摘要：物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取物理知識(shí)的重要手段，也是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要載體?！盎ヂ?lián)網(wǎng)＋”背景下，大量先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)涌現(xiàn)，我們可以用信息技術(shù)手段來(lái)提升物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。我們可以用多樣化的信息技術(shù)加持初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)：多屏展示，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境；仿真實(shí)驗(yàn)，提供直觀體驗(yàn)；AI監(jiān)控，優(yōu)化教學(xué)流程；人機(jī)互動(dòng)，給予實(shí)時(shí)反饋；AI評(píng)估系統(tǒng)，推動(dòng)全面評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；信息技術(shù)；“互聯(lián)網(wǎng)+”；《視力的矯正》

物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取物理知識(shí)的重要手段，也是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要載體?！盎ヂ?lián)網(wǎng)＋”背景下，大量先進(jìn)的教育信息技術(shù)涌現(xiàn)，我們可以用它們來(lái)提升物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。下面，以蘇科版初中物理八年級(jí)上冊(cè)《視力的矯正》一課為例，說(shuō)明如何用多樣化的信息技術(shù)加持初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、 多屏展示，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：“教師要充分結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，有目的地創(chuàng)設(shè)生動(dòng)具體的情境，引導(dǎo)學(xué)生從經(jīng)驗(yàn)中概括、提煉事物的共同屬性，抽象事物的本質(zhì)特征，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)常識(shí)向物理概念轉(zhuǎn)變。”［1］物理教師可以利用信息技術(shù)優(yōu)化課堂導(dǎo)入，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)情境。一些教學(xué)輔助軟件中的“直播課堂”功能可以將教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)視頻、圖片投放到每一個(gè)學(xué)生面前的屏幕上，迅速抓取學(xué)生的注意力，有效激發(fā)學(xué)生的感知能力，以此驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極思考，為接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)做好鋪墊。［2］

《視力的矯正》一課教學(xué)伊始，教師將課件投放到每一個(gè)學(xué)生面前的屏幕上并組織學(xué)生學(xué)習(xí)。教師以談話的方式引出話題：“大家喜歡看體育比賽嗎？前段時(shí)間杭州亞運(yùn)會(huì)很受歡迎，老師收集了兩張照片?！苯又?，教師投屏展示了杭州亞運(yùn)會(huì)羽毛球項(xiàng)目的比賽照片：同樣是攝影師處于球場(chǎng)外圍拍攝的照片（倘若用肉眼觀看這場(chǎng)比賽，是很難看到運(yùn)動(dòng)員面部細(xì)節(jié)的），第一張是運(yùn)動(dòng)員清晰的面部細(xì)節(jié)，第二張是不太清晰的遠(yuǎn)景照片。學(xué)生在設(shè)備上將兩張照片進(jìn)行清晰度對(duì)比，在體驗(yàn)式的真實(shí)情境中自發(fā)產(chǎn)生思考。在學(xué)生初步理解了“眼睛的視物原理”后，教師利用AI設(shè)備將奔跑的獵豹照片傳給學(xué)生，使學(xué)生通過(guò)改變自己與設(shè)備之間的距離，來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，以此使學(xué)生透過(guò)實(shí)踐感受知識(shí)本質(zhì)。接著，教師帶領(lǐng)學(xué)生一起觀看近視眼和遠(yuǎn)視眼的模擬動(dòng)畫(huà)，體會(huì)生活中配近視眼鏡和遠(yuǎn)視眼鏡的知識(shí)應(yīng)用，從而助力學(xué)生掌握近視眼和遠(yuǎn)視眼的成因及其矯正方法。

二、 仿真實(shí)驗(yàn)，提供直觀體驗(yàn)

有些微觀層面實(shí)驗(yàn)及具有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)很難在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中呈現(xiàn)，仿真實(shí)驗(yàn)則能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，很好地突破這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以直觀地看到實(shí)驗(yàn)儀器的構(gòu)造、實(shí)驗(yàn)操作步驟以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使抽象的物理理論直觀化，并且具有較高的安全性、便捷性、可重復(fù)操作性。

《視力的矯正》一課中，在學(xué)生思考“杭州亞運(yùn)會(huì)近景、遠(yuǎn)景照片不同”和“人眼觀看遠(yuǎn)處和近處的物體時(shí)是怎么調(diào)節(jié)的”的問(wèn)題后，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生物學(xué)知識(shí)回憶“眼睛的結(jié)構(gòu)”。接著，教師邀請(qǐng)一名學(xué)生上臺(tái)利用“希沃白板”中自帶的“仿真實(shí)驗(yàn)”功能將人體的眼球進(jìn)行拆分，向其他同學(xué)展示眼球的基本構(gòu)造以及模擬眼睛在看遠(yuǎn)近不同的物體時(shí)肌肉的松緊程度，讓學(xué)生對(duì)眼睛的構(gòu)造和調(diào)節(jié)有直觀的認(rèn)知。學(xué)生演示后，各組成員在自己的設(shè)備上進(jìn)行嘗試，隨意拖動(dòng)物體，觀察眼球的變化。這引發(fā)了學(xué)生關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考——如何調(diào)整晶狀體的薄厚使物體無(wú)論遠(yuǎn)近不同都能在視網(wǎng)膜上成清晰的像？與抽象的講解理論相比，仿真實(shí)驗(yàn)化抽象為直觀，助力學(xué)生開(kāi)展深度思考，讓教學(xué)更加輕松直觀。

三、 AI監(jiān)控，優(yōu)化教學(xué)流程

AI教學(xué)輔助軟件監(jiān)控設(shè)備可以讓教師通過(guò)教學(xué)大屏關(guān)注所有學(xué)生的實(shí)時(shí)情況，以此督促所有學(xué)生參與學(xué)習(xí)。學(xué)生在課堂監(jiān)控的影響下會(huì)更加專(zhuān)注地參與到實(shí)驗(yàn)中去。教師還可以通過(guò)AI課堂監(jiān)控功能實(shí)時(shí)觀察各學(xué)習(xí)小組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，以此確定接下來(lái)的教學(xué)流程和走向，根據(jù)學(xué)情在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)給出正確指導(dǎo)，優(yōu)化教學(xué)思路。

在《視力的矯正》一課教學(xué)中，教師為學(xué)生準(zhǔn)備了模擬晶狀體薄厚調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)器材（光源、水透鏡、光具座、光屏等），用水透鏡代替晶狀體、光屏代替視網(wǎng)膜來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在課堂中以小組形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，自主嘗試正確的實(shí)驗(yàn)操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟。教師通過(guò)大屏實(shí)時(shí)觀察每一組的操作狀態(tài)以及進(jìn)度并發(fā)現(xiàn)可能存在的問(wèn)題。在操作過(guò)程中，學(xué)生如果遇到問(wèn)題也可以通過(guò)大屏學(xué)習(xí)其他小組的實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)本組的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化。學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究結(jié)束后，教師利用監(jiān)控回放功能展示優(yōu)秀的小組學(xué)習(xí)過(guò)程（也可以展示教師的演示實(shí)驗(yàn)）。如此，每個(gè)學(xué)生都能仔細(xì)觀察到實(shí)驗(yàn)過(guò)程，更好地沉浸在實(shí)驗(yàn)之中。學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)了此實(shí)驗(yàn)最容易忽視的問(wèn)題：在調(diào)節(jié)晶狀體的薄厚時(shí)，動(dòng)的應(yīng)該是光源而不是水透鏡。

四、 人機(jī)互動(dòng)，給予實(shí)時(shí)反饋

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，課堂反饋環(huán)節(jié)往往是教師提問(wèn)后抽取一兩個(gè)學(xué)生回答，不夠全面，反饋的針對(duì)性和精準(zhǔn)性不高。對(duì)此，教師可以讓學(xué)生利用人機(jī)互動(dòng)，獲得精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)反饋。

在《視力的矯正》一課教學(xué)中，教師演示完后將實(shí)驗(yàn)步驟投放到各小組的屏幕上，學(xué)生在提示的引導(dǎo)下動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師選取兩組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)視頻投放到各小組的屏幕上，讓各小組討論這兩組同學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)和NOBOOK軟件給他們扣分的原因：實(shí)驗(yàn)前未將水透鏡、光源、光屏調(diào)至同一水平高度；過(guò)程中確定好水透鏡的位置不能隨意改動(dòng)；等等。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，教師不需要讓學(xué)生上臺(tái)來(lái)做實(shí)驗(yàn)，也能讓所有學(xué)生清晰地看到展示實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，并通過(guò)NOBOOK的實(shí)時(shí)反饋為展示實(shí)驗(yàn)的學(xué)生提供更精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)和建議。

五、 AI評(píng)估系統(tǒng)，推動(dòng)全面評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)往往依賴(lài)于作業(yè)或定期考試的成績(jī)，這種方式雖然可以反映學(xué)生的部分學(xué)習(xí)情況，但缺乏全面性和實(shí)時(shí)性。而借助AI評(píng)估系統(tǒng)的各個(gè)模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的全面跟蹤和實(shí)時(shí)評(píng)估。

數(shù)據(jù)采集模塊作為AI評(píng)估系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其主要任務(wù)是實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地捕捉學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)。此外，該模塊還能夠?qū)W(xué)生的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉，如學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意力集中程度、反應(yīng)速度等，從而為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供更豐富的信息。數(shù)據(jù)分析模塊則是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該模塊運(yùn)用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)操作流程和學(xué)生的實(shí)際操作步驟，可以準(zhǔn)確識(shí)別出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能存在的錯(cuò)誤或不足。同時(shí)，根據(jù)學(xué)生的行為數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)一步分析學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)態(tài)度以及可能存在的學(xué)習(xí)難點(diǎn)。反饋建議模塊是AI評(píng)估系統(tǒng)中直接面向教師和學(xué)生的重要接口?；跀?shù)據(jù)分析模塊的處理結(jié)果，該模塊能夠生成個(gè)性化的反饋報(bào)告，詳細(xì)列出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)和不足，并提出具體的改進(jìn)建議。對(duì)于教師而言，這些反饋報(bào)告將成為他們調(diào)整教學(xué)策略、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要依據(jù)。對(duì)于學(xué)生而言，他們可以通過(guò)這些反饋報(bào)告了解自己的學(xué)習(xí)情況，明確自己在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中需要改進(jìn)的地方，從而更好地提升自己的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng)。

以《視力的矯正》一課中的“凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)”為例。AI評(píng)估系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)捕捉學(xué)生記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還能智能地分析這些數(shù)據(jù)，如焦距、物距等關(guān)鍵參數(shù)。系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)置算法，迅速判斷學(xué)生的實(shí)驗(yàn)步驟是否正確、成像是否清晰，從而及時(shí)給出反饋。這種即時(shí)的反饋機(jī)制極大地增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，使他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、糾正錯(cuò)誤，進(jìn)而更好地理解和掌握凸透鏡成像規(guī)律。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育背景下，初中物理教師應(yīng)積極應(yīng)用信息技術(shù)（如多屏展示、仿真實(shí)驗(yàn)、AI監(jiān)控、人機(jī)互動(dòng)、AI評(píng)估系統(tǒng)等）開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以此促進(jìn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與，使學(xué)生切實(shí)參與到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：42.

［2］ 蘇海英.基于翻轉(zhuǎn)課堂開(kāi)展初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略研究［J］.甘肅教育研究，2024（15）：4042.