以信息化手段優化實驗教學

中國教育新聞網 發佈 2023-01-18T11:54:56.419654+00:00

21.《義務教育物理課程標準(2022年版)》支持信息技術對物理課堂教學的輔助,在此背景下,有教師認為虛擬仿真實驗可以更多地應用在物理課堂教學中,以此提升課堂效率;有教師則認為虛擬仿真實驗不能真實體現物理現象,也不能真實反映物理規律,不該應用於課堂教學中。

21.《義務教育物理課程標準(2022年版)》支持信息技術對物理課堂教學的輔助,在此背景下,有教師認為虛擬仿真實驗可以更多地應用在物理課堂教學中,以此提升課堂效率;有教師則認為虛擬仿真實驗不能真實體現物理現象,也不能真實反映物理規律,不該應用於課堂教學中。虛擬仿真實驗在課堂教學中究竟該如何合理使用?

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在實際培訓與教學中,有教師提出虛擬仿真實驗能否應用於物理課堂教學、可否替代物理實驗的問題,筆者認為這不是該與不該的問題,而是如何合理、高效、融合使用的問題。

實驗是物理學科的重要特徵之一,對全面發展學生的核心素養有著極為重要的作用。虛擬仿真實驗可以為師生提供理想化的實驗環境、充足的實驗設備和隨時可做的實驗條件,為物理實驗教學拓展了思路,成為物理課程資源開發和教學改革的重要途徑,但不可以用虛擬仿真實驗完全代替真實的物理實驗。

筆者認為,合理、高效使用虛擬仿真物理實驗,本質上是利用信息化手段優化物理實驗教學效果、提高物理實驗教學效率的過程。實踐中,虛擬仿真實驗可以從創新方式、模式變革、時空拓展等方面強化實驗教學。

創新實驗教學方式。部分實驗由於過程過短或過長、危險性較大、現象不明顯或無法觀察等原因,無法在現有條件下進行操作,一些教師選擇被動放棄。但信息技術發展到今天,我們可以創新實驗教學方式,通過虛擬仿真實驗彌補這些教學中的不足。

虛擬仿真實驗可直觀呈現傳統實驗無法展現的實驗過程。例如,液體、固體的擴散實驗,需要數月甚至數年的時間,通過調整虛擬實驗時間參數,我們可以在很短時間內完成擴散過程,看到擴散現象;再如,虛擬實驗可以將電路中電荷的定向移動直觀地展現出來,便於學生理解電流形成的原因。

虛擬實驗讓危險性大的實驗有了實操可能,學生可安全試錯,規避錯誤操作,掌握實驗技能。例如,電學實驗中多次強調不能將導線直接連到電源正負極,會發生短路,學生好奇心使然,總是想要試一試,虛擬實驗會提示操作錯誤及原因,並通過動畫顯示出電池燒毀的情境,加深了學生對短路危害的理解。

變革實驗教學模式。受實驗器材數量和實驗場地限制,傳統的學生分組實驗有時4人一組,多則6—8人一組,實驗時一些學生只能當看客,缺乏參與感,少了操作體驗,少了實踐鍛鍊機會。虛擬仿真實驗具有在線學習和實操功能,學生可通過手機或電腦進行預習與操作,不受時間、空間的限制;虛擬實驗系統AI智能助教可在線實時進行實驗步驟指導,學生按照提示就能順利完成實驗;實驗過程中的實驗知識講解、操作錯誤提醒等,能讓學生獲得較好的實驗體驗,還能幫助學生快速掌握實驗研究過程與操作要求,使得人人參與、自主實驗成為可能。

2020年以來,受新冠肺炎疫情的影響,利用信息化手段實施線上教學成為常態,虛擬仿真實驗在一些物理課堂得到了廣泛應用。教師需要改變只能在學校進行實驗教學的思路,根據實驗內容探索線下線上結合、課內課外貫通的實驗教學模式,激發學生主動做好物理實驗的意識,提高學生實踐操作能力。

拓展實驗教學時空。虛擬仿真實驗平台大多具有指導性、交互性和數據收集功能,利用這些特點能夠極大地拓展實驗教學時空。

虛擬實驗也是學生進行自主探究、實踐的平台,學生可以將課堂上學習的理論知識應用到實踐操作中,加深對知識的理解,提高解決實際問題的能力。部分虛擬實驗平台有趣味性通關星級評價模式,教師可以引導學生根據自己的興趣開展虛擬實驗,激發學生學習興趣,讓學生在趣味PK、通關中增強學習體驗,在實驗操作中感受到學習的樂趣。

將實驗教學拓展到複習課、練習課、講評課,通過實驗再現物理概念、規律的得來過程,可以加深學生對概念、規律的認識,方便教師強調科學探究的方法和過程。

虛擬仿真實驗系統可自動採集學生操作過程中的操作數據,形成可視化學情分析報告,實驗過程中的難點、易錯點一目了然,幫助教師準確掌握班級全體和學生個體的實驗知識掌握情況,將實驗設計為課前預習、課後作業、專項檢測等環節,可以幫助學生課前規範預習,課後反覆練習,輔助學生自主練習,調動學生的學習積極性,培養學生的創新思維和實踐能力。

當然,對於虛擬仿真實驗教學,我們的態度是真實為首選、虛擬作補充、虛實相結合、各自有側重,能真實則不虛擬,虛擬是真實的有效補充,虛實結合發揮各自優點,共同發揮實驗教學的最大功能。

(作者分別系甘肅省教育科學研究院原院長、蘭州市外國語學校教師)

《中國教師報》2023年01月18日第10版

作者:靳建設 魏岩青

關鍵字:

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2021-10-04T03:16:11.069247+00:00

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