运用信息技术,优化物理实验教学

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  摘要:物理教学的重要方法是实验法。由于各种条件限制,有些实验在课堂上师生无法完成或效果不理想,成为教学的难点。为克服这些困难,教师可以通过运用信息技术来优化物理实验过程。
  关键词:信息技术 物理实验教学
  物理是一门以实验为基础的科学,它的概念与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。因而学生在学习物理时,就必须简单地重复这个过程,通过实验,观察物理现象,进行分析、理解,从而由感性认识上升成为知识。由于种种条件限制,课堂的实验过程不可能和科学家的探究过程完全一样,总会存在各种缺陷,阻碍了学生的学习。信息技术刚好为克服这种缺点提供了帮助。信息技术在物理实验教学课程中的最基本应用就是给学生展示真实物理实验过程,让学生观察得更清楚、更细致,从而使学生更容易理解要学习的物理知识。信息技术作为呈现教学内容的重要工具,通过信息技术与物理实验整合,可以突破常规实验仪器的局限性,对那些难以观察到的、复杂的实验进行模拟和提供帮助,成为常规实验的必要补充,从而更加充分地发挥物理实验教学的优势,有助于学生更加直观地发现物理规律、更加容易地获得物理知识。
  信息技术可以使不可能在课堂上演示的物理实验成为可能
  物理中有些知识,它所涉及的实验在课堂上是不可能完成的。如果单凭教师的口说笔画,学生是很难理解的。这时就要用到信息技术,根据科学家、专业人员研究过程的影音录像的资料,对教学中所不能达到或不能完全体现的部分进行再现,使教学活动在很大程度上脱离物理空间、时间的限制。如在“内燃机”一节,学生往往对内燃机的四个冲程的知识理解不透,特别是做功冲程。教师又不可能在课堂上弄一汽油机来做实验给学生观察,即使教师真地做了,学生也观察不到汽油机工作时的内部情况。为解决这一难点,教师可以利用信息技术通过课件来逐一、有序地展示这四个过程,认识每一冲程的机器结构特点,特别是通过图像的颜色变化、范围变化,学生更容易理解做功冲程中的能量转换。
  特别是在关于微观世界、宇宙空间的物理知识,运用信息技术制作课件,再现、概括、补充或模拟物理实验过程,可以实现物理实验中有危险而不能、也不现实去做的实验。如“开发新能源”一节中的核裂变、核聚变、核反应堆,只能借助信息技术通过课件对实验进行展示,加入声音、色彩、和与之形成对比的环境现象使之更加逼真,让学生犹如身临其境,感受到核能的巨大威力。这就使原子核方面的知识形象化了,学生更容易理解。
  信息技术可以让瞬间的物理实验变为长久
  在物理课堂的演示实验中,由于受到实验仪器本身的限制,有些实验现象往往很快消失或者不清晰,容易造成学生的观察不到位或者不清楚,难以形成鲜明丰富的表象。借助信息技术通过课件可以有效地解决这一问题,从而优化学生的学习过程。例如,在讲解“让信息飞起来”这一节内容时,学生虽然已会使用移动电话,但并不能理解它所包含的物理知识。由于电磁波的傳播速度很大,信息的传递是在瞬间内完成,使用常规实验仪器(如:电磁波的发射、接收仪器)进行实验时,学生根本无法观察到信息传递的过程以及所发生的变化,因此有必要在上述的实验之后,又采用借助信息技术通过课件进行试验再现。通过课件中的实验来缓慢演示,将过程更清晰地展现在学生面前。学生就会觉得这一过程非常直观、生动,对知识的理解就更容易、更深刻。相同的实验还有“光纤”,教师可以在课堂上真实地完成实验,学生也能观察这实验的“皮毛”:到光从光纤的一端进去,从另一端出来,但观察不到实验的本质:光在光纤中不断反射传播过程,也就不能掌握到这一知识的实质。教师可以在这基础上应用信息技术展示课件:光在光纤中不断反射前进,学生就看得直观、学得容易,也为高中学习“全反射”知识打下基础。对于现象不易观察或用肉眼不能观察的实验,可通过信息技术通过课件进行实验再现、反复观察,它的最大优势在于可以反复进行,给学生提供更多的观察实验过程机会,从而促进对物理知识的学习。
  信息技术可以化静态现象为动态
  有些物理实验现象并不是稳定不变的,而是连续变化的,更难的是在实验过程中某些物理量的变化并不是朝一定方向。这就要求学生有丰富的想象力。为克服学生想象力的缺失,帮助学生在头脑中建立起动态的画面,教师在黑板上作出动态变化过程,但不够形象,又浪费时间。信息技术可以突破这种实验难点,把渐变的物理量动态地展现出来,防止学生因缺乏想象力而形成思维障碍。如在学习“发电机原理”时,对于线圈在磁场转动一周时两根导线运动方向和产生感应电流方向,学生都会混洧不清,难于理解。那么教师可以先进行真实实验,然后展示运用信息技术制作的课件,利用课件中表示方向的箭头的伸缩和旋转地连续变化,学生可以非常直观地观察到两个方向各自的变化规律,认识到交流电的产生过程。这种先实际实验后课件模拟的方法可以让学生既学的容易,又觉得可信。这样,学生在实验的感受性认识的基础上,运用过去学习的相关知识进行理性分析后,就会提炼出一个形象的、连续的鲜明的物理知识。
  信息技术可以加快实验数据的处理
  在一些物理实验中,由于中学所用仪器的限制和学生测量的误差,得到的实验数据和物理规律有较大误差,学生处理实验数据会花费很多时间,在一节课的时间内无法完成。教师可以采用信息技术,利用实时监控,实时测量、数据处理、图像处理等手段对实验数据进行整理,并对实验结果进行分析,总结出物理量所满足的规律。如在学习“欧姆定律”时,先让学生用常规仪器按传统实验方法进行分组实验。在学生测量、记录实验数据后,此时教师可利用信息技术设计的课件来及时快速地处理实验数据,突出定律中的正比、反比关系,还可画出I-U图像和I-1/R图像。这种“趁热打铁”的处理方法使学生对该实验有了一个清晰完整的认识,不会因为时间差而形成学习物理知识的障碍。
  教师利用信息技术来突破常规实验仪器的局限性,扩展了传统的物理仪器的功能,优化了物理实验过程,赋予物理实验新的内容,可以激发学生的兴趣,拓展了学生的视野。所以我们应当充分发挥信息技术的优点,对那些难以观察到的、复杂、困难的实验进行再现,为新知识的学习提供帮助,成为常规实验的补充。
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