刍议信息化环境下初中物理实验的有效性教学
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作者: 于泳
摘 要： 让学生通过自主、探究学习的方式发现问题、解决问题，体现基础教育课程改革的要求和物理新课标的理念，是当前物理教学研究应该解决的问题和努力的方向。文章通过对信息技术环境下初中物理实验有效性教学的分析，旨在将信息技术融入到初中物理实验教学之中，为初中物理新课程的开展和实施提供参考。
关键词： 信息化 初中物理实验 有效教学
一、发现问题
建构主义认为学习总是与一定情境相联系的，要通过“同化”与“顺应”才能达到对新知识的意义建构。探究教学始于问题，“问题”是调动学生积极思维的“催化剂”。要诱导学生发现问题，教师就要创设好发现问题的情境，使原有的知识与需要掌握的新知识发生联系，激发学生探索的兴趣，产生进一步学习的动力。信息技术在这里主要充当信息呈现工具，帮助学生从日常生活、自然现象或者实验现象的观察中发现与物理学有关的问题。
1.展示真实场景。尽可能地展示真实场景，有助于把学生对知识的理解建立在对事物的感知上。例如在《声波的发生与传播》中，可以给学生展示自然界中各种发声体的振动―――青蛙鼓动的肚子、蟋蟀颤动的双翅等，促使学生对声音产生的原因进行猜想。
2.创设问题情境。学起于思，思源于疑。教师要善于创设问题情境，使学生产生释疑的强烈愿望，并且在特定的情境中，自己发现解决问题的办法，最终获取新知识。如在学习“参照物”这个概念时，可以引入下面的动画场景：“第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000米高空飞行时，发现脸旁有一个小东西。令他吃惊的是，当他抓到这个小东西时，发现它竟然是一颗子弹。”这样异于常规的问题会引起学生们的种种猜想，使学生产生学习的内部条件。
3.辅助演示实验。初中学生对观察和实验有极其浓厚的兴趣，演示实验可以作为激发学生发现问题的起点。计算机模拟的演示实验解决了传统课堂中教师一人操作，不利于同学观察的问题。利用计算机模拟辅助实验，将起到直观形象、化小为大、化远为近、改变时空、动静变化、快慢可调、重复再现等作用。
二、猜想假设
猜想和假设是物理中重要的创造性思维形式。牛顿说：“没有大胆的推测就不可能有伟大的发现。”在探究过程中，要引导学生提出有针对性的问题，以已有知识为基础，多渠道地收集信息和深入思考问题，从而展开丰富的想象和广泛的联想，大胆提出科学猜想。在初中物理教学中，建立假设存在一定的困难。由于学生以往的知识经验及能力有较大的差异，提出假设的速度及假设的合理性、有效性必然存在着相当大的个别差异。这就需要教师努力创设民主、轻松的课堂教学氛围，鼓励学生敢于发表自己的观点。信息技术的作用是能在实际教学中，创设轻松、和谐的讨论氛围，支持“教师指导、小组讨论、班级交流”的教学方式。
三、探究发现
学生所建立的各种假说，往往是学生对材料、事实形成的主观观念，假说是否合理、有效，还需要通过检验证明。设计科学的实验是实践探究的前提，也是学生为了验证自己的猜想是否正确的必要途径。教师要组织学生讨论实验的原理和方法，分析针对性和可行性，启发实验的思路，帮助他们修改、综合实验方法，设计出最佳实验方案，进而确定实验器材，指导他们写出合理的实验步骤。学生要在前面讨论的基础上，充分利用已创设的有利于按照不同方案自行进行探索研究的学习情境，通过建立在协作基础上的观察、操作、感知现象、建立表象，并通过分析、判断等思维过程，适时调整研究方案，进而形成对物理概念和规律的初步认识。信息技术的作用可以概括如下：
1.提供信息资源。实验是一个创造过程，是探究中非常重要的环节，直接影响到探究的结果。信息技术对实验所用到的知识技能的支持主要表现在建立实验知识库上，这个知识库可以提供探究过程中所需要的相关知识和技能，如：基本的概念、原理、公式、仪器的使用、安全注意事项等。在探究过程中遇到困难时，也可以打开知识库学习，学习后再继续探究。
2.模拟实验。有的物理实验由于怕发生意外和造成实验仪器的损失，对学生作了较多的限制，这时可以采用计算机模拟实验仪器和虚拟实验。比如“仿真物理实验室2.0”虚拟电学实验就是一种辅助传统实验良好的方式，它可以将原本抽象的内容形象化，为学生创设自主的学习环境。
3.实验结果的记录。探究发现一般采用小组协作的形式开展。每个小组可以采用Excel、Word等工具，设计表格，对实验的结果进行记录，解决了传统课堂中结果无法共享的问题，同时节约了画图表的时间。
四、讨论交流
在学生按设计的实验方案进行探究后，往往会得出不同的结论或遇到有争议的问题，此时教师应鼓励学生积极讨论问题、解决问题。在民主和谐、师生互动的课堂情境中，学生可以将实验探究的结果通过多种交流方式（口头、模型、数据、作品等）准确、简捷地传达给教师和其他同学。在讨论中，教师一定要将讨论的中心置于学生之中，将学生的实验结果和他人的分析反馈有机结合起来，逐步完善探究得出的规律。信息技术的作用是呈现学习结果，学生在经过探究实验后，学习成果可以借助文字、图形、动画等工具软件实现。对于学生来讲，将自己的成果呈现在全班，也是一种极大的情感激励。其他学生有机会就这些结论提出疑问、审查证据、挑出逻辑错误、指出解释中脱离证据的地方，或者就相同的观察提出不同的解释。最终，学生能够化解彼此观点中的矛盾，巩固以实验为基础的论证。
五、应用创造
学生通过实验探究获得感知，再对实验现象和数据记录进行分析，通过讨论交流进行比较，并运用归纳、综合等科学方法进行思维加工，实现由感性认识上升到理性认识的飞跃，其目的就是应用和创造。教师要创设应用知识、创新知识的学习情境，使学生在应用知识的学习情境中，通过联想、回忆、迁移等思维方式，引起认知结构的调整与巩固。在创新知识的学习情境中，通过经历设计、制作等实践活动，引起其认知结构的扩展与创新。信息技术的作用就是创设概念或规律的应用情境。例如：学习过磁现象之后，教师可以让学生进一步探讨指南针的发明对人类社会进步所起的作用。教师可以为学生提供部分网址及在线讨论平台，使学生从生活中能够继续发现问题，探究问题，在不断提高学生的实践能力和创新能力的同时，也能使探究更具有创造价值。
总之，随着新课改的稳步推进，充分利用信息化技术的优势，通过实验真正做到学生力所能及，教师避之；学生力所难及，教师助之；学生力所不及，教师为之的新课程理念。所以加强物理实验教学，是提高物理质量的十分有效的途径，对提高学生抽象逻辑思维能力很有帮助，能为学习高中物理知识打下坚实基础。因此，在初中物理教学中，应大力推广加强和优化物理实验教学，从而进一步提高物理教学质量。
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