信息技術(shù)應(yīng)用于物理教學(xué)對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的影響

張爭光

摘 要： 信息技術(shù)與學(xué)科教育整合是新課程改革的一大熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，中學(xué)物理作為基礎(chǔ)教育階段科學(xué)領(lǐng)域的重要課程，非常有必要探討物理教學(xué)中使用信息技術(shù)對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的影響。本文從對(duì)學(xué)生物理知識(shí)的理解、科學(xué)方法的掌握、解決實(shí)際問題的能力、探究未知事物的能力和科學(xué)情感態(tài)度的培養(yǎng)等方面進(jìn)行了討論分析。

關(guān)鍵詞： 物理教學(xué) 信息技術(shù) 科學(xué)素質(zhì) 影響

在人類進(jìn)入二十一世紀(jì)的今天，知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來表現(xiàn)為人才的激烈競(jìng)爭，當(dāng)今社會(huì)需要一大批高科學(xué)素質(zhì)的人才來推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展?；镜目茖W(xué)素質(zhì)包括了解必要的科學(xué)技術(shù)知識(shí)，掌握基本的科學(xué)方法，樹立科學(xué)思想，崇尚科學(xué)精神，并具有一定的應(yīng)用科學(xué)處理實(shí)際問題、參與公共事務(wù)的能力。我國頒布的《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要（2006－2010－2020年）》明確要求：完善基礎(chǔ)教育階段的科學(xué)教育，提高學(xué)?？茖W(xué)教育質(zhì)量，使中小學(xué)生掌握必要和基本的科學(xué)知識(shí)與技能，體驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)的過程與方法，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀，發(fā)展初步的科學(xué)探究能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。中學(xué)物理作為基礎(chǔ)教育階段科學(xué)教育領(lǐng)域重要的學(xué)科，理所當(dāng)然要大力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，才能適應(yīng)這個(gè)時(shí)代的要求。

另一方面，隨著信息時(shí)代的飛速發(fā)展，越來越多的信息技術(shù)手段應(yīng)用于基礎(chǔ)教育領(lǐng)域。本世紀(jì)以來，我國各省市許多中學(xué)都廣泛開展了信息技術(shù)與物理學(xué)科整合的課題研究工作，事實(shí)證明信息技術(shù)已經(jīng)打破了傳統(tǒng)教學(xué)手段的應(yīng)用界限，廣泛提高了中學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，促進(jìn)了教學(xué)方式方法的重大變革，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。因此，我們很有必要探討一下信息技術(shù)支撐下的物理教學(xué)會(huì)對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)產(chǎn)生什么樣的影響。

一、對(duì)學(xué)生知識(shí)理解的影響

通過本世紀(jì)初我國與歐盟15國、美國、日本進(jìn)行了公眾科學(xué)素質(zhì)比較，我們發(fā)現(xiàn)在對(duì)科學(xué)知識(shí)的了解方面中國名列最后，這些數(shù)據(jù)說明以往傳統(tǒng)的應(yīng)試教育并沒有提高學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解。合理利用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)則可能突破這些問題，因此我國許多地方都廣泛的開展了信息技術(shù)與物理學(xué)科整合的研究工作。我們應(yīng)巧妙地使用信息技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)接近真實(shí)的物理情境，激發(fā)認(rèn)知沖突，提供學(xué)習(xí)資源；形成認(rèn)知表象，建立理想模型，創(chuàng)設(shè)物理情境，通過科學(xué)思維形成物理概念；運(yùn)用物理概念擴(kuò)展認(rèn)知，解決實(shí)際問題。例如彈簧振子、單擺、機(jī)械波等概念歷來是物理教學(xué)中的難點(diǎn)，但學(xué)生理解起來比較困難，也感到枯燥無味。再比如帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)往往是老師費(fèi)心盡力開展教學(xué)活動(dòng)，而學(xué)生仍然感到深?yuàn)W難懂。我們可以巧妙、合理地使用多媒體計(jì)算機(jī)，分位置、分時(shí)間段的討論分析，使得物理教學(xué)生動(dòng)有趣，補(bǔ)償傳統(tǒng)物理教學(xué)中存在的不足之處，更形象、更直觀地揭示物理規(guī)律，展示物理分析探討的邏輯過程，從而為學(xué)生掌握概念、認(rèn)識(shí)規(guī)律打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、對(duì)學(xué)生掌握科學(xué)方法的影響

物理學(xué)在長期的發(fā)展過程中形成的科學(xué)方法不僅對(duì)物理學(xué)的研究，而且對(duì)整個(gè)自然科學(xué)的研究都有很大的影響。巴甫洛夫曾說：重要的是科學(xué)方法、科學(xué)思想的總結(jié)，認(rèn)識(shí)一個(gè)科學(xué)家的思想和方法，遠(yuǎn)比認(rèn)識(shí)他的成果價(jià)值更大。學(xué)生在物理教學(xué)中受到科學(xué)思維方法的教育遠(yuǎn)比掌握物理知識(shí)本身更重要。恰當(dāng)?shù)厥褂眯畔⒓夹g(shù)，把物理學(xué)知識(shí)作為掌握科學(xué)思維方法手段、工具而不是目的，使學(xué)生在探索、發(fā)現(xiàn)的過程中學(xué)習(xí)物理學(xué)知識(shí)，通過物理學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)學(xué)會(huì)理想化方法、分析綜合法、歸納演繹法、比較、類比法、假說理論構(gòu)建法等科學(xué)思維方法。例如，我們可以合理使用信息技術(shù)從大量的生活實(shí)際現(xiàn)象中歸納總結(jié)出質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、點(diǎn)光源、薄透鏡、單擺、勻強(qiáng)電磁場(chǎng)等實(shí)物理想化模型，也可以抽象出勻速直線運(yùn)動(dòng)、簡諧振動(dòng)、簡諧波、完全彈性碰撞等過程模型。類似這樣借助于信息技術(shù)的理想模型化訓(xùn)練有助于學(xué)生科學(xué)方法的掌握。

三、對(duì)學(xué)生把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于日常生活能力的影響

培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力是科學(xué)素質(zhì)教育的很重要的一個(gè)方面，也是近年來國際科學(xué)教育的主要目標(biāo)之一。物理學(xué)是一門研究自然規(guī)律，探索自然界奧秘的學(xué)科。在我們的身邊物理學(xué)的應(yīng)用俯拾即是，很多都可以成為物理學(xué)習(xí)很好的素材，這是物理學(xué)科的一大特點(diǎn)。然而在一個(gè)全球化的時(shí)代中一個(gè)人的身邊的科學(xué)教學(xué)資源總是非常有限的，如果能夠借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)展現(xiàn)遠(yuǎn)離學(xué)生生活，但卻真實(shí)存在的科學(xué)資源，一樣會(huì)激發(fā)學(xué)生的興趣，有助于提高學(xué)生把知識(shí)應(yīng)用于生活的能力。如果我們能很好地選題，并控制好問題解決的過程，對(duì)于提高學(xué)生把物理知識(shí)與生活實(shí)際相結(jié)合的能力是大有裨益的。例如日本福島核電站的核泄露事件及其對(duì)東京等周遍地區(qū)的水污染和蔬菜污染等來引入《核能利用》一節(jié)課的教學(xué)中，把遠(yuǎn)在千里之外的資源拿來讓學(xué)生身臨其境的開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，符合國際物理教育一貫提倡的STS教育理念。只有這樣才可能在學(xué)習(xí)的過程中激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生情感，體驗(yàn)到物理學(xué)就在自己的身邊，物理是從生活實(shí)際來，可以到生活實(shí)際中去的學(xué)科。

四、對(duì)學(xué)生探索未知事物能力的影響

任何一個(gè)探究過程是由問題來引起的，而每一個(gè)問題提出后，就需要采取一些方法和步驟去確定和解決，并通過一定的活動(dòng)形式表現(xiàn)出來。學(xué)生只有在明確了物理問題是什么之后，才有可能有的放矢地去分析解決問題，調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)、概念，生活經(jīng)驗(yàn)，查閱資料，向教師、同學(xué)或他人尋求幫助，分析得出結(jié)論，形成自己的觀點(diǎn)。這對(duì)于發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性來講是非常重要的。

例如我們?cè)谏想妼W(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，通常要求電源不能短路，電流表、電壓表接線柱不能借錯(cuò)，也不能超過量程等。類似的要求其實(shí)在一部分程度上扼殺了學(xué)生的探索能力，但如果讓學(xué)生在真實(shí)環(huán)境摸索又擔(dān)心造成實(shí)驗(yàn)儀器的損壞。采用基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體計(jì)算機(jī)教學(xué)，實(shí)施開放性的實(shí)驗(yàn)操作，既可以保護(hù)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，又能把許多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)做不到的效果再現(xiàn)。如果組裝錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不成功，實(shí)驗(yàn)結(jié)果自然會(huì)促使學(xué)生總結(jié)操作要領(lǐng)，從而加深了學(xué)生探索的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐的精神。也只有在反復(fù)的探索過程中，在多次失敗和成功的經(jīng)歷中，在經(jīng)過不斷總結(jié)的過程中，學(xué)生才會(huì)真正發(fā)現(xiàn)問題、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、生活現(xiàn)象，理解現(xiàn)象的本質(zhì)，冷靜地分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，主動(dòng)地思考，查閱資料，求師問友。有經(jīng)歷困難的焦慮，有失敗的懊悔，卻毫不氣餒，勇往直前，并獲得努力后的喜悅，這才是對(duì)一生所有益的探究能力。

五、對(duì)學(xué)生科學(xué)情感態(tài)度的影響

中學(xué)物理課程是中學(xué)科學(xué)教育領(lǐng)域內(nèi)的一門重要學(xué)科，基于多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，高效地培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的良好的情感態(tài)度價(jià)值觀是物理教學(xué)的高級(jí)目標(biāo)。信息技術(shù)應(yīng)用于物理教學(xué)時(shí)優(yōu)美的圖片、動(dòng)畫和視頻等都有助于激發(fā)學(xué)生的對(duì)科學(xué)的好奇心和探索的勇氣。利用信息技術(shù)再現(xiàn)豐富多彩的物理學(xué)發(fā)展史，便于學(xué)生認(rèn)識(shí)到大部分科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步都來自于科學(xué)家堅(jiān)持不懈的努力甚至于犧牲了自己的生命，有助于激發(fā)學(xué)生堅(jiān)韌不拔的意志品質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以使得學(xué)生獲得更多更新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展前沿知識(shí)，有助于擴(kuò)展學(xué)生對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，如果結(jié)合我們的生活，那將有助于學(xué)生理解科學(xué)，尊重科學(xué)，形成可以受用終生的科學(xué)精神。例如類似于尖端的科技成果，如果只是用語言來描述這些科技成果，學(xué)生大多會(huì)一頭霧水，如果在文字之外，還需要圖片、動(dòng)畫、錄像、模型、聲音等多種形式進(jìn)行展示。這些展示手段可以分為照片類、圖解類、海報(bào)類、互動(dòng)游戲類、非互動(dòng)影像類等，可以很好地激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的情感，養(yǎng)成實(shí)事求是、熱愛科學(xué)和探索科學(xué)問題的積極態(tài)度。

參考文獻(xiàn)：

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項(xiàng)目支撐：陜西省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃項(xiàng)目，編號(hào)SGH0902280；咸陽師范學(xué)院引進(jìn)人才項(xiàng)目，編號(hào)05XSYK244。