初中物理實驗教學中運用信息技術培養學生科學思維的實踐研究*

陳 群 李欣夢

(1.長豐縣教育體育局教研室 2.長豐縣城關中學 安徽合肥 231100)

在初中物理實驗教學中合理運用信息技術能使物理實驗教學質量得到很大程度的提升,同時在培養學生科學思維方面大有裨益。科學思維是從科學視角對自然界中事物的本質屬性、內在規律及自然界中事物之間的聯系和相互關系的認知方式,主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等。在初中物理實驗教學中運用信息技術能夠創造輕松、有趣、生動的學習環境,激發學生的學習興趣,使學生能夠直觀掌握物理知識,形成物理觀念,培養自主探究意識,學會利用科學知識、科學技術去研究和解決真實問題,從而在潛移默化中培養學生的科學思維。

一、在初中物理實驗教學中運用信息技術培養學生科學思維的優勢

(一)激發學習興趣

信息技術圖文并茂、人機交互的特點,能夠激發學生對物理實驗的興趣,讓學生體驗到實驗的快樂,充分發揮學生學習的主觀能動性,激發學生的學習潛能。例如,在指導學生學習流體壓強與流速之間的關系時,教師可以先運用多媒體課件,讓學生觀看模擬仿真實驗,并用信息技術展現整個實驗的過程和具體流程,使學生觀察神奇的物理實驗現象,從而激發學生對相關學習內容的興趣,讓學生更加樂于參與物理實驗,在實驗中增強科學思維。

(二)優化實驗探究過程

大部分初中物理實驗會用到各種不同的儀器,有的體積非常小,刻度難以看清,學生使用起來并不方便。而運用信息技術能夠將相關刻度放大,使學生比較直觀地觀察到實驗現象。例如,在教學“歐姆定律”時,在探究電流與電壓關系的實驗中,學生需要讀電流表和電壓表的示數,由于實驗設備體積小,后面的學生經常看不清楚,這時就可以運用信息技術放大兩表的示數,使全體學生都能看清。這不僅優化了實驗探究過程,還加強了師生之間的互動。

另外,由于學生并沒有相關的經驗,學生有時不能及時發現在物理實驗過程中出現的問題,可能會造成一些安全隱患,對物理實驗效果產生一定的影響。這時,教師就可以通過信息技術為學生的物理實驗探究搭建平臺,展示正確的實驗過程,規范學生的實驗操作。例如,學生在做觀察水的沸騰實驗時,需要先把各種實驗儀器按要求組裝起來,并且要一邊攪拌,一邊讀出溫度計示數,然后再描點連線作圖,得出實驗結論。在此物理實驗過程中學生可能由于操作不當燙傷,很難得到正確的實驗圖像。這時我們可以選擇數字化實驗。數字化實驗將傳感器、數據采集器、計算機與傳統實驗儀器結合,具備實時監測、實時實驗的功能,它呈現的是真實實驗,在實驗數據的處理上更嚴謹、更規范。數字化實驗將學生與教師從原來的圖像描繪等繁雜的活動中解放出來,為學生的小組合作與自主探究提供了更多的時間和空間,使學生可以在很短的時間內收獲更加豐富的知識,大大提升了學生的學習效果。

二、在初中物理實驗教學中運用信息技術培養學生科學思維的注意事項

在初中物理實驗教學中運用信息技術可以使學生的科學思維得到培養,但是要注意適時、適當、適量。初中物理實驗教學中部分實驗需要學生親自動手、親自觀察,才可以發現物理規律,加深理解。比如在探究壓力的作用效果影響因素的實驗中,在探究壓力對其影響時,把砝碼放在小桌子上,小桌子陷入海綿中。這完全可以讓學生利用日常生活中隨處可見的一些工具,自己動手去感受、去體驗。在初中物理實驗教學中適時恰當地運用信息技術,需要從以下幾個方面去把握。

首先,對于實驗現象明顯的實驗一定要實際操作,如觀察液體的壓強、研究定滑輪和動滑輪、阿基米德原理、力的三要素等實驗。不能一味運用信息技術來進行虛擬演示,要讓學生在動手操作中進行分析推理,在交流討論中實現思維碰撞。

其次,對于部分內容難以理解和操作,或操作具有一定的危險性的實驗,可以運用信息技術來進行輔助。比如對于籃球與籃板碰撞瞬間的形變,教師可以運用信息技術慢放視頻,使其清晰展現。再如在探究相互作用力之間的關系時,可以用力傳感器,直接在電腦屏幕上實時顯示作用力和反作用力的動態變化。又如在測定大氣壓強時,用液體汞做托里拆利實驗具有一定的危險性,這時運用信息技術來進行模擬仿真實驗就是非常不錯的選擇。仿真實驗不需要考慮太多外界環境因素,安全性有了保障,實驗效果也會比較理想。

最后,要注意發揮傳統教學方式的優勢,在實驗教學中進行必要的板書和演示實驗操作、實驗現場作圖等,使學生可以從中學到物理實驗的規范性操作方法及作圖技巧等。

總之,在初中物理實驗教學中運用信息技術不能喧賓奪主,不能一味追求教學過程的信息化,而忽視培養學生從科學的視角認識客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的能力。初中物理實驗教學要始終以學生為主體,從實際的教學目標出發,適時合理地運用信息技術,才能真正培養學生的科學思維。

三、在初中物理實驗教學中運用信息技術培養學生科學思維的原則

(一)直觀性原則

在以往的初中物理實驗教與學中,教師總是用語言講解實驗,學生總是讀實驗、背實驗,教師和學生投入巨大的精力、時間,卻難以收到滿意的效果。為此,教師要遵循直觀性原則,在初中物理實驗教學中運用信息技術,通過模擬實驗將抽象的、難以觀察的實驗現象具體化、形象化,增強物理實驗的可信度、說服力,使學生對物理知識產生直觀認知。

(二)科學性原則

在物理實驗教學實踐中,教師忽視實驗目的、實驗內容和實驗類型,貪多求全,盲目運用信息技術時,不但難以讓學生抓住重點,還可能使整個物理實驗的教學效果受到影響,打擊學生學習物理知識的積極性。所以教師在初中物理實驗教學中運用信息技術時,一定要遵循科學性原則,在尊重實驗教學本身規律的基礎上開展實驗活動,保證整個實驗教學符合學生的心理認知特點,在教學過程中培養學生的科學思維。

(三)啟發性原則

不管是運用傳統的教學手段,還是運用信息技術,實際上物理實驗教學的核心都是通過教與學的相互作用達到啟發學生科學思維的目的。假如教師過度強調信息技術的運用,就會落入羅列實驗現象的怪圈,不能達到有效啟發學生科學思維的目的,難以收到預期的教學效果。所以教師要遵循啟發性原則,在實驗教學中以啟發學生的科學思維為出發點。

(四)實踐性原則

在初中物理實驗教學中,教師一定要注重引導學生通過觀察實驗、動手操作實驗來理解和掌握觀察的方法、實驗的方法、類比的方法以及轉換的方法,實現物理核心素養的提升,達到培養學生科學思維的目的。學生在教師的指導下進行實踐操作,能夠深化對物理知識、實驗現象的認知,鍛煉自身的實踐能力和科學思維能力。教師可以先運用信息技術演示物理實驗的過程,然后根據實際情況讓學生進行實踐操作,以實踐為主,以信息技術為輔。

結語

在初中物理實驗教學中運用信息技術可以激發學生的學習興趣、優化實驗的探究過程,教師需要遵循一定的原則,合理地運用信息技術去培養學生的科學思維。教師要充分認識到學生科學思維的培養不能一蹴而就,而要循序漸進,這是一個長期的過程。為此,教師需要在具體的初中物理實驗教學實踐中持續探索,不斷革新自身教學理念和教學模式,讓學生主動參與實驗,在實驗過程中進行科學思維的訓練。