新课标背景下初中物理演示实验可视性优化策略

龚琪

在新课标背景下，越来越多的学校进行了教育改革，在课程上增设了更多有利于学生发展综合能力的教学环节。物理作为初中阶段必不可少的课程，能够解释生活中无法解释的现象，而这一过程少不了演示实验的教学。实验是初中物理教学中不可或缺的部分，其可视化的特性能够让学生更直观地观察大自然的奇妙规律，从而建立起对物理浓厚的学习兴趣。基于此，本文着重对新课标背景下初中物理演示实验可视化的优化措施进行详细分析，以提高学生的课堂学习效率。

一、初中物理演示实验的特点

初中物理演示实验的可视性较强。与课外兴趣研究实验不同，初中物理实验的核心在于“演示”二字，主要是指教师通常需要在学生动手操作之前进行完整示范，然后学生在教师的带领下完整地呈现实验过程及实验结果。值得注意的是，教师在进行示范性实验时过程和现象一定要清晰直观，尽可能让所有的学生都能观察到，尤其是坐在后排的学生，只有这样才能给学生留下深刻的印象，从而激发学生对物理的学习兴趣。

初中物理演示实验的过程和结果具有真实性。教师进行实验演示时是站在讲台上或者在教室中间进行的，学生亲眼看到整个实验过程，因此其真实性可以保证，这意味着实验过程中如果教师出现操作失误而导致整个实验结果出现偏差时，教师要实事求是地承认自己的失误。如果实验结果由于误差导致出现偏差，教师也要引导学生学会尊重实验结果，不能强行忽略实验事实。在大多数电路实验中，学生可能经常遇到实验结果與书本中的理论知识不一致的情况，这时教师应带领学生从多角度进行分析，帮助学生理解实验结果。

另外，初中物理演示实验的结果具有科学性。由于演示实验大多是教师在真实的课堂中进行的，实验过程中难免会出现一些客观因素，因此实验结果会存在一定的可移植性，正因如此，初中物理实验才更加科学。虽然这些客观因素可能会影响最终的结果，但是这一结果是在经过交流、评估、分析与论证之后得出的，具有科学严谨的价值。

二、优化演示实验可视性的意义

优化实验可视性能够激发学生对物理知识的求知欲，从而让学生爱上物理。在当前的教育背景下，大多数教师喜欢采用生动有趣的演示实验方式作为课堂导入。例如，在“浮力”这一章节教学中，教师可以提前准备一个西瓜和一个李子，并询问学生：“如果将它们同时放入水里，是会沉下去还是会浮上来？”学生可能会回答西瓜会沉下去，李子会浮上来。这时教师再结合学生所猜想的结果进行课堂演示，学生会发现实际情况与其猜想的结果正好相反。通过这一示范性操作，能够充分调动学生的好奇心，这样学生在接下来的学习过程中思路会一直跟随教师，从而达到实验可视化的目的。

优化演示实验可视性还能够培养学生对待科学的严谨态度。可视性较高的演示实验不仅能够满足学生的好奇心，还能够培养学生的推理能力。教师会结合该年龄段学生的学习特点，采用生动、直观的方式启发学生深度思考，当学生能够将物理实验场景自动在脑海中呈现时，便可以在现实生活中利用这些物理实验原理解决部分问题，从而将学习与生活相关联。学生在思考的过程中，脑海中会出现一些抽象的概念，而随着对客观事件的推理和总结，将逐渐形成严谨的思维模式，这对将来的学习有巨大的帮助作用。

三、初中物理演示实验可视性的优化原则

教师在优化物理演示实验的可视性时，应遵循一定的优化原则，这样才能最大限度地提高优化效果。一是目的性原则。每次实验演示前，教师都应明确本次实验的教学目的，提前设置好实验中的每一个环节，让学生有目的地学习。二是科学性原则。实验具有一定的科学性与严谨性，无论是哪一个阶段的学生，进行实验操作时都应该用科学严谨的态度来对待，而且教师在设计示范性实验教学时也应遵循科学的原则。三是简单可靠性原则。学生在初中阶段所学的物理知识相对浅显，实验教学内容应符合当前年龄阶段学生的性格特点，在保证实验可视性的前提下尽量用简单易懂的实验现象进行说明，使学生能够完全掌握相关物理知识点。四是直观明显性原则。实验进行优化的最终目的就是提高其可视性，因此教师所设计的实验环节必须增强实验效果，让学生从视觉上能够直观看到一些实验现象，这样才能达到优化实验的目的。

四、初中物理演示实验可视性的具体优化措施

（一）优化实验器材

优化实验器材可以从两个方面进行，一是增大实验器材的体积，二是改善实验器材的材质。在初中物理课堂上，大多数的实验都是先由教师在讲台上进行示范，学生在台下观察实验现象并得出结论，然后学生在教师的引导下进行实验，因此，学生能够清晰完整地看到教师的示范实验很重要。然而现实情况是，部分实验器材较小，导致坐在后排的学生无法清楚地看到实验过程和实验现象，从而影响了学习效率。针对这种情况，教师要及时发现问题，并更换实验器材。一般来说，如果演示器材的体积放大一到两倍，那么就可以满足全体学生观看的基本需求。

例如，在“带电体性质”这节课教学中，需要进行摩擦生电实验，教师要准备一根摩擦过的橡胶棒和一些碎纸屑，用带电的橡胶棒去吸引碎纸屑，纸屑会被吸住。在具体的实验过程中，由于纸屑太小，学生常常看不到实验现象，因此教师可以用其他体积较大的物体代替，将橡胶棒换成气球，将碎纸屑换成空的易拉罐，用毛皮摩擦气球使气球生电，再用带电的气球靠近易拉罐，这时易拉罐便会在电荷的作用下前后移动。相比橡胶棒和碎纸屑，气球和易拉罐的体积更大，更容易被学生看到，经过改良后的实验大幅度增强了其可视性，使全体学生的观察需求得到了满足。

教师还可以通过改善实验器材的材质来增强演示实验的可视性。例如，在讲解“电阻与变阻器”这一节内容时，学生要掌握电阻箱的读数方法。而在学习如何正确读数时，大多数学生会对电阻箱的内部结构和工作原理感到好奇。电阻箱通常是黑色、不透明的物体，学生无法看到电阻箱内部的结构，因此教师可以向学校建议将电阻箱更换为透明的亚克力板材质。透明的电阻箱有利于学生观察其内部结构，当学生旋转旋钮后，电阻箱内与旋钮相连的不同电阻会有相应的反应，这样一来，学生便能够更直观地看到电阻箱内部的串联关系及其工作原理。

除了以上两种方法，教师还可以自行改进或制作实验器材，以满足实验的可视性。部分实验现象比较抽象，经过教师的描述后学生无法立刻理解，这时教师便需要适当降低实验难度，将抽象的实验具象化。例如，“电流经过导体”是一个非常抽象的概念，在学习滑动变阻器相关内容时，学生要能够正确判断电流经过的是哪一部分，大多数教师会选择让学生观察电路中灯泡的亮度，以判断电阻值的变化，进而分析滑动变阻器的工作原理，这种方法对逻辑思维能力较强的学生而言容易接受，但是不适用于大部分学生。因此，为了使更多学生理解滑动变阻器的原理，教师可以自制滑动变阻器进行实验，将整个实验电路分成若干个部分，每一部分接入一个小灯泡，当电流流经该部分电路时，小灯泡便会发光，而且小灯泡的亮度会随着电流的大小而发生不同的变化。这样一来，便将课本中抽象的知识具象化，便于学生理解和吸收，降低了学生的学习难度，同时提升了学生的感性认知能力。

（二）善用教学设备

在信息技术不断发展的过程中，当前学生的上课环境发生了翻天覆地的变化，各种教学设备被广泛应用，为教学提供了极大便利，教师要善于利用这些教学设备，发挥其最大的作用。多媒体设备是近年来教师经常使用的教学设备之一，不仅可以展示课件、播放教学动画，还可以应用在实验课堂中，放大学生无法看清的一些实验现象，便于更多学生观察。

例如，在讲解“水的液化”相关知识时，教师需要在讲台上进行实验，加热烧瓶中的水，并将一只金属盘子放在烧杯上方，让学生观察金属盘子会有什么变化，如果有小水珠出现，是在盘子上方还是在盘子下方？学生仔细观察，但是由于距离太远，除了第一排的学生能够近距离观察到实验现象之外，其他大部分学生都无法看到实验结果。因此，教师可以利用投影仪，将烧杯和金属盘子对准摄像头，将实验工具投影到大屏幕上，这样一来，全体学生都能观察到金属盘子上水珠的位置。针对一些无法改变器材的演示实验，教师可以灵活运用身边的教学设备，通过外部因素增强实验的可视性，这一方法同样适用于任何需要读数的实验，将相应的测量仪器投放到大屏幕上，让学生共同观察测量仪器中数值的变化。

除了投影仪，教师还可以合理利用身边的电子设备。例如，部分物理实验需要学生同时观察两支温度计的示数，这时用投影仪进行放大就不太方便了，针对这一情况，教师可以借助手机和希沃软件进行放大展示，用手机进行移动摄像，通过希沃软件将实验现象投影到教室的大屏幕上，并根据实际情况适当放大实验细节，使学生更直观地看到实验效果。通过以上方法，学生对实验的印象会更加深刻，能够充分体现学生的主体地位，使整个课堂氛围更加活跃，学生的思维创造力也能得到有效提高。

（三）改进实验过程

演示实验的可视性不仅体现在实验结果上，更体现在整个实验过程中。实验过程也是学生重点关注的部分，在实验过程的改进中，教师应重点关注实验位置的选择、操作方式以及学生的观察途径。

实验位置对学生而言十分重要，而实验位置取决于实验器材的摆放位置，教师在摆放实验器材时应充分考虑器材的高度和学生观察的角度，对体积较小的器材，可以利用吸盘、悬挂式支架等进行展示。例如，在电学实验中，学校可以花费一笔资金用于研发磁吸式器材，将电学元件的底座都增加磁性材料，使其能够直接吸附在黑板上，从而使教师在黑板上摆放和连接元器件，这样一来，实验过程的可视性将得到大幅增强，避免了部分学生因为距离太远而无法清楚地看到实验过程的问题。而对体积较大的器材，教师可以将其放置在教室中央，组织学生围绕器材形成一个圈，这样当教师进行演示实验时，每个学生都能近距离观察到实验过程，从某种程度上来说也增强了实验的可视性。

改进实验过程还可以从学生的观察途径入手。为了保证每个学生都能清晰地观察到实验现象，教师可以对部分特殊实验进行优化和创新，采用录制视频的方式进行教学。一方面，教师可以将提前录制好的演示视频投放到多媒体教学设备上，并结合视频内容进行讲解。例如水银测量大气压强、钢铁的融化等实验，由于实际操作起来有一定的危险性，因此教师可以在特殊的环境下提前录制成视频。另一方面，部分只能在近处观察的实验，如用铁屑描述磁场分布、沸腾实验中气泡的变化等，同样可以提前录制，让学生通过视频观察实验现象，能够大幅增强该类实验的可视性，同时解决了学生对大场地实验的观察需求。

（四）放大实验现象

在对演示实验进行可视性优化时，教师可以通过放大、转化实验现象来实现。例如，在带领学生学习温度计相关的知识时，为了让学生理解热胀冷缩的原理，教师可以自制温度计。为了让自制温度计中的液柱升降更加明显，教师要使用更细的吸管，而太细的吸管不利于学生观察，因此教师可以使用放大法，将吸管放到圆柱形玻璃管后方并进行固定，再向玻璃管内注水，这时玻璃管便相当于一个放大镜，可以放大吸管内液柱的变化情况，从而使该实验的可视性得到优化。

另外，教师可以合理利用转换法，利用生活中常见的现象解释物理学中抽象的原理。例如，在带领学生探究声音产生的原因时，教师可以通过激光将看不见的声音振动转化为可视的光斑震动。首先，教师将音叉摆放在桌面上，并将两块小平面镜、小电动机、激光笔和铁架台依次排放好，用激光照射粘貼在音叉上的小平面镜，其光线反射到小电动机上方的小平面镜上。其次，敲击音叉，让学生观察激光经过一系列变化反射在白墙上的图案，该图案便是声音震动所产生的波形。

五、结语

初中物理演示实验具有一定的可视性、真实性和科学性，优化演示实验的可视性具有重要意义，能够提高学生对物理的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度。在初中物理演示实验教学中，教师要遵循实验可视性的优化原则，包括目的性原则、科学性原则、简单可靠性原则以及直观明显性原则，并采取具体的优化措施，如优化实验器材、善用教学设备、改进实验过程以及放大实验现象等，以满足学生对实验的观察需求。