“互联网+”背景下物理实验能力的培养

摘 要：“互联网+”背景下，教师可以利用虚拟实验室的仿真性，提高学生的实验操作能力；利用微视频的及时性，提高学生的实验设计能力；利用数据处理软件的准确性，提高学生的实验数据处理能力；利用试题库的汇总性，提高学生的分析归纳能力；利用在线学习平台的指导性，提高学生的自主创新能力。

关键词：初中物理；实验能力；“互联网+”

物理实验是学生获取物理知识的重要手段，也是提高学生科学素养的重要载体。“互联网＋”背景下，大量先进的教育技术涌现，我们可以借助这些技术来有效培养学生的物理实验能力。基于常州西藏民族中学的探索，我们以为，可以利用虚拟实验室、微视频、数据处理软件、试题库、在线学习平台等，针对性地培养学生的操作、设计、数据处理、分析归纳、自主创新等物理实验能力。

一、 利用虚拟实验室的仿真性，提高实验操作能力

物理实验操作能力是指利用已准备好的器材，通过相关操作实现既定实验方案的能力。由于西藏民族中学的学生在小学科学课程中很少动手做实验。而到了初中，又因为种种原因，很多学生没有使用仪器做过实验，更谈不上认识仪器与使用仪器。因此，他们的物理实验操作能力有待提高。

虚拟实验室是以动画的直观形式演示实验内容的一类软件。“互联网+教育”背景下，可以使用的虚拟实验室软件有很多，如：金数龙仿真实验室、NOBOOK、矩道科技初中VR/3D虚拟仿真实验室、Quantum Physics等。这些虚拟实验室软件有很多优势，如：全面性，可以实现初中课本涵盖的全部实验，且不受外部环境等因素的影响；无限制重复性。建构主义理论强调学习的情境性，但在物理实验中真实的情境会受到人力、物力等条件限制，而虚拟实验室可以突破这些壁垒，能够有效提高学生的实验操作能力。

以NOBOOK为例，平台覆盖了初高中所有的演示实验与学生实验，且界面友好。在“探究水的沸腾的特点”实验中，打开软件后，学生能够一目了然地看到此实验的相关器材，如：铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、水、温度计、盖板、铁夹等。学生根据实验要求进行器材的安装。当然，在器材组装的过程中学生可能出错，但不必担心器材由于错误操作而损坏，更不用担心沸水洒出来被烫伤。在学习中，学生多次用NOBOOK去动手操作，不断将实验过程与操作在脑中重现。无形中，学生的实验操作能力得到了提高。当面对真实的实验环境时，由于操作步骤以及使用注意事项已经烂熟于胸，学生便能熟练自信地操作各种器材。

二、 利用微视频的及时性，提高实验设计能力

实验设计能力是指在物理实验时，通过科学的实验方法和正确步骤，合理地安排、设计并完成实验的能力。部分学生受地域等因素的影响，生性腼腆胆怯，且接受外界新事物较慢。对此，教师可以利用微视频提高他们学习物理的兴趣，特别是将日常生活中一些物理现象利用微视频加以呈现，并对其中的物理知识进行解释，学生会觉得物理在日常生活中无处不在。教师还可以利用微视频快速更新的特性，让学生及时了解一些物理前沿技术。

互联网上有很多与初中物理实验相关的微视频，这些微视频通常由专业的教师或实验员录制，内容涵盖实验设计的各个方面。教师可以根据需要，选择简单合适的微视频资源（如《测量平均速度》《探究晶体熔化的特点》《探究电流与电压、电阻的关系》等），让学生观看学习。在观看过程中，教师要注意引导学生分析实验设计的思路和方法，帮助他们理解实验设计的重要性和必要性。另外，教师还可以鼓励学生课后自行在互联网上寻找和观看自己感兴趣的实验微视频，进一步加深对实验设计相关知识的理解。

在观看和学习微视频之后，教师以学生已知的实验和会做实验为基础加以拓展，让学生进行实验设计，如在“晶体熔化”实验的基础上，要求学生设计“非晶体熔化”“晶体凝固”“非晶体凝固”等实验。在这样观看、实践的过程中，学生逐渐提升实验设计能力。

三、 利用数据处理软件的准确性，提高实验数据处理能力

数据处理能力是指对实验数据进行分析、整理、加工和利用的能力。在信息时代，这可以算作一项必备的关键能力。因为初中物理实验很多是验证性实验，加之学生做实验会占用较多的课堂时间，不少教师在上实验课时，往往比较重视实验现象，而对实验数据的处理一带而过。由于没有经过长期训练，对于西藏民族中学的学生来说，这一能力通常较弱，尤其是在处理大量数据时容易出错或感到困惑。

随着科技的发展，现在有许多数据处理软件可以帮助学生更好地处理和分析实验数据。这些软件（如Excel、SPSS等）具有强大的数据处理和分析功能，可以帮助学生快速、准确地处理数据，并生成可视化的报告，使数据处理变得更加简单和直观。特别是Excel软件，学生在信息科技课程中学习过，日常也使用过，所以对他们来说很容易上手。

例如，在开展“探究电流与电压、电阻的关系”实验中，在正确操作的基础上，学生还需要收集大量的实验数据，并进行分析和处理。这时，教师可以引导学生使用Excel等数据处理软件，将实验数据输入软件中，利用软件的图表功能绘制出电流与电压、电阻之间的关系图像，进而发现电流与电压的关系图像是过O点的直线，自然地得出结论：当电阻一定时，电流与电压成正比。接着，引导学生发现电流与电阻的图像是第一象限中的双曲线，得出结论：当电压一定时，电流与电阻成反比。通过这样的训练，学生可以慢慢掌握数据处理软件的使用方法，从而逐渐提高数据处理能力。

四、 利用试题库的汇总性，提高分析归纳能力

分析归纳能力是指通过物理实验数据得出结论的能力。然而，由于初中学生的认知水平和思维能力有限，他们在分析归纳方面往往存在困难，如：通过一些数据的分析，有些学生归纳不够全面，在“探究质量与体积的关系”实验中，很多学生能够一眼看出“同种物质质量与体积的比值一定”这一横向数据的结论，而往往忽略了纵向数据的结论——不同物质质量与体积的比值一般不同。

教师可以利用互联网上的丰富试题库（如百度文库、学科网、组卷网等），为学生提供更多的实验数据和案例，引导学生进行分析和归纳，帮助学生提高分析归纳能力。教师可以先从简单的试题开始，如提供一组实验数据，要求学生观察数据的变化趋势，并尝试归纳其中的规律。随着学生能力的提高，教师逐渐增加试题的难度，提供更复杂的数据和情境，要求学生进行深入分析和归纳。此外，教师还应鼓励学生自己从互联网上寻找相关的实验数据和试题，进行自主学习和探究。这样，不仅可以提高学生的分析归纳能力，还可以培养他们的自主学习能力和探究精神。同时，教师还需要注意引导学生正确对待实验数据，避免片面归纳或错误解释。在分析归纳的过程中，教师应鼓励学生勇于质疑和反思，培养他们的科学精神和批判性思维。

五、 利用在线学习平台的指导性，提高自主创新能力

自主创新能力是初中学生在物理实验学习中需要培养的重要能力之一。为了激发学生的自主创新精神，教师可以利用互联网学习平台创设更多的自主创新机会。

教师可以推荐一些与初中物理实验相关的在线学习平台，如“菁优网”“爱学习”等，让学生自主选择感兴趣的实验项目进行学习。这些平台通常会提供丰富的实验教程、实验器材介绍以及实验视频等，能够帮助学生更深入地了解实验的原理和操作方法。

教师还可以鼓励学生利用互联网资源结合身边的器材进行自主探究实验，如利用身边的物品进行物理小实验，或者利用家中的电器进行电学实验等。通过自主探究实验，学生能够更好地理解和掌握物理知识，同时也能够培养他们的创新思维和实践能力。

此外，教师还可以积极与一些物理创新大赛组委会联系，组织学生参加线上的物理实验竞赛或创新活动，激发学生的创新热情和创造力。这些竞赛或活动通常要求学生自主设计实验方案、进行实验操作和数据分析，并撰写实验报告或展示实验成果。通过参与物理创新大赛等活动，学生能大大提高自己的创新思维和实践能力，同时也能够拓宽自己的视野和知识面。

综上所述，利用互联网众多的资源和平台，来提高学生的实验操作能力、实验设计能力、数据处理能力、分析归纳能力以及自主创新能力，是非常重要的一种途径。通过合理利用这些资源，教师可以为学生创造更加丰富、多样的学习环境和学习机会，激发他们的学习兴趣和创造力，促进他们的全面发展，让每一个学生都跟上新时代的步伐。