張峰

【摘 要】實驗是物理學科的基礎(chǔ)，根據(jù)新課標的要求，初中物理教學應充分發(fā)揮實驗的育人價值，促進學生物理核心素養(yǎng)的全面發(fā)展.本文基于對《義務教育物理課程標準（2022年版）》的研究，明確對初中物理實驗教學提出的新要求，并以深化課程改革為目的，采取案例分析等方法對實驗教學的改進與創(chuàng)新進行研究，進而從改進實驗情境、改進實驗過程、改進實驗應用三個角度提出建議，以供參考.

【關(guān)鍵詞】 ?新課改；初中物理；實驗教學

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課程標準”）將“實驗探究”調(diào)整為一級主題，將學生必做實驗分為測量類學生必做實驗和探究類學生必做實驗，對探究內(nèi)容進行了規(guī)范性說明，新增針對實驗探究的活動建議、學業(yè)要求和教學提示，針對此，教育工作者有必要認真研讀課程標準，以探究初中物理實驗教學改進與創(chuàng)新的有效策略.

1 ?改進實驗情境；創(chuàng)新實驗教學

應拓展思路，構(gòu)建生活化情境、問題情境，并利用現(xiàn)代技術(shù)賦能豐富情境內(nèi)涵，以促使學生在情境引導下發(fā)現(xiàn)、生成物理知識，提升實驗探究能力.

1.1 ?構(gòu)建生活情境，激發(fā)學生實驗興趣

初中物理與現(xiàn)實生活密切相關(guān)，教師應遵循學生的心理特征和認知規(guī)律、結(jié)合學生的生活經(jīng)驗，構(gòu)建熟悉而生動的實驗情境，引導他們遷移經(jīng)驗，探索物理現(xiàn)象.

例如在研究“聲音的產(chǎn)生”這一現(xiàn)象時，教師結(jié)合生活中各種各樣的聲音，提出“聲音是如何產(chǎn)生的？”，并為學生提供直尺、A4紙、橡皮筋等生活中常見的材料，指導學生動手實驗：（1）撥動鋼直尺發(fā)聲；（2）晃動紙發(fā)聲；（3）撥動繃緊的橡皮筋發(fā)聲.在實驗過程中學生觀察到：聲音產(chǎn)生的過程中發(fā)聲的物體都在振動，然后在教師的啟發(fā)下猜想：聲音是由物體的振動產(chǎn)生的.為了驗證這一猜測，教師展開演示實驗：（1）敲擊音叉使其發(fā)聲，并將正在發(fā)聲的音叉接觸乒乓球；（2）敲擊音叉使其發(fā)聲，并將正在發(fā)聲的音叉放入水中：（3）敲擊音叉使其發(fā)聲，并用手握住正在發(fā)聲的音叉.教師采用轉(zhuǎn)換法把發(fā)聲音叉的振動放大，使肉眼能直觀看到，也能夠通過肉眼觀察到，以此驗證猜想.通過演示實驗，學生在教師的啟發(fā)下：聲音是由物體的振動產(chǎn)生的；一切正在發(fā)聲的物體都在振動，振動停止，發(fā)聲也停止.最后，教師鼓勵學生回歸生活，觀看、聆聽青蛙、蟋蟀、鳥類的聲音，思考生活中的這些動物是如何發(fā)聲的，以鞏固實驗結(jié)論.

在這一教學案例中，教師充分利用生活中的教育資源來構(gòu)建實驗情境，并利用情境中的問題啟發(fā)學生思考，讓學生經(jīng)歷了從觀察實驗現(xiàn)象到總結(jié)實驗規(guī)律的過程，充分體驗了生活中的物理，也提高了對生活與物理關(guān)系的認識.

1.2 ?構(gòu)建問題情境，啟發(fā)學生科學思維

應創(chuàng)新物理實驗教學，設(shè)計使學生感興趣且與知識密切相關(guān)的情境作為驅(qū)動問題，并構(gòu)建層層遞進的“問題鏈”，引導學生開展對新知識的探究.

例如 ?在引導學生認識“壓力的作用效果”這一物理概念的過程中，教師通過引入小實驗、構(gòu)建問題情境，促進學生生成概念.在課堂上，教師播放民間雜技“胸口碎大石”，并拋出“人為什么沒有受傷？”的問題引發(fā)學生思考，進而開展教學.在物理概念的建構(gòu)上層層遞進，通過一系列的探究活動，引導學生建立壓力的概念.在“探究壓力作用效果的影響因素”時，教師為學生提供多種器材，讓學生分組圍繞“如何體現(xiàn)壓力的作用效果？”“如何改變壓力大小和受力面積？”這兩個問題，自主選擇合適的器材設(shè)計并完成實驗，分享結(jié)果，充分調(diào)動學生的主觀能動性.最后，教師引導學生將知識學以致用，揭示“胸口碎大石”的秘密，并進一步用來解釋生活中的其他現(xiàn)象.

綜上，這樣的教學設(shè)計能夠?qū)W生帶入一個“沖突情境”之中，讓學生深入思考學習內(nèi)容，進而運用科學思維解決問題，實現(xiàn)了有效的探究學習.

1.3 ?構(gòu)建多媒體情境，調(diào)動學生實驗熱情

應積極探索信息技術(shù)與實驗教學融合的路徑，構(gòu)建生動直觀的多媒體情境，提升學生實驗探究興趣與學習效果.

例如 ?在“溫度與物態(tài)變化”相關(guān)內(nèi)容的教學指導中，教師在課前向?qū)W生提出問題：物體被加熱可能發(fā)生哪些變化？學生根據(jù)問題展開生活化實驗，并將實驗結(jié)果拍攝成視頻，在課堂上展示物體被加熱時發(fā)生的變化.教師利用多媒體播放學生拍攝的視頻，與學生一同分析交流物體被加熱發(fā)生的變化，并圍繞“什么是溫度？”“如何測量溫度？”“物態(tài)發(fā)生變化的條件是什么？”這三個關(guān)鍵問題指導學生進一步展開實驗，同時利用多媒體課件給指導，提高學生的實驗效果.

綜上，教師在使用信息化技術(shù)時，引入了課件的制作以及多媒體技術(shù)，充分利用信息技術(shù)高效、便捷的特點，使實驗教學情境更具豐富性和趣味性，激發(fā)了學生的探究興趣，提高了實驗教學質(zhì)量.

2 ?改進實驗過程，創(chuàng)新實驗教學

在實驗的細節(jié)上下功夫，強化學生的過程體驗，提高學生實驗的正確率，也讓學生在實驗中實現(xiàn)深度學習.

2.1 ?規(guī)范實驗教學，突出實驗育人

課程標準基于物理實驗的育人功能，強調(diào)要規(guī)范物理實驗教學.基于此，在改進與創(chuàng)新物理實驗教學的過程中，教師要結(jié)合演示實驗、測量探究類實驗的特點，規(guī)范實驗操作，夯實實驗教學，以更好地落實物理核心素養(yǎng).

例如 在“探究平面鏡成像的特點”的實驗教學中，教師規(guī)范了實驗步驟：首先進行猜想與假設(shè).學生結(jié)合生活經(jīng)驗、根據(jù)教師的提示，猜想：平面鏡所成像的大小與物體的大小相等；像到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離相等.然后，設(shè)計實驗方案、展開實驗探究.教師將學生分組，引導學生通過集思廣益確定實驗材料，即白紙、薄玻璃板、刻度尺、兩根相同的蠟燭等，然后制定實驗方案：在白紙中央畫線、玻璃板壓在線上、玻璃板與桌面垂直、物和像的位置作標記，移動物體到平面鏡的距離，觀察平面鏡成像，并測量像到平面鏡的距離、比較像與物的大小.最后觀察記錄數(shù)據(jù)、驗證猜想、得出結(jié)論.教師指導學生按照方案展開實驗操作，并通過列表格的方式整理物到平面鏡的距離、像到平面鏡的距離、像與物的大小比較的數(shù)據(jù)信息.為啟發(fā)學生進一步思考，教師則通過問題引導學生分析實現(xiàn)現(xiàn)象，并歸納實驗結(jié)論：（1）平面鏡中的像與物體大小是否相同？怎么知道的？學生基于實驗結(jié)果，回答：平面鏡中的像與物體大小相同．因為無論蠟燭到玻璃板的距離是遠還是近，一支蠟燭與另一支蠟燭的像總是重合的.（2）像到鏡面的距離與物體到鏡面的距離是否相等？怎么知道的？學生基于實驗結(jié)果，回答：像和物體到鏡面的距離相等，因為用刻度尺量出兩根蠟燭到玻璃板的距離相等.（3）通過觀察實驗現(xiàn)象和所記錄的數(shù)據(jù)，可得平面鏡成像有著怎樣的特點.學生基于實驗結(jié)果，回答：像和物體的大小相等（像物等大）．像和物體到鏡面的距離相等（像物等距）.像和物體的連線垂直于鏡面.

綜上，通過規(guī)范物理實驗教學過程，能夠培養(yǎng)學生的科學思維和探究能力，讓學生深入理解實驗原理，同時在規(guī)范操作中學生也可以實現(xiàn)探究思考，親身體驗感知，在物理知識的深度學習中發(fā)展學科核心素養(yǎng).

2.2 ?指導實驗改進，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

在初中物理教學中，教師應基于常規(guī)的實驗步驟、實驗器材，啟發(fā)學生創(chuàng)新思考，探索實驗改進，以提升學生的思維品質(zhì)，鍛煉學生實驗操作能力.

例如 在學習“壓強”相關(guān)知識時，為印證大氣壓強存在，教師通常會做“水杯－紙片”的實驗，即把紙片蓋在裝滿水的杯口再倒過來，實驗做完即了事，讓學生目睹了一個“理所當然的事實”.學生在這個實驗中雖然觀察到了現(xiàn)象，但是對于大氣壓強的存在缺乏更加具體的認識.針對此，教師對這一實驗進行了改進：首先提出問題：當紙片蓋在裝滿水的杯口再倒過來時，紙片是否能夠掉下來？學生在問題啟發(fā)下觀察演示實驗，發(fā)現(xiàn)紙片并沒有掉下來，并由此產(chǎn)生疑問：為什么紙片沒有掉下來？怎樣才能讓紙片掉下來.針對這些問題，教師繼續(xù)調(diào)整實驗：分別演示水杯盛滿水杯口向下和向側(cè)面，盛少量水和不盛水，在盛滿水的薄紙片和厚紙片，尾部開口的水杯與不開口的等多種條件下紙片變化的情形.在對比觀察中，學生對實驗結(jié)果與條件關(guān)系進行了分析，回答了自己的疑問，也充分認識到了大氣壓強的存在.

在這一案例中，教師改進物理實驗，使操作過程更加直觀，突顯實驗所蘊涵的“思維”教育教學功能，既可以直觀展現(xiàn)、示范抽象的思維方式，又可以訓練學生，避免思維“惰性知識”的形成.

3 ?改進實驗應用，創(chuàng)新實驗教學

根據(jù)課程標準要求，在初中物理實驗教學的改進與創(chuàng)新過程中，教師不僅要引導學生從生活走向物理，更應該促使學生從物理走向社會，培養(yǎng)學生學以致用的能力，發(fā)展學生的核心素養(yǎng).

3.1 ?利用實驗結(jié)果，解釋生活現(xiàn)象

應優(yōu)化實驗應用過程，引導學生結(jié)合實驗探究掌握物理知識，進而回歸生活，解釋物理現(xiàn)象.這對于強化學生學習物理的動機，培養(yǎng)學生的科學思維、理性思維具有重要意義.

例如在完成課堂實驗后，教師有意識地指導學生利用物態(tài)變化解釋自然界中的各種現(xiàn)象，利用電學知識解釋生活中的靜電現(xiàn)象，用內(nèi)能的知識解釋內(nèi)燃機原理等等.由此可見，在改進物理實驗應用的過程中，生活實驗激發(fā)了學習物理的興趣，加深了學生對物理知識的掌握；促進了學生思維的發(fā)展，也培養(yǎng)了學生創(chuàng)造性的思維和能力，讓他們學會了運用物理知識去解決生活問題，形成科學素養(yǎng).

3.2 ?安排實驗課題，促進拓展應用

在學生完成課內(nèi)物理實驗，掌握了科學原理之后，教師應設(shè)計具有創(chuàng)新意義的小課題，引導學生實現(xiàn)跨學科知識的融合，指導學生拓展應用所學知識，并促進他們創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的形成.例如，在學習了杠桿相關(guān)知識后，教師基于STEAM教育理念，組織開展項目式學習，引導學生自主選擇小課題進行研究，參與趣味實驗活動.在活動中，同學們根據(jù)杠桿原理，利用小球、木板、橡皮圈、螺絲、細繩、小木棒、膠水等材料制作出了“杠桿投石器”.在制作過程中，有的學生以木板與螺絲釘接觸點為支點，在杠桿一邊用力，使小球做拋物線運動，拋入籃圈中，再用細繩拉住小球回收.有的同學用一根小木棒做底座，再在上面平放兩根小木棒，在兩根小木棒間疊放一根小木棒；在上方搭上一根木棒，用橡皮筋固定住木棒；將小瓶蓋橫截面中心打一個洞，安在上方小木棒后部；底部再放一根小木棒，確保和上方兩根小木棒形成三角形，保證穩(wěn)定性.在生活中，“杠桿投石器”可以利用杠桿改變物體運動方向，達到投擲重物的目的.這樣的拓展實驗活動能夠激發(fā)、培養(yǎng)學生科學探究的興趣，培養(yǎng)學生動手能力、獨立思考問題能力，全面提升學生的核心素養(yǎng).

4 ?結(jié)語

總之，實驗是落實物理課程育人要求的重要載體，而改進和創(chuàng)新實驗教學能夠充分發(fā)揮課程實踐活動的綜合育人功能，促進學生學科核心素養(yǎng)的發(fā)展.教育工作者應深入解讀新課標的要求，通過實踐搭建出最優(yōu)化的實驗探究教學過程，從而強化實驗教學，實現(xiàn)學生的深度學習，進一步發(fā)揮物理實驗的育人功能.

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