信息技术环境下初中物理实验探究教学模式研究

高振宽

(福建省龙岩市上杭县第三中学 福建 龙岩 361000)

在当前，学生的能力发展已经成为教师开展教学所要关注的首要内容，基于此，教师在设计教学时需要围绕学生的发展情况来构建相应的教学推动策略。信息技术教学工具是指以计算机多媒体为核心的一系列教学工具，这些教学工具可以帮助教师塑造更加有效的教学流程，给学生提供更好的学习体验[1]。对于物理学科而言，教师除了在文化课教学过程中可以应用信息技术工具构建有效展示外，还可以从实验教学的设计入手渗透信息化教学工具，构建更加高效的信息化实验教学。

1.在信息技术环境下的初中物理实验探究教学模式框架分析

1.1 发现问题，还原场景。构建主义范畴认为，学习需要和相应的情景进行联系，借助“顺应”和“同化”的推进方法，才能够满足理解新知识的意义，从而构建起新知识框架的需求。探究类的教学模式以“问题”作为出发点，“问题”既是调动学生探究思维积极性的催化剂，也是还原实验场景、使学生沉浸其中的基础。为了诱发学生主动的提出问题、发现问题，就需要老师根据物理实验主题，创设与发现和问题相关的小场景，使需要学生通过物理实验学习并掌握的新知识，与学生原有的知识框架发生联系和冲突，从而进一步激发学生借助物理实验探索并学习新知识的动力。信息技术在物理实现探究教学当中起到了工具的作用，能够直观地为学生提供相关信息，从而引导学生从自然现象、日常生活以及对实验现象的观察当中发现与需要学习的物理知识相关的问题。在还原场景从而引导学生发现问题时需要遵循以下三个主要步骤：

首先需要尽可能还原真实的场景。建立真实化的问题场景，有助于学生在感知事物的基础上增强理解，比如在《声音的发生和传播》部分的教学过程中，老师可以先给学生展示自然界中各类发声体明显振动发声的例子——蟋蟀颤动翅膀发声、青蛙鼓动肚子发声等等，从而全面激发学生猜想声音产生的原因，从而引导其提出相关疑问。

其次则是需要设置具体的问题环境，老师要为学生创设问题环境，激发学生通过实验探究解答疑惑的强烈期待，并且在特定的问题情景当中，引导学生自己去探索有效解决问题的方法，从而帮助其最终获取新的知识，并快速将新知识内化融合到自己的物理知识框架当中[2]。比如在《运动的世界》一章的教学过程中，为了让学生更好的理解“参照物”这一新概念，老师可以为学生引入这样的实际场景：想像一下，你站在路边，看着车来车往。车相对于你就是运动的。再想想，你开车在高速路的直线路上，旁边一辆车和你速度相同，那么旁边那辆车相对于你就是静止的。这种常规生活中经常遇到的情景，更能使学生产生浓厚兴趣，进而主动学习。

最后则是借助演示实验，辅助问题的发现。初中阶段的学生往往对实验和观察有着较强的兴趣，在实验探究前期提出问题阶段应用演示实验，可以帮助学生快速且正确的发现问题。在传统的物理课堂教学过程中，演示实验往往是老师在讲台上进行操作，由于演示实验的道具较小、教室中学生的位置相对分散，使得学生观察老师演示实验的难度大，然而借助计算机等多媒体设备进行演示实验，可以化小为大、化远为近，并且能够重复再现，学生能够更加直观地观察演示实验，从而提出猜想和假设，为后续的实验验证打下良好的基础。

1.2 提出猜想，大胆假设。猜想和假设是物理学习过程中最为重要的创造性思维之一，在实验探究过程中，老师需要引导学生提出更加具备针对性的问题，从而以学生现有的知识框架为基础，借助多渠道收集更多、更为全面的信息，并以此为基础深入的思考问题，进而展开广泛的联想和丰富的猜想，大胆的进行假设。在初中的物理实验探究教学过程中，根据提出的问题进行假设有着一定的难度。因为学生具备的物理能力和掌握的知识经验差异较大，因此在进行猜想、提出假设过程中的合理性、速度以及有效性存在较大差异，很难实现统一。这就需要老师在教学过程中尽量创造一种轻松、平等且自主的课堂，鼓励学生积极发表观点。在这期间，信息技术发挥的作用就是帮助学生理清信息。创造和谐且轻松的讨论氛围，支持“小组讨论、老师指导以及班级交流”这一良性氛围的形成。举例而言，学生在前期收集到的相关信息和资料较多，由于不同学生看待问题的角度不同，因此在小组讨论确定猜想的过程中会出现很多意见分歧，从而很可能将学生的注意点引到其他方面，此时为了帮助学生集中注意力，提高小组讨论的有效性，就可以借助思维导图工具，由小组当中专门负责记录的成员及时记下讨论结果，通过思维导图工具绘制出关系网，从而使小组成员根据思维导图确定假设，如果疑问较强，假设和猜想难以敲定，则可以借助思维导图表达观点，在班级当中进行讨论。比如在初二下册第十二章“物质的比热容”一部分的探究实验课上，为了引出“比热容”这一物理概念，老师可以带领学生以“物体的吸热能力可能受到哪些因素影响？”让学生以此问题开始小组讨论，进行假设与猜想，由小组当中本次实验的记录员记录讨论结果并绘制思维导图，之后共同进行评价和深入分析，排除造成干扰的因素，确定的定实验验证的控制变量，进而形成初步的实验框架。

1.3 实验探究，验证猜想。学生根据已知信息提出的各种猜想、建立的各种假说，都是在学生对于事实和材料的主观理解上形成的，至于猜想和假说是否真实、合理且正确，则需要借助相应的实验来进行证明[3]。设计科学且合理的实验，是进行探究的前提，也是学生想要验证自己猜想是否正确的必然措施。为了强化实验教学的探索属性，老师可以让学生自主的讨论进行实验验证的方法和原理，并分析实验的可行性和针对性，启发学生的实验思路，之后在其制定的实验方法基础上对其进行具体实验方法的综合和修改，从而帮助学生设定出最佳的实验计划，并确定开展实验需要用到的器材。在学生设计并进行实验探究的过程中，信息技术起到了如下作用：

第一是为学生设计实验方案提供了丰富的信息资源。实验本身是一个创造性的过程，作为实践探究的重要环节，实验的开展情况直接影响到了最终的探究结果。信息技术在物理实验环节起到的第一个重要作用，就是能够为学生提供充足的实验信息库，使学生能够在信息库当中直接检索需要的相关信息，比如原理、公式、相关器材用法以及实验的安全注意事项等等，甚至在学生进行实验的过程中，如果遇到了问题，也能够随时通过知识库进行学习巩固，从而提高后续探究的针对性和正确性。第二则是能够模拟实验流程，初中部分物理实验为了避免实验过程中损失实验仪器或者预防意外事故的发生，会对学生提出较多的限制，此时就可以借助计算机进行虚拟实验，或者模仿实验仪器让学生练习操作。第三则是能够及时、准确的记录实验结果，探究实验通常会利用小组形式进行作业，每一个小组可以利用WPS等等工具制作表格，在实验过程中及时的记录实验结果，并且将实验数据共享给老师和其他小组，有效解决了传统的课堂教学过程中难以共享实验数据的问题，同时在最大程度上节省了绘制实验图表等处理实验数据需要耗费的时间。

1.4 总结结果，交流讨论。学生按照自己设计的实验方案进行实验探究之后，通常会存在得到的结论不同或者结论正确性存在较大争议等问题，此时就需要老师进行相应的引导，鼓励学生从不同角度思考和讨论问题，进而解决困惑，确定实验方案[4]。在和谐、互动的实验探究课堂环境中，学生可以利用数据分析、建立模型、口头表达等多种多样的交流方式，将信息便捷且准确的传达给其他的同学和老师。在开展讨论的过程中，老师需要将讨论的中心引导到学生当中，使学生的实验探究结果与他人的分析和反馈能够有机的结合起来，从而逐步完善实验探究，得出相关的规律。在总结结果并进行交流讨论的过程中，信息技术起到的作用是直观地呈现学习结果。学生在进行实验之后，能够利用图形、文字以及图画等等工具处理数据，呈现最终的学习结果。对于学生个人的学习而言，将自己的实验谈及结果呈现到全班面前，是一种较强的情感激励方法。其他的学生会针对这些结论提出其他的疑问、审查相关的实验证据并分析逻辑错误、指出其中存在问题的地方，或者以同样的观察方法提出不同角度的解释，最终能够帮助学生发现并解决彼此观点当中存在的矛盾和问题，从而巩固实验探究结果。

2.在信息技术环境下构建初中物理有效实验探究教学模式的策略

2.1 利用信息技术手段，构建实验前教学。实验前教学是构建于实际实验教学开展前的教学过程，在这一教学过程中，教师需要围绕实验的具体需求进行设计，为学生提供一些教育援助，帮助学生做好实验的准备。在过去，教师开展的实验前教学缺乏有效性，这主要体现在教师开展的实验前教学内容较少和学生探讨较少两个方面。在当前，为了贯彻新课标的要求，构建有效性较强的探究式实验，教师需要从信息技术手段入手，联系实际的教学情况，来设计实验前教学环节。在这一环节中，教师可以先为学生展示实验仪器，介绍实验所需仪器的具体操作方法，在学生达成基本功能认识后，再利用多媒体工具为学生做出展示，引领学生进一步认知。最后，作为预思考，教师还可以围绕实验设计几个思考问题，让学生利用课下时间进行思索和讨论。

例如，在进行“摩擦力”这一实验的教学时，教师就可以围绕该实验的内容作出分析，从实际出发构建实验前教学。通过研究可以发现，本实验所需的主要实验器材有弹簧秤、木板、毛巾、绳子等，其中需要教师进行介绍的实验器材主要为弹簧秤，教师需要告知并强调弹簧秤的正确操作方法，让学生明确使用弹簧秤的主要事项。在完成器材的展现后，教师就可以从本实验的实际构成出发，为学生再次强调控制变量法，让学生回顾这一方法的意义。最后，教师可以从摩擦力这一实验入手，提出几个探究问题，引领学生做出思考与研究。在实际中，这些问题可以是诸如“影响摩擦力大小的因素可能有哪呢？”“生活中的摩擦力在哪些方面有明显的体现呢？”的问题。

2.2 给出具体实验信息，引领学生设计实验。探究式实验是注重学生实际探究的实验，在这一类试验中，学生需要围绕实验主题进行思索探究，进而构建并开展实验。为了推动学生实验的高效进行，教师在教学实际中需要给学生提供一些必要的帮助，让其可以获得充足的资源来构建实验。为此，教师在教学实际中就可以通过多媒体演示的方法给学生提供一些必要的信息，而后再引领学生进行实验设计。其中，教师需要提供给学生的信息包括实验的模式、实验的主题、实验的目的、实验的要求等，在学生明确了相关内容后，教师还需要用问题和言语来启迪学生的思考与讨论，进而达成实验设计的有效构建。

例如，在进行“凸透镜成像规律”这一实验的探究教学时，教师就可以借助多媒体工具的展现给学生提供一些必要的实验信息，引领学生进行实验计划的构建。在教学实际中，教师可以先利用多媒体或实物展示的方式为学生解析凸透镜的特点，并让学生认识焦距、物距、像距、实像、虚像等名词。在学生充分认识并理解这些名词后，教师就可以利用多媒体为学生展示凸透镜成像实验的基本模型，引领学生进行观察，并从实际入手进行调整，设计有效的实验[5]。在学生完成实验的基本设计后，为确保实验的有效进行，教师需要对学生的实验设计进行总体评估，分析其实验设计存在的问题，并给出调整建议。如在本实验中，学生可能会选用蜡烛作为光源，教师可以提出质疑，让学生做出思考并提出替代方案。

2.3 使用信息技术工具，辅助实验分析展现。在实验的开展过程中，多媒体也可以作为一种有效的手段来帮助学生进行实验的展现，这一应用可以被称为虚拟实验。物理是一门研究自然与生活的学科，其实验涉及的方面非常广，这就使得部分物理实验会接触到一些带有危险的内容。在面向这些实验时，教师就可以引领学生使用虚拟实验的方式来替代常规的实验，以此来规避一些不必要的风险，提升实验的安全性。除此之外，部分物理实验在中学实验室缺乏开展的必要条件，这会使得实验无法进行或效果难以达成预期，针对这一情况，教师同样可以协调学生使用多媒体工具来进行构建，这样就可以有效地规避难关。

例如，在进行电学相关知识的教学时，为了帮助学生充分的感受电学内容，教师可以构建触电实验和短路实验两个虚拟实验内容，让学生尝试着从教材中的描述入手运用多媒体进行实验模拟。这样的实验设计可以有效地规避风险，提升实验的展示效果。又比如，在进行“电流做功与哪些因素有关”这一探究实验的研究时，教师就可以运用多媒体作为辅助，为学生作出更加具体的展现，帮助学生进行数据处理。

综上所述，信息技术的融入可以推动实验教学的优化，在教学实际中，初中物理教师可以从实验前教学构建、学生有效引领、实验展现辅助三个方面做出调整。