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信息技术促进高中物理实验教学初探
  发布者:学科专家   来源:上海物理教育网  发布时间:2014-07-09

  摘 要:信息技术在物理实验教学中发挥着越来越重要的作用。通过多媒体CAI进行演示实验,不仅增强了学生的感性认识而且提高了实验的精度。借助于通用软件如EXCEL和数字信息系统实验室对物理数据进行分析和研究,还有助于培养学生的化学推理和归纳总结能力。

  关键词:实验教学 数字化 信息技术 整合

  信息技术与物理实验教学整合,实现了实验手段多样化和现代化,能够创建有利于引导学生主动学习的课程实施环境,提高学生自主学习、合作交流以及分析和解决问题的能力。

  一、有利于学生获得直观体验

  传统的物理实验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中的重要作用认识不足。实验教学基本上是以教师为中心演示实验,教师操作,学生观察,教师引导学生总结物理规律。由于课堂的时间和空间的限制,以及实验仪器、实验设备的性能制约,多数演示实验的操作过程以及物理现象可见度较低,无法让全体学生同时获得有效的刺激,难以形成直观的感性认识。

  新课程理念重视学生对物理实验的理解。演示实验,不仅要求学生关注所观察的实验现象,同时要求引导学生理解该物理现象是用来说明什么问题和怎样说明问题的、了解实验装置的工作原理。学生分组实验,要求学生明确实验目的、理解实验原理,设计实验,独立操作,重视学生实验技能的提高,使学生能正确使用高中物理实验中的仪器和工具,获得准确的实验信息,避免刻板的技能训练,以适应对技能要求的不断变化。实验是了解、研究自然规律的重要方法,是信息获取、信息演绎、归纳的过程。演示实验鼓励学生参与其中,获得直接观察经验,体验物理规律的发现过程;学生分组实验采用探究式教学,根据探究活动的需要,增加学生在实验室的活动,练习使用各种实验仪器、实验设备,尝试实验设计,收集实验数据并归纳、总结实验规律。

  二、有利于学生探究物理本质

  1.动画模拟与真实实验相结合。

  在传统实验的基础上,可利用实验模拟动画,展示实验现象发生的全过程,利用交互功能控制过程的进行,强化观察主体,引导对物理现象的分析,增强实验效果;可应用信息技术叠加分析性信息,搭建形象思维与抽象思维的“桥梁”,使学习者更深刻地理解客观物理规律及其应用。在“平抛运动”的教学中,利用实验演示平抛运动的物体和做自由落体运动的物体同时开始运动、同时落地,得出平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动的结论,现象不明显,结论的得出略显牵强。而利用Flash动画模拟、重现运动过程,过两个小球连一条直线,使直线随小球一起下落,放慢动画速度,发现直线始终保持水平,学生自然、合理地接受了实验结论。

  2.利用动画技术模拟无法用传统实验演示的物理现象、物理过程,创设生动形象的物理情境。在“波的形成和传播”的教学中,仅利用绳波的演示,学生很难发现质点的运动与波的传播的关系。而Flash动画演示,绳子被形象地分解为一个个质点,动画模拟波的形成和传播、质点的运动,清楚、直观地演示质点的运动与波的传播的关系,在教学中起到事半功倍的效果。

  3.模拟实验规则不允许操作或进行的技能训练。模拟物理实验不受实验一般规则的限制,学生可自由地进行模拟实验的“操作”。在虚拟物理实验室中利用相关课件,可让学生在网络环境中去独立“操作”。例如观察课件所模拟的电流表或电压表的接线柱接反、测量值超过了量程、电源短路等误操作情况下发生的现象,既保护了仪器又规范了学生的操作习惯。虚拟实验室为学生提供了全方位的、开放性的操作环境,如学生在虚拟场景中拆解游标卡尺,练习测量(如测量圆柱的直径、圆桶的深度和内径等),根据得到的反馈信息(测量方法和读数)进行针对性训练,完成了对游标卡尺的结构、测量方法及读数的意义建构。

  三、有利于实验数据的统计分析

  信息技术能使实验信息处理高速化和智能化,一些通用软件(如Excel)的数据处理界面非常接近实验数据的分析方式,数据以图表的形式显示,有利于分析实验数据。如测定电源电动势和内阻的实验,用记录表中的数据创建Excel数据表,生成点线图,有助于学生发现相关物理量之间的关系。

  DIS可以替代打点计时器、弹簧秤、温度计、压强计等仪表,可以测量传统仪表无法测量的物理量,如测量瞬时速度(光电门)、磁感应强度(霍尔传感器)、微电流(微电流传感器)等。替代不是简单的功能重复,而是测量范围的扩展,是测量精度、速度的提高,是对电磁学实验中暂态现象的观察与记录。

  信息技术与实验教学整合,发挥传统实验与信息技术各自的优势,优化实验教学过程,促进学生学习并应用信息技术解决实际问题,能够突出学生主体地位,有效培养学生的学习能力和综合素质。

 

 
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