用信息技术加持初中物理实验教学*

摘要：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，大量先进的教学技术涌现，我们可以用信息技术手段来提升物理实验教学的质量。我们可以用多样化的信息技术加持初中物理实验教学：多屏展示，创设学习情境；仿真实验，提供直观体验；AI监控，优化教学流程；人机互动，给予实时反馈；AI评估系统，推动全面评价。

关键词：初中物理；实验教学；信息技术；“互联网+”；《视力的矫正》

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，大量先进的教育信息技术涌现，我们可以用它们来提升物理实验教学的质量。下面，以苏科版初中物理八年级上册《视力的矫正》一课为例，说明如何用多样化的信息技术加持初中物理实验教学。

一、 多屏展示，创设学习情境

《义务教育物理课程标准（2022年版）》指出：“教师要充分结合学生的生活经验，有目的地创设生动具体的情境，引导学生从经验中概括、提炼事物的共同属性，抽象事物的本质特征，实现从经验常识向物理概念转变。”［1］物理教师可以利用信息技术优化课堂导入，为学生创设体验式学习情境。一些教学辅助软件中的“直播课堂”功能可以将教学课件、实验视频、图片投放到每一个学生面前的屏幕上，迅速抓取学生的注意力，有效激发学生的感知能力，以此驱动学生积极思考，为接下来的实验活动做好铺垫。［2］

《视力的矫正》一课教学伊始，教师将课件投放到每一个学生面前的屏幕上并组织学生学习。教师以谈话的方式引出话题：“大家喜欢看体育比赛吗？前段时间杭州亚运会很受欢迎，老师收集了两张照片。”接着，教师投屏展示了杭州亚运会羽毛球项目的比赛照片：同样是摄影师处于球场外围拍摄的照片（倘若用肉眼观看这场比赛，是很难看到运动员面部细节的），第一张是运动员清晰的面部细节，第二张是不太清晰的远景照片。学生在设备上将两张照片进行清晰度对比，在体验式的真实情境中自发产生思考。在学生初步理解了“眼睛的视物原理”后，教师利用AI设备将奔跑的猎豹照片传给学生，使学生通过改变自己与设备之间的距离，来模拟实验的过程，以此使学生透过实践感受知识本质。接着，教师带领学生一起观看近视眼和远视眼的模拟动画，体会生活中配近视眼镜和远视眼镜的知识应用，从而助力学生掌握近视眼和远视眼的成因及其矫正方法。

二、 仿真实验，提供直观体验

有些微观层面实验及具有危险性的实验很难在现实教学中呈现，仿真实验则能利用计算机技术模拟真实的实验过程，很好地突破这样的实验教学困境。通过仿真实验，学生可以直观地看到实验仪器的构造、实验操作步骤以及实验现象，使抽象的物理理论直观化，并且具有较高的安全性、便捷性、可重复操作性。

《视力的矫正》一课中，在学生思考“杭州亚运会近景、远景照片不同”和“人眼观看远处和近处的物体时是怎么调节的”的问题后，教师引导学生结合生物学知识回忆“眼睛的结构”。接着，教师邀请一名学生上台利用“希沃白板”中自带的“仿真实验”功能将人体的眼球进行拆分，向其他同学展示眼球的基本构造以及模拟眼睛在看远近不同的物体时肌肉的松紧程度，让学生对眼睛的构造和调节有直观的认知。学生演示后，各组成员在自己的设备上进行尝试，随意拖动物体，观察眼球的变化。这引发了学生关于实验设计的思考——如何调整晶状体的薄厚使物体无论远近不同都能在视网膜上成清晰的像？与抽象的讲解理论相比，仿真实验化抽象为直观，助力学生开展深度思考，让教学更加轻松直观。

三、 AI监控，优化教学流程

AI教学辅助软件监控设备可以让教师通过教学大屏关注所有学生的实时情况，以此督促所有学生参与学习。学生在课堂监控的影响下会更加专注地参与到实验中去。教师还可以通过AI课堂监控功能实时观察各学习小组的实验过程，以此确定接下来的教学流程和走向，根据学情在恰当的时机给出正确指导，优化教学思路。

在《视力的矫正》一课教学中，教师为学生准备了模拟晶状体薄厚调节的实验器材（光源、水透镜、光具座、光屏等），用水透镜代替晶状体、光屏代替视网膜来进行实验。学生在课堂中以小组形式进行实验探究，自主尝试正确的实验操作方法和实验步骤。教师通过大屏实时观察每一组的操作状态以及进度并发现可能存在的问题。在操作过程中，学生如果遇到问题也可以通过大屏学习其他小组的实验操作，对本组的实验操作进行适当调整和优化。学生实验探究结束后，教师利用监控回放功能展示优秀的小组学习过程（也可以展示教师的演示实验）。如此，每个学生都能仔细观察到实验过程，更好地沉浸在实验之中。学生自主发现了此实验最容易忽视的问题：在调节晶状体的薄厚时，动的应该是光源而不是水透镜。

四、 人机互动，给予实时反馈

在传统的课堂教学中，课堂反馈环节往往是教师提问后抽取一两个学生回答，不够全面，反馈的针对性和精准性不高。对此，教师可以让学生利用人机互动，获得精准的实时反馈。

在《视力的矫正》一课教学中，教师演示完后将实验步骤投放到各小组的屏幕上，学生在提示的引导下动手进行实验操作。学生实验结束后，教师选取两组学生的实验视频投放到各小组的屏幕上，让各小组讨论这两组同学实验的优缺点和NOBOOK软件给他们扣分的原因：实验前未将水透镜、光源、光屏调至同一水平高度；过程中确定好水透镜的位置不能随意改动；等等。与传统实验教学相比，教师不需要让学生上台来做实验，也能让所有学生清晰地看到展示实验的全过程，并通过NOBOOK的实时反馈为展示实验的学生提供更精准的评价和建议。

五、 AI评估系统，推动全面评价

传统的教学评价往往依赖于作业或定期考试的成绩，这种方式虽然可以反映学生的部分学习情况，但缺乏全面性和实时性。而借助AI评估系统的各个模块，可以实现对学生学习过程的全面跟踪和实时评估。

数据采集模块作为AI评估系统的基础，其主要任务是实时、准确地捕捉学生在物理实验过程中的各种数据。此外，该模块还能够对学生的行为数据进行捕捉，如学生在实验过程中的注意力集中程度、反应速度等，从而为后续的数据分析提供更丰富的信息。数据分析模块则是对采集到的数据进行深入挖掘和处理的关键环节。该模块运用先进的机器学习算法和数据分析技术，对学生的实验数据和行为数据进行全面分析，通过对比实验标准操作流程和学生的实际操作步骤，可以准确识别出学生在实验过程中可能存在的错误或不足。同时，根据学生的行为数据，还可以进一步分析学生的学习习惯、学习态度以及可能存在的学习难点。反馈建议模块是AI评估系统中直接面向教师和学生的重要接口。基于数据分析模块的处理结果，该模块能够生成个性化的反馈报告，详细列出学生在实验过程中的优点和不足，并提出具体的改进建议。对于教师而言，这些反馈报告将成为他们调整教学策略、优化实验教学的重要依据。对于学生而言，他们可以通过这些反馈报告了解自己的学习情况，明确自己在实验学习中需要改进的地方，从而更好地提升自己的实验技能和科学素养。

以《视力的矫正》一课中的“凸透镜成像实验”为例。AI评估系统不仅能够实时捕捉学生记录的实验数据，还能智能地分析这些数据，如焦距、物距等关键参数。系统通过内置算法，迅速判断学生的实验步骤是否正确、成像是否清晰，从而及时给出反馈。这种即时的反馈机制极大地增强了学生的实验体验，使他们在实验过程中能够及时发现问题、纠正错误，进而更好地理解和掌握凸透镜成像规律。

在“互联网+”的教育背景下，初中物理教师应积极应用信息技术（如多屏展示、仿真实验、AI监控、人机互动、AI评估系统等）开展实验教学，以此促进学生的实验参与，使学生切实参与到发现问题、分析问题、解决问题的过程中，从而有效培养学生的物理实验能力。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022：42.

［2］ 苏海英.基于翻转课堂开展初中物理实验教学的策略研究［J］.甘肃教育研究，2024（15）：4042.