质、能量、空间、时间，尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。其中包括许多微观层面的内容，像是原子与分子、微观粒子等无法直接观察来认识的物理知识。在进行这部分内容的演示实验教学中，便可以借助信息技术来放大微观世界，可以通过 Flash 动画模拟演示微观物理世界，让学生直接捕捉到微观的物理实验现象。如：在扩散实验中，学生能够很清楚地观看到红棕色的二氧化氮气体在空气中扩散的宏观现象，却无法观察到分子运动的微观现象，这时便可以借助 Flash 动画让学生进行微观扩散的观察。

（三）运用信息技术处理图像与数据

在初中物理实验教学中，需要学生观察实验过程并做好数据记录，以图像或表格的形式呈现出来作为进行物理现象推理分析的依据。然而这些图像、数据比较复杂，如果用纸笔计算，会浪费时间，也不易保证图像与数据的准确性。鉴于此，教师可借助信息技术来处理实验中得出的图像和数据，无论是计算速度还是图像处理软件，都高效率且准确性高，可以避免学生浪费无意义的时间，从而将课堂重点保留在物理概念的解读中。并且，信息技术的直观呈现方式更易于学生观察物理现象的变化情况，从而达到提高学生分析速度、提升教学效率的目的。

四、借助信息技术提高初中物理演示实验教学深度的策略

（一）利用信息技术，创设生活情境激发学生探索兴趣

信息技术最直接的作用就是其拥有丰富多样的网络资源和生动形象的可视化教学手段，在创设教学情境上有突出作用。兴趣是使学生产生主观学习动机的源泉动力，在教学伊始阶段，教师可利用信息技术的可视化特征来创设情境，由此来激发学生对生活中物理现象的探索兴趣。相较于直接进行物理概念的讲解来说，创设生活情境并引出实验实验这种教学方法能够激活学生的认知冲突，让他们发现生活现象中的物理问题，然后便会带着解决问题的目的去认真观看实验过程。

例如：在学习“声音产生与传播”这课时，教师在课堂伊始利用多媒体播放视频片段，让学生观看“壮族会鼓习俗”这项民间娱乐活动的视频，从会鼓表演中感受鼓声撼动四面八方的壮烈景象，然后从中引出“物体敲击发声”的生活化物理知识。接下来，播放演示实验的微课视频，让学生观察音叉发声时叉股在振动，握住振动的音叉则声音马上停止，再播放古筝演奏的视频，在演奏结束后通常会抚住琴弦让其静止。通过创设情境和播放演示实验，学生能够从生活现象中抽象出物理知识，并结合生活经验更好地理解其中包含的物理原理。

（二）利用信息技术，使得抽象化物理实验变为直观化

物理学科的特点是抽象性强，需要学生在学习过程中具备较强的逻辑推理能力和抽象思维能力，物理实验教学便是培养学生的观察能力、推理能力和探究能力的重要途径。初中生正处于具象化思维习惯向抽象化思维能力过渡发展的阶段，更倾向于借助具象化思维认识理解新事物，演示实验便符合这一特点，通过构建直观的实验帮助学生建立抽象概念与具体物理现象的联系。在信息技术的的支持下，可以充分利用视频、图片、录像等方式，将抽象化的物理教学变得更加直观清晰，便于学生轻松地理解物理知识。

如：在“滑动变阻器”演示实验教学中，由于“电流”难以直接在实验中观察到，在进行实物演示实验操作中更考验学生的想象力和抽象思维，为了防止出现因学生逻辑思维薄弱而导致的学习效率较慢的问题，教师便可利用信息技术制作模拟动画，将抽象化的物理实验变得更加直观可视。教师可以在 Flash 动画中模拟实验过程，并将电流流动过的滑动变阻器设置为红色，由此来让学生更确切地认识到电流的路径。如此一来，学生便可以从实验过程中得出这部分的概念性结论。

（三）利用信息技术，将瞬间物理现象转化为定格分析

在物理教学中，有一部分为物理实验是在瞬间完成的。在进行常规的物理演示实验时，学生需要靠肉眼去观察实验过程与所产生的物理现象，而这种瞬间完成的物理实验是难以靠肉眼观察清楚的。这便需要教师需要想方设法地将这种实验进行慢放、拆分处理，使学生可以更详细地进行观察与思考。信息技术便具有这一妙用，其有着慢镜头、暂停等功能，教师便可运用这种方式展示演示实验，将瞬间物理现象转化为定格分析，以提高教学质量。

例如：在进行“机械能转化”的实验过程中，验证动能和弹性势能相互转化的过程便是在瞬间完成的，实验过程较短，不利于学生的观察分析。教师便可以在操作演示实验时将实验过程用手机录制下来，然后上传到电脑，利用电脑中的视频播放软件，慢放整个实验反应的过程，或是对学生不理解的部分进行定格加以详细讲解，由此来帮助学生更详细地了解实验现象，并结合相关知识进行推理分析与结论总结，进而掌握相应的物理规律和物理知识。

（四）利用信息技术，将物理动态变化转化为静态分析

深度学习视野下的物理教学更强调学生对物理概念的迁移应用，不仅要能够理解物理概念的解释，更要学会如何借助概念分析拓展性的变式问题，如此才能达成深度学习目标。物理演示实验是呈现了一个动态变化的过程让学生进行观察、推理、分析与总结，但在深度学习视野下，除了要利用物理实验现象的动态变化来吸引学生注意力，还需要将运动进行静态化，进而使得学生在静态的形式下，分析物理规律，达成对物理概念的深度解读。

以“机械能转化”教学为例，这个实验主要研究了单摆对动能、重力势能的相互转化，研究动能与物理的质量、运动速度的关系，以及重力势能与物体的质量、高度的关系。单摆实验中可以观察到小球摆动从最高点到最低点的过程，虽然能够完整观察动态变化过程，但为了进行知识的深度解析，则需要借助信息技术将这一过程拍摄成照片，让学生从静态分析中进行正确的计算、分析，得出“动能转化为势能时，动能减小势能增加；势能转化为动能时，势能减小动能增加”的结论。

五、结语

总而言之，在教育现代化战略目标的推进中，促进信息技术与教育事业的紧密融合已然成为主要趋势，信息化教学手段给课堂教学提供了诸多便利，主要体现在知识可视化、教学趣味化、资源拓展化三方面。加强初中物理演示实验教学，可以培养学生的观察能力、科学探究能力。但在具体进行物理演示实验教学时，部分实验难以直接在现实生活环境中进行精细化操作，或是当学校缺乏相应的实验设备时，便可以采用信息技术作为辅助手段，创设虚拟实验帮助学生更详细地观察实验过程。由此出发，教师可以运用信息技术创设生活情境激发学生探索兴趣，使得抽象化物理实验变得直观，并且在进行物理实验的讲解时，可以利用实验软件的定格技术对实验现象进行精细化分析，如此可以更突出物理演示实验的教学效果，帮助学生理解抽象复杂的物理概念。

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