資訊科技在物理實驗教學中的應用論文
資訊科技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，並使教育趨於資訊化發展。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。透過資訊科技的應用，可以將在實際實驗條件下難以實現的重要實驗透過多媒體裝置展現出來，打破實驗條件的侷限性，提高課堂演示效果。本文論述了現代資訊科技在物理實驗教學中的應用及其所發揮的重要作用。
關鍵詞：資訊科技；物理實驗教學；應用
資訊科技是用於處理資訊、管理資訊所採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。此文所指的資訊科技是在教育教學過程中所應用到的資訊科技，是學生及教師在獲取資訊、管理資訊、使用和傳播資訊的過程中，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裝置為核心的資訊科技。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透過具體的實驗或是藉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藉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，並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資訊科技的應用
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，並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。對於初中生來說，他們剛接觸到物理，這一階段的學生思維活躍，好奇心求知慾強，愛動，具有一定的抽象思維能力，但是還需要藉助具體的事物支援，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資訊科技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瞭解微觀世界的分子，儘可能透過教學媒介將微觀世界中的分子直觀地表達在學生面前。課堂程式如下：
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，那麼分子的.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，那麼，用多媒體播放實驗錄影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介面，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侷限性。
3在高中階段物理實驗中資訊科技的應用
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於一些實驗結果的認識，還是透過教師、課本所得，學生對物理知識的認識並不深刻[2]。合理利用資訊科技在很大程度上可以滿足這一階段的教學需求，不僅可以節約時間最佳化教學，還能提高教學效率，提升教學質量。
3.2資訊科技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範圍較廣，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，還有一些實驗裝置只有研究實驗室才有。但運用3DSMAX和Flash等軟體對難以實現的實驗進行多媒體動畫模擬，例如地球人造衛星執行的場景模擬(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瞭解，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資訊科技的應用
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，所以實驗資料的處理非常重要，需要細心，耐心，實事求是的精神；學生透過操作一些實驗儀器進行實驗記錄相應的實驗資料，並加以處理分析，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資訊科技在大學物理實驗教學中的應用——實驗資料測量分析處理
近代大學物理實驗中，實驗現象的觀察分析和資料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，其採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，得出大量的資料，而資料的處理又非常繁瑣且易出錯[4]。若採用人工計算，耗時又極易出現錯誤。為解決以上實驗資料處理問題，實驗中採用VisualBasic6.0程式設計設計的密里根油滴資料處理系統，透過VB內部程式操縱Excel應用程式，運用ActiveX技術呼叫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資料處理介面。系統透過應用程式快速準確的對錄入資料進行處理，減少手工計算的繁瑣程式，而且節約時間降低了實驗資料處理出錯的風險。
5資訊科技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，資訊科技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，儘可能讓學生動手操作；資訊科技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資訊科技應用於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，資訊科技的引入要注意學生的年齡與心理特徵等；每個學生的接受能力不同，所以還要注意適當的速度並配以講解，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於資訊化發展。在物理實驗教學中應用現代資訊科技，培養了學生的科學探究精神，使課堂容量得以擴大，現代資訊科技豐富了教師的教學模式和資訊資源，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]。資訊科技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，資訊科技將會更加全面先進，將會探索出更多更有效的教學方式，最佳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後備力量。
參考文獻：
[1]李琪.資訊科技在初中物理課堂演示實驗教學中的應用研究[D].成都：四川師範大學，2015.
[2]宋國強.資訊科技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.密立根油滴實驗資料處理系統設計[J].大學物理實驗，2010，23(3)：69-71.
[5]汪基德.從教育資訊化到資訊化教育[J].電化教育研究，2011(9)：5-10.
[6]孫瑩.初中物理演示實驗中資訊科技的應用研究[D].西安：陝西師範大學，2015.