初中物理实验教学中运用信息技术培养学生科学思维的实践研究*

陈 群 李欣梦

(1.长丰县教育体育局教研室 2.长丰县城关中学 安徽合肥 231100)

在初中物理实验教学中合理运用信息技术能使物理实验教学质量得到很大程度的提升,同时在培养学生科学思维方面大有裨益。科学思维是从科学视角对自然界中事物的本质属性、内在规律及自然界中事物之间的联系和相互关系的认知方式,主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等。在初中物理实验教学中运用信息技术能够创造轻松、有趣、生动的学习环境,激发学生的学习兴趣,使学生能够直观掌握物理知识,形成物理观念,培养自主探究意识,学会利用科学知识、科学技术去研究和解决真实问题,从而在潜移默化中培养学生的科学思维。

一、在初中物理实验教学中运用信息技术培养学生科学思维的优势

(一)激发学习兴趣

信息技术图文并茂、人机交互的特点,能够激发学生对物理实验的兴趣,让学生体验到实验的快乐,充分发挥学生学习的主观能动性,激发学生的学习潜能。例如,在指导学生学习流体压强与流速之间的关系时,教师可以先运用多媒体课件,让学生观看模拟仿真实验,并用信息技术展现整个实验的过程和具体流程,使学生观察神奇的物理实验现象,从而激发学生对相关学习内容的兴趣,让学生更加乐于参与物理实验,在实验中增强科学思维。

(二)优化实验探究过程

大部分初中物理实验会用到各种不同的仪器,有的体积非常小,刻度难以看清,学生使用起来并不方便。而运用信息技术能够将相关刻度放大,使学生比较直观地观察到实验现象。例如,在教学“欧姆定律”时,在探究电流与电压关系的实验中,学生需要读电流表和电压表的示数,由于实验设备体积小,后面的学生经常看不清楚,这时就可以运用信息技术放大两表的示数,使全体学生都能看清。这不仅优化了实验探究过程,还加强了师生之间的互动。

另外,由于学生并没有相关的经验,学生有时不能及时发现在物理实验过程中出现的问题,可能会造成一些安全隐患,对物理实验效果产生一定的影响。这时,教师就可以通过信息技术为学生的物理实验探究搭建平台,展示正确的实验过程,规范学生的实验操作。例如,学生在做观察水的沸腾实验时,需要先把各种实验仪器按要求组装起来,并且要一边搅拌,一边读出温度计示数,然后再描点连线作图,得出实验结论。在此物理实验过程中学生可能由于操作不当烫伤,很难得到正确的实验图像。这时我们可以选择数字化实验。数字化实验将传感器、数据采集器、计算机与传统实验仪器结合,具备实时监测、实时实验的功能,它呈现的是真实实验,在实验数据的处理上更严谨、更规范。数字化实验将学生与教师从原来的图像描绘等繁杂的活动中解放出来,为学生的小组合作与自主探究提供了更多的时间和空间,使学生可以在很短的时间内收获更加丰富的知识,大大提升了学生的学习效果。

二、在初中物理实验教学中运用信息技术培养学生科学思维的注意事项

在初中物理实验教学中运用信息技术可以使学生的科学思维得到培养,但是要注意适时、适当、适量。初中物理实验教学中部分实验需要学生亲自动手、亲自观察,才可以发现物理规律,加深理解。比如在探究压力的作用效果影响因素的实验中,在探究压力对其影响时,把砝码放在小桌子上,小桌子陷入海绵中。这完全可以让学生利用日常生活中随处可见的一些工具,自己动手去感受、去体验。在初中物理实验教学中适时恰当地运用信息技术,需要从以下几个方面去把握。

首先,对于实验现象明显的实验一定要实际操作,如观察液体的压强、研究定滑轮和动滑轮、阿基米德原理、力的三要素等实验。不能一味运用信息技术来进行虚拟演示,要让学生在动手操作中进行分析推理,在交流讨论中实现思维碰撞。

其次,对于部分内容难以理解和操作,或操作具有一定的危险性的实验,可以运用信息技术来进行辅助。比如对于篮球与篮板碰撞瞬间的形变,教师可以运用信息技术慢放视频,使其清晰展现。再如在探究相互作用力之间的关系时,可以用力传感器,直接在电脑屏幕上实时显示作用力和反作用力的动态变化。又如在测定大气压强时,用液体汞做托里拆利实验具有一定的危险性,这时运用信息技术来进行模拟仿真实验就是非常不错的选择。仿真实验不需要考虑太多外界环境因素,安全性有了保障,实验效果也会比较理想。

最后,要注意发挥传统教学方式的优势,在实验教学中进行必要的板书和演示实验操作、实验现场作图等,使学生可以从中学到物理实验的规范性操作方法及作图技巧等。

总之,在初中物理实验教学中运用信息技术不能喧宾夺主,不能一味追求教学过程的信息化,而忽视培养学生从科学的视角认识客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的能力。初中物理实验教学要始终以学生为主体,从实际的教学目标出发,适时合理地运用信息技术,才能真正培养学生的科学思维。

三、在初中物理实验教学中运用信息技术培养学生科学思维的原则

(一)直观性原则

在以往的初中物理实验教与学中,教师总是用语言讲解实验,学生总是读实验、背实验,教师和学生投入巨大的精力、时间,却难以收到满意的效果。为此,教师要遵循直观性原则,在初中物理实验教学中运用信息技术,通过模拟实验将抽象的、难以观察的实验现象具体化、形象化,增强物理实验的可信度、说服力,使学生对物理知识产生直观认知。

(二)科学性原则

在物理实验教学实践中,教师忽视实验目的、实验内容和实验类型,贪多求全,盲目运用信息技术时,不但难以让学生抓住重点,还可能使整个物理实验的教学效果受到影响,打击学生学习物理知识的积极性。所以教师在初中物理实验教学中运用信息技术时,一定要遵循科学性原则,在尊重实验教学本身规律的基础上开展实验活动,保证整个实验教学符合学生的心理认知特点,在教学过程中培养学生的科学思维。

(三)启发性原则

不管是运用传统的教学手段,还是运用信息技术,实际上物理实验教学的核心都是通过教与学的相互作用达到启发学生科学思维的目的。假如教师过度强调信息技术的运用,就会落入罗列实验现象的怪圈,不能达到有效启发学生科学思维的目的,难以收到预期的教学效果。所以教师要遵循启发性原则,在实验教学中以启发学生的科学思维为出发点。

(四)实践性原则

在初中物理实验教学中,教师一定要注重引导学生通过观察实验、动手操作实验来理解和掌握观察的方法、实验的方法、类比的方法以及转换的方法,实现物理核心素养的提升,达到培养学生科学思维的目的。学生在教师的指导下进行实践操作,能够深化对物理知识、实验现象的认知,锻炼自身的实践能力和科学思维能力。教师可以先运用信息技术演示物理实验的过程,然后根据实际情况让学生进行实践操作,以实践为主,以信息技术为辅。

结语

在初中物理实验教学中运用信息技术可以激发学生的学习兴趣、优化实验的探究过程,教师需要遵循一定的原则,合理地运用信息技术去培养学生的科学思维。教师要充分认识到学生科学思维的培养不能一蹴而就,而要循序渐进,这是一个长期的过程。为此,教师需要在具体的初中物理实验教学实践中持续探索,不断革新自身教学理念和教学模式,让学生主动参与实验,在实验过程中进行科学思维的训练。