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信息技術在物理實驗教學中的應用論文
摘要：近年來，隨著社會的進步，教育領域得到快速發展，并使教育趨于信息化發展。在物理教學中，大部分的物理知識規律的講解都需要經過實驗的形式讓學生理解，實驗是開展學習研究物理知識規律的重要方法及途徑。通過信息技術的應用，可以將在實際實驗條件下難以實現的重要實驗通過多媒體設備展現出來，打破實驗條件的局限性，提高課堂演示效果。本文論述了現代信息技術在物理實驗教學中的應用及其所發揮的重要作用。
關鍵詞：信息技術；物理實驗教學；應用
信息技術是用于處理信息、管理信息所采納的科學技術的總的稱謂，簡稱IT。其定義根據所應用的領域、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是在教育教學過程中所應用到的信息技術，是學生及教師在獲取信息、管理信息、使用和傳播信息的過程中，為了提高學習效率和教學質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。物理是自然科學學科中最為精密的一門學科。學生對大多數物理知識規律的認識都需要通過具體的實驗或是借助日常生活中的經驗來理解，在物理教學中，讓學生親自參與到實驗中去學習總結物理規律或是教師借助課堂時間演示實驗幫助學生理解認知物理規律，可以使物理知識更加容易地被學生接受；讓學生從聽實驗方法、看實驗過程、記實驗結果的學習方式轉變成親身體驗、動手操作實驗的合作自主探究的學習方式，促使學生參與到學習中，讓學生體會到學習的樂趣，提高學習物理的積極性，并且還培養了學生的觀察能力和動手操作實踐能力，對學生全方位素質發展具有深刻長遠的影響。
1在初中階段物理實驗教學中信息技術的應用
1.1初中物理實驗教學的特點
在初中階段，物理課堂教學多以演示實驗的形式讓學生直觀地認識物理概念和規律，并讓學生自己動手做實驗驗證實驗規律來加深對知識的理解。對于初中生來說，他們剛接觸到物理，這一階段的學生思維活躍，好奇心求知欲強，愛動，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，讓學生親自動手做實驗既可激發其學習物理的積極性，又可引導學生形成嚴謹、實事求是的人生態度與價值觀。
1.2信息技術在初中物理實驗教學的個例分析——《分子熱運動》
《分子熱運動》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、分子動理論、分子間的相互作用力等內容[1]。微觀世界的分子較為抽象，而初中生的抽象思維能力又比較弱，所以在教學過程中，教師為了讓學生更深刻地了解微觀世界的分子，盡可能通過教學媒介將微觀世界中的分子直觀地表達在學生面前。課堂程序如下：
2回顧及拓展
2.1知識回顧
首先，課堂教學的第一個環節回顧物質的構成，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生面前，構建物理模型，由抽象到具體，微觀到宏觀，幫助學生清晰的認識到物質是由分子組成。圖1為分子模型。
2.2創設情境，引入新課
在分子的擴散現象這一內容的教學時，實驗的方式可以讓學生更容易理解掌握。但一節課只有有限的45分鐘，那么，用多媒體播放實驗錄像就打破了課堂上對時間的限制，增大了課堂容量，讓結論更加清晰易懂。而且運用Flash動畫可以讓學生全方位的更加清晰的看到整個實驗過程，照顧到每位學生，使學生更易理解，且印象深刻，而且節約課堂有限的時間，豐富學生知識，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，與水有一個非常清晰的界面，放置一段時間就會發現這兩種溶液混合均勻，這段時間比較長，若在課堂演示此實驗，在寶貴的45分鐘課堂時間肯定不能觀察出明顯的硫酸銅和水的擴散的實驗現象。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的展現在學生面前，打破了課堂演示實驗時間的局限性。
3在高中階段物理實驗中信息技術的應用
3.1高中物理實驗教學的特點
在高中階段，有許多的實驗原理比較抽象，理解起來較為困難，還因為各種客觀條件的限制，許多物理實驗都無法嚴格地按照新課標的要求來進行，導致實驗效果較差，而且高中階段學習比較緊張，傳統的教學中學生對于一些實驗結果的認識，還是通過教師、課本所得，學生對物理知識的認識并不深刻[2]。合理利用信息技術在很大程度上可以滿足這一階段的教學需求，不僅可以節約時間優化教學，還能提高教學效率，提升教學質量。
3.2信息技術在高中物理實驗教學中應用的個例分析——多媒體動畫模擬
高中物理實驗的研究內容范圍較廣，例如宏觀的宇宙天體，微觀的基本粒子均有涉及，而這些物理實驗都是不能在實驗教學中得以實現的，還有一些實驗設備只有研究實驗室才有。但運用3DSMAX和Flash等軟件對難以實現的實驗進行多媒體動畫模擬，例如地球人造衛星運行的場景模擬(如圖3)，核裂變的動畫模擬(如圖4)，可使學生對這些物理事實有初步的了解，激發學生對宇宙的好奇心和探究宇宙奧妙的積極性。
4在大學階段物理實驗教學中信息技術的應用
4.1大學物理實驗教學的特點
本科階段實驗大多為驗證性的實驗，所以實驗數據的處理非常重要，需要細心，耐心，實事求是的精神；學生通過操作一些實驗儀器進行實驗記錄相應的實驗數據，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又培養了觀察分析問題、動手操作能力與科研能力[3]。
4.2信息技術在大學物理實驗教學中的應用——實驗數據測量分析處理
近代大學物理實驗中，實驗現象的觀察分析和數據處理的準確性和科學性是實驗是否成功的關鍵。以密里根油滴實驗為例，其采用了反轉運動法測量了10個油滴分別上升下降2mm的運動各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，耗時又極易出現錯誤。為解決以上實驗數據處理問題，實驗中采用VisualBasic6.0編程設計的密里根油滴數據處理系統，通過VB內部程序操縱Excel應用程序，運用ActiveX技術調用Excel，實驗效率得到大幅度提高。如圖5所示為密里根油滴實驗系統數據處理界面。系統通過應用程序快速準確的對錄入數據進行處理，減少手工計算的繁瑣程序，而且節約時間降低了實驗數據處理出錯的風險。
5信息技術和物理實驗有效結合的過程中需要注意的問題
物理對實驗的科學性和嚴謹性，實驗結果的準確性、真實性都有很高的要求，信息技術的應用的前提就是要符合物理學科精確、科學、嚴謹的特點；雖然多媒體課件演示實驗可以節省課堂時間，但是不能代替實驗操作，要注重學生的實踐能力，盡可能讓學生動手操作；信息技術只是用來輔導物理實驗教學的工具，使實驗進展更加順利，不能本末倒置[5]。促進學生全面發展是將信息技術應用于物理實驗教學中的最終目的，但學生自身存在個體差異性，在課堂上，信息技術的引入要注意學生的年齡與心理特征等；每個學生的接受能力不同，所以還要注意適當的速度并配以講解，照顧到每位同學。
6總結與展望
近年來，隨著社會的進步，我國國力的不斷壯大，教育領域得到快速發展，科技的進步使教育趨于信息化發展。在物理實驗教學中應用現代信息技術，培養了學生的科學探究精神，使課堂容量得以擴大，現代信息技術豐富了教師的教學模式和信息資源，提高了教師的專業素養，進一步提高了教師課堂教學的質量和學生課堂學習的效率[6]。信息技術在物理實驗教學中一定會有更加廣闊的發展前景，在不久的未來，物理教學將會全面朝著素質教學方向前進，信息技術將會更加全面先進，將會探索出更多更有效的教學方式，優化教學目標和教學過程，促進學生全面發展，培養科技型人才，為國家的快速發展培養后備力量。
參考文獻：
[1]李琪.信息技術在初中物理課堂演示實驗教學中的應用研究[D].成都：四川師范大學，2015.
[2]宋國強.信息技術與高中物理教學整合的實踐與思考[J].物理教師，2004，25(12)：8-10.
[3]潘琦.淺談大學物理實驗教學的特點[J].科技資訊，2010，7(10)：2-3.
[4]李卓凡.密立根油滴實驗數據處理系統設計[J].大學物理實驗，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.初中物理演示實驗中信息技術的應用研究[D].西安：陜西師范大學，2015.
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