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信息技術(shù)在物理實(shí)驗教學(xué)中的應用論文
摘要：近年來(lái)，隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步，教育領(lǐng)域得到快速發(fā)展，并使教育趨于信息化發(fā)展。在物理教學(xué)中，大部分的物理知識規律的講解都需要經(jīng)過(guò)實(shí)驗的形式讓學(xué)生理解，實(shí)驗是開(kāi)展學(xué)習研究物理知識規律的重要方法及途徑。通過(guò)信息技術(shù)的應用，可以將在實(shí)際實(shí)驗條件下難以實(shí)現的重要實(shí)驗通過(guò)多媒體設備展現出來(lái)，打破實(shí)驗條件的局限性，提高課堂演示效果。本文論述了現代信息技術(shù)在物理實(shí)驗教學(xué)中的應用及其所發(fā)揮的重要作用。
關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；物理實(shí)驗教學(xué)；應用
信息技術(shù)是用于處理信息、管理信息所采納的科學(xué)技術(shù)的總的稱(chēng)謂，簡(jiǎn)稱(chēng)IT。其定義根據所應用的領(lǐng)域、層次及目標的不同而具有多種不同的表達。此文所指的信息技術(shù)是在教育教學(xué)過(guò)程中所應用到的信息技術(shù)，是學(xué)生及教師在獲取信息、管理信息、使用和傳播信息的過(guò)程中，為了提高學(xué)習效率和教學(xué)質(zhì)量所用到的以各種以計算機和多媒體設備為核心的信息技術(shù)。物理是自然科學(xué)學(xué)科中最為精密的一門(mén)學(xué)科。學(xué)生對大多數物理知識規律的認識都需要通過(guò)具體的實(shí)驗或是借助日常生活中的經(jīng)驗來(lái)理解，在物理教學(xué)中，讓學(xué)生親自參與到實(shí)驗中去學(xué)習總結物理規律或是教師借助課堂時(shí)間演示實(shí)驗幫助學(xué)生理解認知物理規律，可以使物理知識更加容易地被學(xué)生接受；讓學(xué)生從聽(tīng)實(shí)驗方法、看實(shí)驗過(guò)程、記實(shí)驗結果的學(xué)習方式轉變成親身體驗、動(dòng)手操作實(shí)驗的合作自主探究的學(xué)習方式，促使學(xué)生參與到學(xué)習中，讓學(xué)生體會(huì )到學(xué)習的樂(lè )趣，提高學(xué)習物理的積極性，并且還培養了學(xué)生的觀(guān)察能力和動(dòng)手操作實(shí)踐能力，對學(xué)生全方位素質(zhì)發(fā)展具有深刻長(cháng)遠的影響。
1在初中階段物理實(shí)驗教學(xué)中信息技術(shù)的應用
1.1初中物理實(shí)驗教學(xué)的特點(diǎn)
在初中階段，物理課堂教學(xué)多以演示實(shí)驗的形式讓學(xué)生直觀(guān)地認識物理概念和規律，并讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗驗證實(shí)驗規律來(lái)加深對知識的理解。對于初中生來(lái)說(shuō)，他們剛接觸到物理，這一階段的學(xué)生思維活躍，好奇心求知欲強，愛(ài)動(dòng)，具有一定的抽象思維能力，但是還需要借助具體的事物支持，讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗既可激發(fā)其學(xué)習物理的積極性，又可引導學(xué)生形成嚴謹、實(shí)事求是的人生態(tài)度與價(jià)值觀(guān)。
1.2信息技術(shù)在初中物理實(shí)驗教學(xué)的個(gè)例分析——《分子熱運動(dòng)》
《分子熱運動(dòng)》是人教版初中三年級的物理知識，其中包含了分子的擴散現象、分子動(dòng)理論、分子間的相互作用力等內容[1]。微觀(guān)世界的分子較為抽象，而初中生的抽象思維能力又比較弱，所以在教學(xué)過(guò)程中，教師為了讓學(xué)生更深刻地了解微觀(guān)世界的分子，盡可能通過(guò)教學(xué)媒介將微觀(guān)世界中的分子直觀(guān)地表達在學(xué)生面前。課堂程序如下：
2回顧及拓展
2.1知識回顧
首先，課堂教學(xué)的第一個(gè)環(huán)節回顧物質(zhì)的構成，那么分子的講解可以利用多媒體把分子以圖片的形式展示在學(xué)生面前，構建物理模型，由抽象到具體，微觀(guān)到宏觀(guān)，幫助學(xué)生清晰的認識到物質(zhì)是由分子組成。圖1為分子模型。
2.2創(chuàng )設情境，引入新課
在分子的擴散現象這一內容的教學(xué)時(shí)，實(shí)驗的方式可以讓學(xué)生更容易理解掌握。但一節課只有有限的45分鐘，那么，用多媒體播放實(shí)驗錄像就打破了課堂上對時(shí)間的限制，增大了課堂容量，讓結論更加清晰易懂。而且運用Flash動(dòng)畫(huà)可以讓學(xué)生全方位的更加清晰的看到整個(gè)實(shí)驗過(guò)程，照顧到每位學(xué)生，使學(xué)生更易理解，且印象深刻，而且節約課堂有限的時(shí)間，豐富學(xué)生知識，增加課堂容量。例如講解硫酸銅和水的擴散現象，如圖2所示最左邊的圖中沉在量筒下部的是密度比水大的硫酸銅溶液，與水有一個(gè)非常清晰的界面，放置一段時(shí)間就會(huì )發(fā)現這兩種溶液混合均勻，這段時(shí)間比較長(cháng)，若在課堂演示此實(shí)驗，在寶貴的45分鐘課堂時(shí)間肯定不能觀(guān)察出明顯的硫酸銅和水的擴散的實(shí)驗現象。利用多媒體播放記錄硫酸銅和水的擴散現象的圖片，將物理現象更加直觀(guān)的展現在學(xué)生面前，打破了課堂演示實(shí)驗時(shí)間的局限性。
3在高中階段物理實(shí)驗中信息技術(shù)的應用
3.1高中物理實(shí)驗教學(xué)的特點(diǎn)
在高中階段，有許多的實(shí)驗原理比較抽象，理解起來(lái)較為困難，還因為各種客觀(guān)條件的限制，許多物理實(shí)驗都無(wú)法嚴格地按照新課標的要求來(lái)進(jìn)行，導致實(shí)驗效果較差，而且高中階段學(xué)習比較緊張，傳統的教學(xué)中學(xué)生對于一些實(shí)驗結果的認識，還是通過(guò)教師、課本所得，學(xué)生對物理知識的認識并不深刻[2]。合理利用信息技術(shù)在很大程度上可以滿(mǎn)足這一階段的教學(xué)需求，不僅可以節約時(shí)間優(yōu)化教學(xué)，還能提高教學(xué)效率，提升教學(xué)質(zhì)量。
3.2信息技術(shù)在高中物理實(shí)驗教學(xué)中應用的個(gè)例分析——多媒體動(dòng)畫(huà)模擬
高中物理實(shí)驗的研究?jì)热莘秶^廣，例如宏觀(guān)的宇宙天體，微觀(guān)的基本粒子均有涉及，而這些物理實(shí)驗都是不能在實(shí)驗教學(xué)中得以實(shí)現的，還有一些實(shí)驗設備只有研究實(shí)驗室才有。但運用3DSMAX和Flash等軟件對難以實(shí)現的實(shí)驗進(jìn)行多媒體動(dòng)畫(huà)模擬，例如地球人造衛星運行的場(chǎng)景模擬(如圖3)，核裂變的動(dòng)畫(huà)模擬(如圖4)，可使學(xué)生對這些物理事實(shí)有初步的了解，激發(fā)學(xué)生對宇宙的好奇心和探究宇宙奧妙的積極性。
4在大學(xué)階段物理實(shí)驗教學(xué)中信息技術(shù)的應用
4.1大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)的特點(diǎn)
本科階段實(shí)驗大多為驗證性的實(shí)驗，所以實(shí)驗數據的處理非常重要，需要細心，耐心，實(shí)事求是的精神；學(xué)生通過(guò)操作一些實(shí)驗儀器進(jìn)行實(shí)驗記錄相應的實(shí)驗數據，并加以處理分析，總結得出結論，鞏固和加深對理論知識的理解的同時(shí)又培養了觀(guān)察分析問(wèn)題、動(dòng)手操作能力與科研能力[3]。
4.2信息技術(shù)在大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中的應用——實(shí)驗數據測量分析處理
近代大學(xué)物理實(shí)驗中，實(shí)驗現象的觀(guān)察分析和數據處理的準確性和科學(xué)性是實(shí)驗是否成功的關(guān)鍵。以密里根油滴實(shí)驗為例，其采用了反轉運動(dòng)法測量了10個(gè)油滴分別上升下降2mm的運動(dòng)各10次，得出大量的數據，而數據的處理又非常繁瑣且易出錯[4]。若采用人工計算，耗時(shí)又極易出現錯誤。為解決以上實(shí)驗數據處理問(wèn)題，實(shí)驗中采用VisualBasic6.0編程設計的密里根油滴數據處理系統，通過(guò)VB內部程序操縱Excel應用程序，運用ActiveX技術(shù)調用Excel，實(shí)驗效率得到大幅度提高。如圖5所示為密里根油滴實(shí)驗系統數據處理界面。系統通過(guò)應用程序快速準確的對錄入數據進(jìn)行處理，減少手工計算的繁瑣程序，而且節約時(shí)間降低了實(shí)驗數據處理出錯的風(fēng)險。
5信息技術(shù)和物理實(shí)驗有效結合的過(guò)程中需要注意的問(wèn)題
物理對實(shí)驗的科學(xué)性和嚴謹性，實(shí)驗結果的準確性、真實(shí)性都有很高的要求，信息技術(shù)的應用的前提就是要符合物理學(xué)科精確、科學(xué)、嚴謹的特點(diǎn)；雖然多媒體課件演示實(shí)驗可以節省課堂時(shí)間，但是不能代替實(shí)驗操作，要注重學(xué)生的實(shí)踐能力，盡可能讓學(xué)生動(dòng)手操作；信息技術(shù)只是用來(lái)輔導物理實(shí)驗教學(xué)的工具，使實(shí)驗進(jìn)展更加順利，不能本末倒置[5]。促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展是將信息技術(shù)應用于物理實(shí)驗教學(xué)中的最終目的，但學(xué)生自身存在個(gè)體差異性，在課堂上，信息技術(shù)的引入要注意學(xué)生的年齡與心理特征等；每個(gè)學(xué)生的接受能力不同，所以還要注意適當的速度并配以講解，照顧到每位同學(xué)。
6總結與展望
近年來(lái)，隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步，我國國力的不斷壯大，教育領(lǐng)域得到快速發(fā)展，科技的進(jìn)步使教育趨于信息化發(fā)展。在物理實(shí)驗教學(xué)中應用現代信息技術(shù)，培養了學(xué)生的科學(xué)探究精神，使課堂容量得以擴大，現代信息技術(shù)豐富了教師的教學(xué)模式和信息資源，提高了教師的專(zhuān)業(yè)素養，進(jìn)一步提高了教師課堂教學(xué)的質(zhì)量和學(xué)生課堂學(xué)習的效率[6]。信息技術(shù)在物理實(shí)驗教學(xué)中一定會(huì )有更加廣闊的發(fā)展前景，在不久的未來(lái)，物理教學(xué)將會(huì )全面朝著(zhù)素質(zhì)教學(xué)方向前進(jìn)，信息技術(shù)將會(huì )更加全面先進(jìn)，將會(huì )探索出更多更有效的教學(xué)方式，優(yōu)化教學(xué)目標和教學(xué)過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，培養科技型人才，為國家的快速發(fā)展培養后備力量。
參考文獻：
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[2]宋國強.信息技術(shù)與高中物理教學(xué)整合的實(shí)踐與思考[J].物理教師，2004，25(12)：8-10.
[3]潘琦.淺談大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)的特點(diǎn)[J].科技資訊，2010，7(10)：2-3.
[4]李卓凡.密立根油滴實(shí)驗數據處理系統設計[J].大學(xué)物理實(shí)驗，2010，23(3)：69-71.
[5]汪基德.從教育信息化到信息化教育[J].電化教育研究，2011(9)：5-10.
[6]孫瑩.初中物理演示實(shí)驗中信息技術(shù)的應用研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2015.
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