張峰

【摘 要】實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基礎(chǔ)，根據(jù)新課標(biāo)的要求，初中物理教學(xué)應(yīng)充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的全面發(fā)展.本文基于對(duì)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的研究，明確對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)與創(chuàng)新進(jìn)行研究，進(jìn)而從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)情境、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用三個(gè)角度提出建議，以供參考.

【關(guān)鍵詞】 ?新課改；初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）將“實(shí)驗(yàn)探究”調(diào)整為一級(jí)主題，將學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)分為測(cè)量類學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)和探究類學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，對(duì)探究?jī)?nèi)容進(jìn)行了規(guī)范性說明，新增針對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的活動(dòng)建議、學(xué)業(yè)要求和教學(xué)提示，針對(duì)此，教育工作者有必要認(rèn)真研讀課程標(biāo)準(zhǔn)，以探究初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)與創(chuàng)新的有效策略.

1 ?改進(jìn)實(shí)驗(yàn)情境；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)

應(yīng)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(xué)生在情境引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)、生成物理知識(shí)，提升實(shí)驗(yàn)探究能力.

1.1 ?構(gòu)建生活情境，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣

初中物理與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)，教師應(yīng)遵循學(xué)生的心理特征和認(rèn)知規(guī)律、結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建熟悉而生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)他們遷移經(jīng)驗(yàn)，探索物理現(xiàn)象.

例如在研究“聲音的產(chǎn)生”這一現(xiàn)象時(shí)，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(xué)生提供直尺、A4紙、橡皮筋等生活中常見的材料，指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：（1）撥動(dòng)鋼直尺發(fā)聲；（2）晃動(dòng)紙發(fā)聲；（3）撥動(dòng)繃緊的橡皮筋發(fā)聲.在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生觀察到：聲音產(chǎn)生的過程中發(fā)聲的物體都在振動(dòng)，然后在教師的啟發(fā)下猜想：聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的.為了驗(yàn)證這一猜測(cè)，教師展開演示實(shí)驗(yàn)：（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(dòng)放大，使肉眼能直觀看到，也能夠通過肉眼觀察到，以此驗(yàn)證猜想.通過演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在教師的啟發(fā)下：聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的；一切正在發(fā)聲的物體都在振動(dòng)，振動(dòng)停止，發(fā)聲也停止.最后，教師鼓勵(lì)學(xué)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(dòng)物是如何發(fā)聲的，以鞏固實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

在這一教學(xué)案例中，教師充分利用生活中的教育資源來構(gòu)建實(shí)驗(yàn)情境，并利用情境中的問題啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生經(jīng)歷了從觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的過程，充分體驗(yàn)了生活中的物理，也提高了對(duì)生活與物理關(guān)系的認(rèn)識(shí).

1.2 ?構(gòu)建問題情境，啟發(fā)學(xué)生科學(xué)思維

應(yīng)創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，設(shè)計(jì)使學(xué)生感興趣且與知識(shí)密切相關(guān)的情境作為驅(qū)動(dòng)問題，并構(gòu)建層層遞進(jìn)的“問題鏈”，引導(dǎo)學(xué)生開展對(duì)新知識(shí)的探究.

例如 ?在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)“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(shí)驗(yàn)、構(gòu)建問題情境，促進(jìn)學(xué)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(xué)生思考，進(jìn)而開展教學(xué).在物理概念的建構(gòu)上層層遞進(jìn)，通過一系列的探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生建立壓力的概念.在“探究壓力作用效果的影響因素”時(shí)，教師為學(xué)生提供多種器材，讓學(xué)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(gè)問題，自主選擇合適的器材設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，分享結(jié)果，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性.最后，教師引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)學(xué)以致用，揭示“胸口碎大石”的秘密，并進(jìn)一步用來解釋生活中的其他現(xiàn)象.

綜上，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)能夠?qū)W(xué)生帶入一個(gè)“沖突情境”之中，讓學(xué)生深入思考學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)而運(yùn)用科學(xué)思維解決問題，實(shí)現(xiàn)了有效的探究學(xué)習(xí).

1.3 ?構(gòu)建多媒體情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)熱情

應(yīng)積極探索信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的路徑，構(gòu)建生動(dòng)直觀的多媒體情境，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究興趣與學(xué)習(xí)效果.

例如 ?在“溫度與物態(tài)變化”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)指導(dǎo)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(xué)生根據(jù)問題展開生活化實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果拍攝成視頻，在課堂上展示物體被加熱時(shí)發(fā)生的變化.教師利用多媒體播放學(xué)生拍攝的視頻，與學(xué)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(cè)量溫度？”“物態(tài)發(fā)生變化的條件是什么？”這三個(gè)關(guān)鍵問題指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步展開實(shí)驗(yàn)，同時(shí)利用多媒體課件給指導(dǎo)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果.

綜上，教師在使用信息化技術(shù)時(shí)，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(diǎn)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境更具豐富性和趣味性，激發(fā)了學(xué)生的探究興趣，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量.

2 ?改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)上下功夫，強(qiáng)化學(xué)生的過程體驗(yàn)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的正確率，也讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí).

2.1 ?規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)，突出實(shí)驗(yàn)育人

課程標(biāo)準(zhǔn)基于物理實(shí)驗(yàn)的育人功能，強(qiáng)調(diào)要規(guī)范物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).基于此，在改進(jìn)與創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，教師要結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)、測(cè)量探究類實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，夯實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以更好地落實(shí)物理核心素養(yǎng).

例如 在“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師規(guī)范了實(shí)驗(yàn)步驟：首先進(jìn)行猜想與假設(shè).學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)、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(jì)實(shí)驗(yàn)方案、展開實(shí)驗(yàn)探究.教師將學(xué)生分組，引導(dǎo)學(xué)生通過集思廣益確定實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(biāo)記，移動(dòng)物體到平面鏡的距離，觀察平面鏡成像，并測(cè)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(yàn)證猜想、得出結(jié)論.教師指導(dǎo)學(xué)生按照方案展開實(shí)驗(yàn)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(xué)生進(jìn)一步思考，教師則通過問題引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象，并歸納實(shí)驗(yàn)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(xué)生基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，回答：平面鏡中的像與物體大小相同．因?yàn)闊o論蠟燭到玻璃板的距離是遠(yuǎn)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(xué)生基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，回答：像和物體到鏡面的距離相等，因?yàn)橛每潭瘸吡砍鰞筛灎T到玻璃板的距離相等.（3）通過觀察實(shí)驗(yàn)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(diǎn).學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力，讓學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)在規(guī)范操作中學(xué)生也可以實(shí)現(xiàn)探究思考，親身體驗(yàn)感知，在物理知識(shí)的深度學(xué)習(xí)中發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng).

2.2 ?指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)基于常規(guī)的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)器材，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思考，探索實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，以提升學(xué)生的思維品質(zhì)，鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力.

例如 在學(xué)習(xí)“壓強(qiáng)”相關(guān)知識(shí)時(shí)，為印證大氣壓強(qiáng)存在，教師通常會(huì)做“水杯－紙片”的實(shí)驗(yàn)，即把紙片蓋在裝滿水的杯口再倒過來，實(shí)驗(yàn)做完即了事，讓學(xué)生目睹了一個(gè)“理所當(dāng)然的事實(shí)”.學(xué)生在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中雖然觀察到了現(xiàn)象，但是對(duì)于大氣壓強(qiáng)的存在缺乏更加具體的認(rèn)識(shí).針對(duì)此，教師對(duì)這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)：首先提出問題：當(dāng)紙片蓋在裝滿水的杯口再倒過來時(shí)，紙片是否能夠掉下來？學(xué)生在問題啟發(fā)下觀察演示實(shí)驗(yàn)，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(duì)這些問題，教師繼續(xù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)：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(duì)比觀察中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與條件關(guān)系進(jìn)行了分析，回答了自己的疑問，也充分認(rèn)識(shí)到了大氣壓強(qiáng)的存在.

在這一案例中，教師改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)，使操作過程更加直觀，突顯實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)涵的“思維”教育教學(xué)功能，既可以直觀展現(xiàn)、示范抽象的思維方式，又可以訓(xùn)練學(xué)生，避免思維“惰性知識(shí)”的形成.

3 ?改進(jìn)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)與創(chuàng)新過程中，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生從生活走向物理，更應(yīng)該促使學(xué)生從物理走向社會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).

3.1 ?利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果，解釋生活現(xiàn)象

應(yīng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用過程，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究掌握物理知識(shí)，進(jìn)而回歸生活，解釋物理現(xiàn)象.這對(duì)于強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)物理的動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、理性思維具有重要意義.

例如在完成課堂實(shí)驗(yàn)后，教師有意識(shí)地指導(dǎo)學(xué)生利用物態(tài)變化解釋自然界中的各種現(xiàn)象，利用電學(xué)知識(shí)解釋生活中的靜電現(xiàn)象，用內(nèi)能的知識(shí)解釋內(nèi)燃機(jī)原理等等.由此可見，在改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的過程中，生活實(shí)驗(yàn)激發(fā)了學(xué)習(xí)物理的興趣，加深了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握；促進(jìn)了學(xué)生思維的發(fā)展，也培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)造性的思維和能力，讓他們學(xué)會(huì)了運(yùn)用物理知識(shí)去解決生活問題，形成科學(xué)素養(yǎng).

3.2 ?安排實(shí)驗(yàn)課題，促進(jìn)拓展應(yīng)用

在學(xué)生完成課內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)，掌握了科學(xué)原理之后，教師應(yīng)設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新意義的小課題，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)的融合，指導(dǎo)學(xué)生拓展應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，并促進(jìn)他們創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的形成.例如，在學(xué)習(xí)了杠桿相關(guān)知識(shí)后，教師基于STEAM教育理念，組織開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生自主選擇小課題進(jìn)行研究，參與趣味實(shí)驗(yàn)活動(dòng).在活動(dòng)中，同學(xué)們根據(jù)杠桿原理，利用小球、木板、橡皮圈、螺絲、細(xì)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(xué)生以木板與螺絲釘接觸點(diǎn)為支點(diǎn)，在杠桿一邊用力，使小球做拋物線運(yùn)動(dòng)，拋入籃圈中，再用細(xì)繩拉住小球回收.有的同學(xué)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(gè)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(yùn)動(dòng)方向，達(dá)到投擲重物的目的.這樣的拓展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能夠激發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、獨(dú)立思考問題能力，全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng).

4 ?結(jié)語

總之，實(shí)驗(yàn)是落實(shí)物理課程育人要求的重要載體，而改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠充分發(fā)揮課程實(shí)踐活動(dòng)的綜合育人功能，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.教育工作者應(yīng)深入解讀新課標(biāo)的要求，通過實(shí)踐搭建出最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)過程，從而強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，進(jìn)一步發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)的育人功能.

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