初中物理实验教学的实践与思考

2023-09-10袁国平

名师在线 2023年15期

文/袁国平

引言

物理以万物的运动规律和物质的微观结构为主要研究对象，包括以观察总结为主的抽象理论探索和以实验为主的理论真实性验证。可以说，缺乏实验参与的物理探索，无异于闭门造车。在初中物理教学中适当穿插实验教学，既符合物理学科的基本特点，又是提升物理教学效果的必要手段。要想遵循从理念到行动的认知轨迹，教师就要充分发挥实验教学的优势，对实验教学的意义建立正确的认识。

一、实验教学在初中物理教学中的意义

（一）有助于提升初中生对物理学科的兴趣

在我国，大多数学生对物理学科的接触和学习，是从初中物理开始的。因此，初中物理教学工作不仅要帮助学生认识、掌握以及运用基础的物理知识，还承载着初中生物理启蒙的重要使命。针对初中生群体的物理教学活动，需准确把握知识性和趣味性的平衡点，在保护学生学习积极性的同时，完成对初中物理知识，以及物理学整体框架的教育普及工作。在物理教学中，教师应将抽象的物理知识具体化、形象化，在充分激发学生求知欲的基础上，提升物理教学的效率。初中物理实验教学所采用的方法较生动、直观。通过物理实验教学，学生对学习物理的兴趣和热情能够得到充分激发，并对概念性的物理知识产生直观的认识，从而更好地理解声、光、电等物理现象。物理实验教学的趣味性能够使学生对物理实验的兴趣上升为对物理学科的喜爱，帮助学生更好地发现、感受物理的魅力。

（二）有助于培养初中生的物理综合素养

初中物理实验教学能够通过对物理现象、知识的具象化，提升学生的动手能力及发现问题、解决问题的能力。特别是在物理实验教学过程中，学生借由知识接受者向实验操作者的身份转变，一举实现了对学习主动权的把握。在实验过程中，初中生与生俱来的探索、钻研精神被充分调动，大大提高了学习效率和物理综合素养。例如，在教学人教版物理八年级（上册）第五章“透镜及其应用”的“眼睛和眼镜”时，教师可以通过引导，让学生对生活中戴眼镜的人进行观察，并得出观察结果：同样是配戴眼镜的人，有些人看近处时不需要眼镜，看远处时需要戴上眼镜；有些人看远处时不需要眼镜，看近处时则需要戴上眼镜。由此引导学生对造成远视、近视的原因以及各自的矫正方式等问题产生探索的兴趣，并通过实验教学和实践引导，培养学生理论联系实际、运用物理知识发现和解决生活中问题的能力。

（三）有助于提升初中生的创新意识

物理实验教学的益处不仅在于激发学生的物理学习兴趣，提升物理教学的成效，还在于对学生创新思维的培养。初中物理实验教学通常以小组为单位进行，在这一过程中，学生的组织能力、团队合作能力能够得到充分锻炼。而通过独立的实验操作，学生的思考能力和创新思维也可以得到系统的提升[1]。例如，在讲解人教版物理八年级（下册）第十章“浮力”的“阿基米德原理”时，教师可以引导学生思考：“为什么潜水艇能在水下行驶，轮船能在海面航行，鱼儿能在水里游来游去？”带着这些问题，请学生亲自动手实验：用弹簧秤称出同一物体处于水中不同深度时的重量，并引出相应的物理现象和物理公式。在完成实验教学的同时，教师可以引导学生将物理课堂上所学的知识延伸到实际生活中，请学生用物理知识讲一讲，在生活中人们是如何利用浮力的，在未来浮力有可能被应用于哪些领域，通过这样的方式培养学生的发散思维和创新意识。

二、当前初中物理实验教学中的问题

（一）学生主体地位有待提升

从整体角度分析，初中物理实验教学在提升初中生物理学习兴趣、提高初中生物理学习效率方面具有深远意义。然而，初中物理实验教学在实践过程中仍然存在诸多问题。其中，学生的课堂主体地位没有得到充分重视的情况，已经成为初中物理教学效率较低的重要原因。在物理实验过程中，教师应发挥积极的引导和辅助作用，使学生作为实验教学活动的主体，踊跃参与物理实验的整个实践过程，帮助学生充分发挥主观能动性和创造力[2]。但是，目前大部分初中物理实验教学活动的开展并未达到上述要求，一些初中物理教师在实验教学过程中，往往习惯性沿用以往的教学模式，忽视了提升学生主体地位的重要性。例如，在讲解人教版物理八年级（上册）第三章“物态变化”的“升华和凝华”时，教师多以口头讲述的形式讲解升华和凝华以及相关的原理、现象。在实验中，教师负责演示，学生则只能从旁观看或盲目进行模仿。在这样的实验教学活动中，学生并没有成为参与实验的主体，只是作为旁观者，对教师的实验步骤进行机械地重复，很难真正掌握升华与凝华的定义和物态变化的条件。

（二）缺少独立思考与交流环节

初中物理实验教学的宗旨是通过具体、生动、可视的实验步骤，将物理现象及其原理展现在初中生面前，提升初中生对物理知识的理解能力及实际应用能力。然而，现阶段的初中物理实验教学普遍缺乏学生的独立思考与交流环节，一些初中物理教师没有注重培养学生的独立思考能力，在实验教学过程中也没有为学生预留提问和交流的时间，导致学生对一些重点、难点问题的理解不透彻，不利于学生独立思维培养和创新意识的提升。例如，在讲解人教版物理九年级（全一册）第十八章“电功率”的“测量小灯泡的电功率”时，一些物理教师能够通过实验向学生展示如何利用滑动变阻器测量小灯泡的实际功率，也安排了学生动手操作的实验环节，却没有设置学生独立思考、提出问题的环节，导致学生无法真正掌握数据采集器、电流传感器及滑动变阻器等实验器材的使用方法，无法满足教学目标的要求。此外，教师没有对师生之间、学生之间的交流给予重视，导致一些学生对物理现象和实验过程的疑问没有得到实质性的解决。更有甚者，部分教师压缩实验教学环节，通过要求学生背诵实验步骤的方式，达到提升学生“实验能力”的目的。类似的实验教学方式放大了初中物理的抽象程度和学习难度，使学生难以掌握具体的实验步骤与实验数据之间的因果联系，长此以往，不利于学生学习效率和思考能力的提升。

（三）实验教学手段单一

物理是一门兼具理论性和实践性的学科，教学手段的多样化及教辅工具的使用，可以帮助学生更直观地理解理论知识、掌握实验过程[3]。此外，物理实验教学手段的升级，能够帮助教师以更有效的方式解决实验教学中的各类问题，达到节约教学时间、提升教学效率的目的。近年来，越来越多的教辅工具开始出现在初中物理教学活动中。然而，部分初中物理教师在开展实验教学的过程中仍旧采取传统的教学手段，对新型教学辅助工具的应用并不积极。例如，在人教版物理八年级（下册）第九章“压强”的“大气压强”实验教学中，教师虽然能够通过演示托里拆利实验，向学生讲解大气压产生的原因，并引导学生计算大气压的数值。但在对影响大气压的因素进行分析时，往往由于教学手段的单一和固化，无法使学生对天气、高度等因素给大气压带来的影响产生直观的理解，降低了实验教学的效果。

三、提升实验教学效率的策略

（一）在教学中强化学生的主体地位

按照新课程改革的精神，中小学教育教学活动应通过教学方式的多样化创新，进一步凸显学生的主体地位。物理作为一门以解释宇宙运动现象为主旨的抽象型学科，更应当以彰显学生主体性作为提升教学效率的核心思路[4]。在初中物理实验教学中强化学生的主体地位，教师应做到如下几点。

首先，在实验教学的前期规划环节，教师需要对各章节实验内容的难易程度进行较清晰的整体把握。对于其中步骤较少，思考难度不高的实验，教师可交由学生自主完成实验设计、实验执行以及实验结果的记录等。这可以在锻炼学生实验能力、实验技巧的同时，使学生充分认识到物理学习中自主探索的重要性。对于存在一定难度的物理实验，教师可通过组建实验小组的方式，按照不同层次的学生对物理知识的掌握情况合理分配物理实验小组，通过以一带多的形式，尽量让每个学生都参与物理实验的操作。而对于存在相当难度的物理实验，教师可通过与学生共同完成实验或边演示边讲解的方式，引导学生更直观地理解物理实验在物理学习中的独特作用。值得注意的是，无论交由学生完全自主实验，还是教师与学生共同参与的实验学习活动，教师都要对其中包含的知识点，特别是特定实验细节的设计缘由，讲清讲透。

以人教版物理八年级（上册）第一章“机械运动”的“测量平均速度”为例，该章节知识点与日常生活联系较紧密，所涉及的公式也比较简单，对此，教师就可以将实验设计、实验操作和记录交由学生小组自主完成。但关于斜面坡度的设计，实验数据采集与物体运动的同步性，教师应从一开始就为学生讲明，避免错误的实验方法和理念误导学生对物理知识的理解。

（二）注重实验过程的交互与反馈

在实验过程中，不可避免地会产生许多课本讲解中难以发觉的问题，针对这些问题的探讨和讲解，对学生深入理解物理知识有重要作用。能在物理实验中发现新问题、新状况，恰恰说明学生在进行实验操作的同时保持了思考，对相关知识点的认识上升到了一定的新高度。初中物理教师要善于发现学生在实验过程中及时捕捉的有价值、有典型性的问题，并有针对性地讲解，加深学生对核心物理知识的掌握。例如，在进行人教版物理八年级（上册）第四章“光现象”中“光的色散”相关实验时，白色亮光穿透三棱镜，呈现出多种色彩，学生往往会产生两种疑问：“不同的色彩为何能叠加存在于同一束亮光中？多重色彩是以怎样的形式构成光的？”这两个问题都涉及光的本质。此时，教师可以结合章节中的知识点进行引申式讲解：常态下的阳光以波的形式存在，不同波长的光因三棱镜折射率的不同，才会被分离为不同视觉色彩的光芒。

（三）善于运用多媒体教学工具

一些内容高度抽象的初中物理章节，难以通过简单的物理实验达到直观的教学效果。此时，教师可以借助多媒体演示实验的方式，进一步强化实验的呈现方式，帮助学生加深对所学知识的了解。例如，在讲解人教版物理九年级（全一册）第二十二章“能源与可持续发展”的“核能”时，教师首先可通过多媒体播放关于20 世纪初期西方国家攻关核裂变技术难题时进行种种尝试的纪录片片段，引起学生对核能的浓厚兴趣。在深入讲解核能的能源价值时，教师还可通过多媒体的微观粒子影像，演示核聚变、核裂变的不同变化，使学生进一步了解核能取之不尽用之不竭的深层次原因。由此可见，教师要想充分挖掘多媒体工具的教学价值，需做到三点：首先，熟练掌握甚至创新物理教学技巧，以浅显易懂的方法将复杂抽象的物理知识及相关定律呈现在学生面前；其次，透彻了解多媒体教学工具的特点优势和使用方法，认识到多媒体工具不应成为教材知识的“影像复现”，而应对教材知识进行由整到零的呈现与分析；最后，充分运用多媒体，提升对教学节奏的把控能力。多媒体教学的主要优势在于显著提升物理教学的趣味性，但过度的趣味性会分散学生对专业知识的注意力。无论知识背景的多媒体导入，还是对物理难点的多媒体演示，教师都要实时把控课堂秩序，引导学生思维活动的方向，始终围绕教材知识体系展开教学。