教学论文：应用信息技术演示辅助物理实验教学

应用信息技术演示辅助物理实验教学摘要：科学技术的发展，促使信息技术更多的融入物理实验教学领域。本文对信息技术作为一种工具，从模拟演示的层面进行了思考，并在实践层面上提供一些案例。一、学科特点物理是一门科学学科，物理从起始阶段就扎根于活生生的认识过程中，历经丰富具体的感知到抽象科学的概括，是一门实验和科学思维相结合的学科。任何物理理论的真理性都要以实验作为唯一的检验标准。在物理学中，物理模型的提出，概念的形成，规律的发现，理论的建立，都有其坚实的实验基础。实验是物理学理论的基础，也是物理学发展的基本动力，许多重要的物理思想就是在物理实验的基础上涌现出来的；观察实验离不开科学思维，科学思维是物理学的生命，实验制定计划与设计方案、观察现象与收集数据、结论的分析论证、评估交流等环节，都必须经过科学思维；同时，经过科学思维得出的物理结论，又必须接受实验的检验。信息技术拓宽了人们获取信息的渠道和范围，极大地丰富了信息资源，使教育本身从目的到内容和形式等都发生了重大变化，打破了教师是单一的、最重要信息源的传统教学模式。二、理论支撑根据美国教育家 Dale“经验之塔”的视听教育理论，认为学习者的经验犹如金字塔，塔的底层经验是最具体、直接的，学习者最易理解；塔的顶端是最抽象的，便于应用，但不易形成；塔的中部是替代经验，易于培养学生观察能力。按照学生的认知规律，教育应从具体经验入手，过渡到抽象，上升为理论，形成概念。针对物理实验的客观存在性、可信赖性，计算机模拟实验的虚拟性，决定了构建适应信息社会的新型实验教学模式，必须以做好实验为主，以作为演示工具的信息技术手段为辅，使静态事物动态化、微型实验宏观化、抽象知识形象化，完成难做实验的仿真模拟、进行物理过程的动态分析，补充物理实验方面的不足。三、新型实验教学实例1.对仪器较小,可视性较差,不利集体观察的实验，在做好实验的前提下，需要用计算机科学动态模拟补充。例如练习使用螺旋测微器测长度时，螺旋测微器仪器小，对刻度的读数存在困难，不利于全班集体观察教学。可先让学生了解螺旋测微器使用规则，再亲自动手转动旋钮，待小砧与测微螺杆夹住物体后，采用仿真传统教学，使螺旋测微器变得栩栩如生、一目了然。课件模拟(如图 1)演示，在大屏幕观看螺旋测微器的读数方法。学生通过两三次的读数练习，掌握了螺旋测微器的读数方法，最后读出物体测量部分的长度。有关其它的较精密而能见度较低的仪器读数教学也可以效仿之。图 32.实验所包含的物理本质不够清晰，同样先要做好实验，再用多媒体技术将瞬时性的实验过程进行动态再现、分段演示、随时定格，便于讲解和观察。如研究平抛运动实例，是运用已学过的匀速直线运动、自由落体运动、运动的合成和分解的知识研究的一个复杂运动的过程。可以采用水平撞击两个静止小球，通过观察做平抛运动小球与做自由落体运动小球同时落地等演示实验完成研究。由于平抛运动实验是瞬时完成，物体平抛运动的轨迹、物体运动过程中的速度、位移等物理量的变化不利学生观察、教师讲解。可在实验后，利用多媒体模拟（如图 2）演示，动态地展示平抛物体的轨迹、速度、位移，各物理量的水平分量、竖直分量的矢量图，增强学生对平抛运动特点的感性认识。这是直接观察演示实验根本无法做到的。3. 实验条件要求很苛刻，一般实验室中难以做出的实验，可用计算机科学模拟（Similation）和视频资源来支持教与学。如定性探究影响电荷间相互作用力因素的验证实验，由于海南空气潮湿，金属小球漏电速度快，操作困难，实验效果差的事实，可以实际介绍实验后，利用多媒体模拟（如图 3）演示和视频资源，让学生更好的体会小球所带电荷量、小球间距离等因素对小球间相互作用力的影响效果。4. 对于实验操作规程禁止的一些事项，完全可以用计算机科学模拟违规操作的后果。如在传统电学实验课时，通常会提醒、禁止学生：不能接错电流表、电压表的正、负极接线柱；测量值不能超越仪器所标明的最大量程；电路接通前，滑动变阻器滑动触头的放置位置；电池组不能短路等事项。面对这禁止、那不可以的许多实验操作规则，学生的好奇心理促使他们跃跃欲试，并乘着老师指导其他同学而无暇顾及的时间里，偷偷地违规操作。这些违规操作，虽然满足了学生的好奇心，提高了学生的学习兴趣，培养了学生的动手能力、创新能力，但是仪器也随之受到损害。利用多媒体模拟（如图 4）演示，创设虚拟仿真环境，既容易满足学生好奇心需求，又可保护仪器，还能把很多传统实验无法实现的效果