曾開坤

　　（廣東省江門市蓬江區(qū)荷塘中學(xué)，江門529000）

　　摘 要：物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)是考試中重要的考查內(nèi)容。所以，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)中重要部分。針對(duì)教學(xué)中不少物理現(xiàn)象不夠明顯、學(xué)生難以觀察等問題，借助國(guó)家推行的信息技術(shù)2.0，文章談?wù)勗谖锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)中，基于信息技術(shù)2.0手段的提高，提出物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可視化的方法。

　　關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；物理實(shí)驗(yàn)；可視化

　　作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理課程中無疑是重要的一環(huán)。很多物理知識(shí)、自然規(guī)律都是通過物理實(shí)驗(yàn)得出的，所以物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中，形成物理概念、掌握物理規(guī)律的重要手段。物理實(shí)驗(yàn)還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生觀察能力、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等。在中考試題設(shè)置中，實(shí)驗(yàn)題的分?jǐn)?shù)是各大題型中占比最高的。所以，無論是從素質(zhì)教育方面，還是從應(yīng)試教育的角度，開展好物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)都具有重要的意義。

　　在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是學(xué)生要做的第一件事情。所以，能清晰地讓學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是衡量一個(gè)實(shí)驗(yàn)是否成功的第一前提。但是我們?cè)陂_展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，由于場(chǎng)地條件的限制、實(shí)驗(yàn)器材的缺陷、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本身難以觀察等原因，影響到學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。所以，在教學(xué)過程中提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可視化非常有必要。信息技術(shù)的發(fā)展，有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可視化。

　　一、化遠(yuǎn)為近，化小為大，讓每個(gè)角落的學(xué)生都能清晰觀察

　　物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，演示實(shí)驗(yàn)占了大多數(shù)。物理教師站在講臺(tái)上進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，坐在課室中后段的學(xué)生，基本上很難看清楚實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如果實(shí)驗(yàn)中用到測(cè)量?jī)x器，即使是前排的學(xué)生，也難以看清測(cè)量結(jié)果。利用智能設(shè)備和課室的一體機(jī)，配合應(yīng)用軟件，進(jìn)行投屏直播就可以解決這個(gè)問題。例如，演示“探究水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生既要觀察水在加熱過程中氣泡的變化，又要記錄溫度。坐在第一排的學(xué)生尚能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但溫度計(jì)的刻度太小，液柱太細(xì)，坐在后面的學(xué)生無法觀察到讀數(shù)，基本無法參與實(shí)驗(yàn)。為了解決這個(gè)問題，筆者是這樣做的：分別在課室的一體機(jī)和智能手機(jī)或平板電腦上安裝好軟件“希沃白板5”，注冊(cè)賬號(hào)并在一體機(jī)和智能手機(jī)上同時(shí)登錄同一賬號(hào)，打開授課課件，在智能手機(jī)的移動(dòng)授課模式下，使用傳屏功能，就可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)直播。筆者可以通過調(diào)整手機(jī)攝像頭的角度、清晰度、鏡頭的遠(yuǎn)近，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)在課室電腦的大屏幕上，讓每個(gè)學(xué)生都能看得清清楚楚。需要對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行讀數(shù)時(shí)，再把鏡頭聚焦在溫度計(jì)上，記錄溫度的問題也迎刃而解。

　　二、化快為慢，化動(dòng)為靜，看清實(shí)驗(yàn)過程

　　有一些物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程比較快，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間比較短，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一閃而過，學(xué)生用肉眼比較難清楚觀察到實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。例如演示“壓縮氣體做功使它的內(nèi)能增加，點(diǎn)燃硝化棉”實(shí)驗(yàn)時(shí)，從按壓活塞到硝化棉被點(diǎn)燃再到完全燃燒的過程發(fā)生在毫秒之間，一瞬而過。學(xué)生稍不留神就會(huì)錯(cuò)過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所以，學(xué)生雖然對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)很感興趣，但是演示效果不佳，常常敗興而歸。筆者使用了錄像慢放的方法，很好地解決這個(gè)問題?，F(xiàn)在很多智能手機(jī)都有慢動(dòng)作拍攝的功能，如華為Mate系列手機(jī)等。教師只需要在做演示實(shí)驗(yàn)的過程中，利用智能手機(jī)的慢動(dòng)作拍攝方式進(jìn)行拍攝，然后上傳到課室的電腦播放即可。為了使實(shí)驗(yàn)更有說服力，應(yīng)該在課堂上現(xiàn)場(chǎng)拍攝，即時(shí)播放。如果手機(jī)沒有慢動(dòng)作拍攝功能，也可以設(shè)置手機(jī)錄像參數(shù)，將拍攝幀數(shù)設(shè)置到最大值。教師在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，正常拍下實(shí)驗(yàn)過程，再利用會(huì)聲會(huì)影、剪映或Pr等視頻剪輯軟件，制作出效果非常好的慢動(dòng)作視頻。如果慢動(dòng)作還不足以看清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，或者我們想對(duì)實(shí)驗(yàn)的特定階段進(jìn)行仔細(xì)觀察時(shí)，我們還可以用定格的方法，把實(shí)驗(yàn)?zāi)骋凰查g固定下來。例如硝化棉的燃燒速度非?？?，如果想觀察到硝化棉燃燒產(chǎn)生的火焰，就可以把它燃燒時(shí)火焰最大的情景定格下來，無論用手機(jī)還是軟件都比較容易做到。

　　三、化真為假，突破條件限制

　　有一些物理實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的高精度、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求等非常高，還有一些物理實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)程度比較高，一般學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)室條件無法滿足時(shí)，可以利用計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，建立仿真實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)造出一個(gè)可以探索物理現(xiàn)象和規(guī)律的虛擬環(huán)境。利用仿真實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以在一個(gè)比較安全、輕松的環(huán)境中完成物理實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備快捷、實(shí)驗(yàn)數(shù)量多、有無限的試錯(cuò)機(jī)會(huì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、學(xué)生更容易觀察實(shí)驗(yàn)演示等?，F(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出的仿真實(shí)驗(yàn)室有力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)室、電學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)室等，基本能滿足大部分實(shí)驗(yàn)操作要求。電學(xué)實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分，是考試的重點(diǎn)內(nèi)容。學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室的元件做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，容易出現(xiàn)以下的問題：1. 連接電路時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)接線柱接觸不良，電器元件虛焊等問題，導(dǎo)致電路無法接通。2. 干電池使用次數(shù)多了以后，內(nèi)阻變大，難以調(diào)出實(shí)驗(yàn)所需要的電壓值。3. 靈敏度比較高的實(shí)驗(yàn)儀器容易因?yàn)椴僮麇e(cuò)誤而損壞，例如電流表、電壓表等。4. 有些電學(xué)實(shí)驗(yàn)由于有一定的危險(xiǎn)性，如家庭電路短路現(xiàn)象，不適合直接在課室或?qū)嶒?yàn)室演示。5. 演示電路故障時(shí)，用實(shí)際電路會(huì)對(duì)各個(gè)元件都有損耗。這時(shí)，我們就可以使用電學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)室來完成實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)室的缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的虛擬性，可信度沒有真實(shí)實(shí)驗(yàn)高。但考慮到現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，核試驗(yàn)都可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，可信度已經(jīng)大大提高，學(xué)生也會(huì)接受仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

　　四、化微觀為宏觀，化抽象為形象，助學(xué)生把知識(shí)立體化

　　物理實(shí)驗(yàn)中有些理想化實(shí)驗(yàn)是無法完成，如伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)；有些微觀實(shí)驗(yàn)只能看見宏觀現(xiàn)象而無法看到微觀的本質(zhì)，比如擴(kuò)散現(xiàn)象、分子熱運(yùn)動(dòng)等；有些實(shí)驗(yàn)是無法在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室完成的，如核聚變、核裂變實(shí)驗(yàn)；有些物理現(xiàn)象是無法用肉眼觀察，如電流、電磁波、聲波、磁場(chǎng)等。我們可以用動(dòng)畫模擬實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)過程的可視化。用動(dòng)畫模擬物理實(shí)驗(yàn)的過程還常用于復(fù)習(xí)階段，用來解決因?yàn)闀r(shí)間緊，不能把所有實(shí)驗(yàn)重新做一次的問題，提高復(fù)習(xí)效率。有一些抽象的物理現(xiàn)象，例如聲波，既難以觀察，又難以感知。筆者在做聲學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候就用了模擬示波器軟件將聲波呈現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)了聲波的可視化。做法：從網(wǎng)絡(luò)上下載“模擬示波器”這個(gè)軟件并在電腦端安裝，電腦配備外置麥克風(fēng)，運(yùn)行軟件，電腦就可以將麥克風(fēng)接收到的聲音以聲波的形式呈現(xiàn)出來。示波器除了可以呈現(xiàn)聲波的形狀，還可以用來探究聲音的音調(diào)、響度、音色三種特性的特點(diǎn)，通過觀察噪聲的波形，掌握噪聲和樂聲的概念，是一款功能強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)輔助軟件。

　　五、化手動(dòng)為自動(dòng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可視化

　　有很多物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較難采集，或者采集的精度難以保證，或者處理數(shù)據(jù)比較繁瑣，但是利用信息技術(shù)，例如相關(guān)的軟件，配合各類傳感器，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)論能夠快速得出。九年級(jí)物理課本第十三章第3節(jié)比熱容中有一個(gè)拓展實(shí)驗(yàn)，就是利用傳感器比較不同物質(zhì)的比熱容。實(shí)驗(yàn)裝置通過溫度傳感器直接收集不同物質(zhì)的溫度變化數(shù)據(jù)，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由配套的專門軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就可得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析圖像，快速比較出不同物質(zhì)比熱容的大小?，F(xiàn)在可以購(gòu)買到紅外傳感器、聲波傳感器、光學(xué)傳感器等，在設(shè)計(jì)測(cè)量時(shí)間、速度等物理實(shí)驗(yàn)都可以應(yīng)用。

　　總之，信息技術(shù)的發(fā)展，給我們開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了很大的幫助，使課堂效率更加高效，也還有很多技術(shù)可以讓我們?nèi)ド疃韧诰?，進(jìn)一步用信息技術(shù)來優(yōu)化我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。另外，我們也應(yīng)該清楚，利用信息技術(shù)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果也只是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一種輔助，學(xué)生動(dòng)手，親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的過程是不可替代的。我們的目標(biāo)應(yīng)該是充分利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)，為學(xué)生創(chuàng)造更多的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。

　　參考文獻(xiàn)：

　?。?］徐苑苑.思維可視化的教學(xué)研究［J］.中國(guó)信息技術(shù)教育，2013（05）.

　?。?］葉新東.未來課堂環(huán)境下的可視化教學(xué)研究［D］.上海：華東師范大學(xué)，2014.

　?。?］徐春玨.初中物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可視化的課堂實(shí)踐——基于蘇科版八年級(jí)上冊(cè)教材的若干嘗試［J］.中學(xué)教學(xué)參考，2019（35）.

　?。?本文系廣東省基礎(chǔ)教育校本教研基地蓬江“一核雙翼八路徑”建設(shè)項(xiàng)目階段性研究成果］

關(guān)注讀覽天下微信， 100萬篇深度好文， 等你來看……