數字賦能：創新初中物理實驗教學的新樣態

李良明

【摘 要】促進數字技術與傳統實驗教學的有機融合，推進物理探究性和創新性實驗的開展，是實驗教學新樣態逐步形成的有效途徑。本文嘗試從創新情境創設、搭建教學支架、創新呈現方式、拓展教學時空、推動學科融合等方面探討數字化環境下的初中物理實驗創新路徑。

【關鍵詞】數字化；初中物理；實驗教學

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）02、03-146-02

物理實驗是提高學生物理核心素養的重要途徑。然而，現有的物理實驗教學模式還存在著實驗數據不精準、實驗效果不明顯、實驗過程繁瑣、實驗探究能力受限制等問題?！读x務教育物理課程標準（2022年版）》指出，要充分“借助信息技術手段，通過數字實驗設備等完成，以更好地發揮物理實驗的育人功能?！币虼?，教師應積極探索數字技術與物理實驗教學的深度融合方式，推動初中物理實驗教學變革，構建符合數字化時代的物理實驗教學新樣態[1]。

創新情境創設，激發實驗期待

情境教學法因其直觀性、形象性等優勢，成為優化教學環境的一種有效手段。傳統教學條件下，教師缺乏創新物理實驗環境的意識，實驗教學情境創設往往采用語言方式，或直接開啟物理實驗，不利于激發學生物理實驗學習期待。教師應合理運用數字技術，創新物理實驗情境創設手段，提高物理實驗教學情境沉浸效應，讓學生對物理實驗產生足夠的探究期待。

如“光的反射”一課，該節課的一項重要實驗是探究光的反射規律。為了激發學生參與實驗的熱情，筆者以生活中光的反射現象為素材，借助數字技術對獲得的素材進行分析和處理，以動漫形式呈現出來，包括人們每天起床后照鏡子梳妝打扮、路口擺放的凸面鏡、汽車安裝的后視鏡、潛望鏡等。結合創設的數字化教學情境，筆者自然地提出問題：這些鏡子具有怎樣的功能？其物理原理是什么？

數字技術運用于情境創設，有效提升了教學情境的沉浸效果[2]。經過數字技術處理的情境素材變得更加符合學生認知興趣，不同光的反射現象以直觀方式呈現在學生面前。情境創設也為問題的提出進行了有效鋪墊，讓學生從關注現象轉向探究現象背后的本質，既能激發學生對實驗探究的期待，又能喚醒學生的創新思維。

搭建教學支架，培養實驗技能

數字技術為凸顯學生主體地位創造了條件，教師可以借助數字技術和數字化教學資源，為學生實驗探究學習搭建支架，讓學生在自主和合作探究的過程中不斷提升實驗操作技能，加深對物理實驗現象和本質的理解。

在教學“光的反射”一課時，在引導學生探究光在水、玻璃等均勻介質中傳播規律的過程中，教師可以借助教材“迷你實驗室”觀察光在水、玻璃中傳播的途徑教學內容搭建實驗教學支架。圍繞實驗內容，教師可以以“探究光在水、玻璃中傳播的途徑”為主題，設計一個主題微課，從實驗方案、實驗探究目的、實驗注意事項、實驗器材準備、實驗過程和實驗結果等方面，直觀地演繹物理實驗從策劃、設計到操作、展示和總結的全過程。

數字技術的運用將教師從示范實驗中解放出來，獲得更多的時間觀察學生物理實驗，更好地發揮教師的主導作用。同時，主題微課又充分發揮其見微知著的優勢，將實驗技能教學有機滲透在其中。學生借助微課搭建的教學支架，在“迷你實驗室”實驗教學案例支持下，對物理實驗探究流程獲得全面了解，為學生自主或合作開展實驗探究活動奠定了基礎，使之具備開展物理實驗的能力。

創新呈現方式，經歷實驗過程

初中物理傳統實驗主要以教師示范為主，學生觀看教師實驗操作。這種實驗教學模式不利于學生經歷實驗探究過程，也不利于學生對實驗獲得全面認識。教師可以利用數字技術賦能物理實驗教學，創新初中物理實驗呈現方式。通過數字賦能，讓物理實驗從靜態轉向動態，讓實驗從關注結果轉向兼顧實驗經過和結果[3]。

如基于“光的反射規律”的物理實驗，為了幫助學生了解光在不同物質中的傳播規律，圍繞光在均勻物質與不均勻物質中的傳播規律，可以運用數字技術輔助實驗教學。先借助VR虛擬技術，讓學生跟隨著光在兩種不同的介質中的模擬傳播，基于均勻介質和不均勻介質，借助數字技術進行比較和展示。

數字技術運用于實驗教學，使得傳統實驗的呈現方式得到有效創新。學生借助虛擬技術，隨著光線在不同介質中進行模擬傳播，對光在不同介質中的傳播獲得直觀體驗，為學生實驗抽象進行有效鋪墊。在此基礎上，數字技術又發揮直觀性優勢，幫助學生對光在不同介質中的傳播進行比較。通過比較，幫助學生形成深刻認識，從而擴大實驗教學過程中學生的視野，讓學生更好地把握光的傳播規律。

拓展教學時空，促進實驗內化

物理教學中，一些實驗可以通過現場實驗的方式展開，一些實驗受教學條件制約，不能在實驗室環境下進行?？梢?，物理實驗受教學時間、教學空間、教學環境等因素制約。數字化教學環境下，教師可以借助信息技術手段對物理實驗教學時空進行拓展，讓一些現實實驗室環境下難以開展的實驗得以呈現在學生面前，讓學生借助虛擬的物理實驗獲得豐富的體驗，也將不同的物理現象進行有機的關聯。

如“光的反射”一課，基于本節課涉及的光的反射現象，可以借助信息技術手段模擬海市蜃樓的奇妙現象。讓學生借助虛擬技術感受地面熱空氣上升造成地球上物體反射的光線，再通過大氣的折射形成虛像。同時，基于不同的場景，借助數字技術展示上蜃、下蜃、側蜃、正蜃、順蜃、反蜃等現象。結合虛擬的海市蜃樓現象，引導學生探究這一現象中的光學原理。

通過虛擬技術的運用，讓物理實驗教學的時空得到了無限的擴大。物理現象從教材向生活擴展，通過演示海市蜃樓現象，學生自覺地調動光的折射知識，辨識出其中光的反射現象。同時，又基于單元整體教學視角，有機滲透光的折射知識，為單元教學板塊進行有效鋪墊。

推動學科融合，擴大實驗效能

《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》更加突出了學科的綜合性，提出跨學科學習的要求。傳統環境下，物理實驗教學缺乏跨學科融合意識；數字化教學環境下，教師可以合理地運用信息技術賦能物理實驗，讓物理實驗突破學科局限，與其他學科進行有機融合。通過跨學科融合學習，擴大物理實驗教學效能，又在跨學科教學中實現學生素質的全面發展。

在“光的反射”一課中，可以將物理實驗和數學學科幾何知識進行有機關聯。如借助數字技術演示兩塊平面鏡互相垂直的現象，進而演示一條光線經過兩次反射得到另一條反射光線。根據數字化演示，讓學生調動光的反射和數學知識，判斷入射光線和反射光線的位置關系。通過結合數學學科，實現物理知識和數學知識的有機交融，這不僅擴展了物理實驗效能，而且在學科融通中實現跨學科知識的融會貫通。

結? 語

總之，數字技術的應用為物理實驗教學注入了新的活力和強有力的技術支持。數字化實驗與常規實驗教學優勢互補，有利于教師走出傳統實驗教學困境，重構物理實驗教學樣態，讓物理實驗教學更加符合新課標和學生物理認知規律，成為促進學生物理核心素養發展的重要路徑。

參考文獻

曹平安. 試論用數字化實驗優化物理教學的探索研究[J]. 廣西物理，2023（6）： 69-71.

李睿韜. 數字化技術下提高物理實驗教學的有效性研究——以“測量安培力”為例[J]. 中小學實驗與裝備，2023（5）： 12-14.

耿百爽. 數字化在初中物理實驗中融入概述[J]. 數理化解題研究，2022（3）： 101-103.

作者單位：福建泰寧縣教育局教儀站

編? ?輯：徐靖程