Page 7 - 《中小学数字化教学》2020年第11期

物理专题

借助信息技术促进学生物理观念发展

文 | 李春密 潘怀宇

摘要： 物理观念是物理知识的凝练和升华，是发展物理学科核心素养的前提。教师明确物理观念教学的意义与要
求，并利用计算机辅助真实实验及数据分析处理工具、实验软件平台及数据库、课堂管理系统或网络学习
平台，可以突破常规实验仪器的局限，捕捉肉眼难以观察的实验现象，提供更加准确的数据。案例分析表明，
数字化实验可为学生提供物理情境的多重表征，优化科学解释和师生互动，帮助学生更好地认识物理现象，
增强物理观念。

关键词：数字化工具；实验教学；物理观念

《普通高中物理课程标准（2017 年版）》 [1] 实验而开发的工具，包括计算机仿真程序、模拟
提出，物理学科核心素养主要包括物理观念、科 实验软件、光学交互模拟平台、模型建构系统和
学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面。 数字化图像分析软件。第三类是基于网络和大数
物理观念主要包括物质观念、运动与相互作用观 据，用于辅助教学的素材数据库、课堂管理系统
念、能量观念等，是学生从物理学视角形成的关 或网络学习平台 [2] 。
于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识。 近年来，随着科学技术的发展，数字化教学
教师要积极探索信息技术与物理教学的深度融 越来越受重视。国内外学者对科学教学过程中信
合，开发数字化课程资源，收集并管理数字教学 息技术的使用进行了研究，积极关注学生模型建
材料，探索数字化教学方式；重视数字实验，创 构能力、问题意识、证据意识、解释能力等方面
新实验方式，加强实验室建设，促进学生实验能 的能力培养。他们对物理课堂上使用信息技术的
力发展。笔者从信息技术发展谈起，介绍物理数 方法和效果进行了分析，关注相关技术工具的硬
字化教学的工具及其类型，以发展学生的物理学 件开发、软件设计，对技术的使用方式和内涵界
科核心素养为目标，针对物理教学实际，论述如 定进行了研究。以前主要关注工具的改进和创新，
何应用信息技术促进学生物理观念发展。 或数字化与传统课堂教学的差异和影响，现在开
始深入探索信息技术如何影响教学。如何使用信
一、物理数字化教学主要形态与发展
息技术发展学生物理学科核心素养，即帮助学生
现状
形成物理观念、发展科学思维、开展科学探究、
综观国际科学教育研究，信息技术在相关领 养成科学态度与责任，是近年来国内外学者研究
域的应用主要包括以下三类：第一类是用计算机 的重要课题。
辅助真实实验，包括通过传感器将模拟信号转化
二、物理观念教学的意义与要求
为电信号进行数据采集，典型工具有微型计算机
实 验 室（Microcomputer-based laborato- 掌握知识是提升能力的基础。对学生的学习
ries，MBL）和数字信息系统实验室（Digital 而言，物理观念是物理知识的凝练和升华，是发
Information System Laboratory，DISlab） 展其他核心素养的前提。科学知识绝不是科学结
等，以及进行统计、整理的数据分析处理工具， 论杂乱无章的堆积，而是通过一定的逻辑相互关
如 Excel 或 Matlab 等。第二类是为了开展虚拟 联，具有一定结构的巨大系统 [3] 。一些国家或国

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