提升學生物理實驗操作能力的途徑淺析

【摘要】物理學科的特點是理論與實踐相結合，學校開展相關實驗教學培養學生物理學科的基礎理論知識，有助于為學生日后的學習奠定堅實基礎。物理實驗能體現出物理知識在現實世界中的表現形式，實驗教學能幫助學生增強動手能力和對現實物理現象的觀察力。而當下物理教學偏重理論知識的培養，實驗課占比較少。基于此，文章闡述了當前初中生物理實驗操作存在的主要問題及其原因，提出提高學生物理實驗操作能力的方法和途徑。

【關鍵詞】初中物理;實驗;操作能力;策略

【基金項目】蘭州市2021年度教師個人課題“適應新中考的初中物理實驗操作能力的策略研究”（課題編號：LZ〔2021〕GR00XXX1784）

作者簡介：馬金平（1982.03—），男，甘肅省永登縣樹屏鎮初級中學。

具備較強的邏輯思維能力在物理學科的學習中尤為重要。在種種物理現象中找到相互關聯的點，在此基礎上對知識點的學習進行持續強化訓練，如此才能更好地運用所學的知識。因此物理實驗的開展十分有必要。學生通過物理實驗可以培養觀察能力和邏輯思維能力。物理的理論往往比較抽象，部分想象能力較差的學生總會在理解某些物理現象上遇到困難，而通過具體的實驗及觀測實驗結果能夠達到理解抽象知識點的目的。[1]教師在開展物理實驗教學時，必須讓學生自己思考并理解、完成實驗要求和步驟，著重培養學生的動手能力，以此提升學生的獨立思考能力和實踐水平。

一、初中物理實驗能力培養的重要性

物理知識來源于自然，其研究目的也是更好地利用自然。物理研究的主要內容是事物的本質內容和事物之間的內在聯系。[2]在初中物理學科的教學中，主要教學目標是讓學生理解日常生活中碰到的事物的表象和事物之間存在的內部聯系。初中物理課堂中，除了理論知識的學習，學生還會接觸到物理實驗。物理實驗是初中物理重點教學內容，通過物理實驗，可以達到拓展學生思維（包含探索思維和創新思維）、提高學生實驗技巧（包含實驗操作技巧和實驗設計技巧） 和實驗能力 （包含創新能力、探索能力、仔細觀察能力、協作能力） 等目的。[3]在如今大力提倡素質教育的大環境下，提高學生的學科素養不僅要讓學生學習物理理論知識，同時也要提高學生的物理實驗能力。

二、分析當前條件下學生進行物理實驗時存在的問題及其原因

（一）實驗過程不標準，實驗方法不成體系

由于學生接觸物理實驗的時間較少，且物理實驗涉及的知識較為復雜，因此學生在進行實驗操作時往往存在一些問題和不足。例如，學生在進行電學實驗時，有的忘記了每個電表在電路中的作用，或者不了解串聯和并聯的意義，從而造成短路現象;在進行液體密度測量的實驗中，有的學生忘記清洗試管，導致實驗數據偏差較大;在天平使用操作的實驗中，學生常常會忘記“左物右碼”的訣竅，將物品和砝碼放置錯誤;等等。由此可見，要提高學生對實驗操作的規范程度，還需要教師從理論知識傳授方面進行強化。

初中學生的物理思維處于建立初期，在具體實驗操作時，他們由于缺乏對實驗整體的認知，常導致實驗步驟的落實缺乏條理性。例如，在進行電學實驗時，一些學生將電表、電線隨意擺放，當電表不能正常使用時，他們就會很難發現故障原因而導致實驗無法繼續進行;在進行天平實驗時，有的學生不先進行天平調零，便開始進行對物品質量的測定，從而得出一些與實際偏差較大的數據。缺乏條理性的實驗，往往效率較低，得出的實驗數據偏差較大，不利于實驗教學目標的落實。

（二）實驗修養水平較低

初中生由于缺乏一定的實踐經驗，對實驗的認知不深，因此實驗修養水平較低，容易違反實驗操作的要求。例如，一些學生沒有對實驗課進行課前預習;個別學生將食品、飲料等物品帶入實驗室，對實驗室環境造成污染;一些學生不遵守實驗儀器的安全使用條例，對其隨意調試而導致實驗數據有偏差或實驗失敗，有時甚至產生安全問題;在教師尚在講解實驗步驟時，個別學生已經開始自己操作，沒有聽清教師講述的實驗要領而導致實驗失敗。

（三）器材短缺，教學類型單一

由于初中物理知識相對較淺，一些物理現象不需要通過實驗也能觀察到，實驗教學內容相對單一，而且課程標準對實驗要求較低，因此一些學校物理實驗器材配置不高或者不夠。在一些基礎設施條件較落后的學校，甚至缺少必要的物理實驗器材，致使教師只能進行理論講解，在黑板上演示，無法開展真正意義上的實驗課。學生在初中階段剛剛接觸到物理知識，對物理實驗往往抱有好奇的態度，如果學生在接觸物理的初期，由于器材短缺導致不能接受較好的物理教育而失去對物理科目的興趣，那是非常可惜的。物理實驗教學是科學嚴謹的，是物理教學中不可或缺的，實驗的目的是從現象看到本質，如果學生無法親自動手做實驗，那么對物理知識的理解只能停留在表面，無法真正突破物理核心知識。在如今素質教育的時代背景下，強調對學生的創新實踐意識進行培養，而物理正是學生在校園中接觸創新實踐最多的學科之一。因此豐富學校的物理器材種類，為學生進行物理實驗操作提供機會和平臺，對培養學生的創新思維、促進學生全面發展十分重要。

三、提高學生實驗操作能力的途徑和方法

（一）以實際物理現象激發學生的學習欲望

初中學生由于心智發育未成熟，尚處于喜愛探索世界的階段，會對一些新奇的東西產生濃厚的興趣。[4]對此，初中物理教師在進行教學時，要善于利用初中生好奇心強的心理特點，讓學生注意到各種有趣的物理現象，從而讓學生自主地參與物理學習，探索其中的秘密。

例如，在進行“分子間作用力”的教學時，教師可以先提出一個問題：“將一枚硬幣放入有水的燒杯中，會產生什么現象？”學生出于好奇心，會對問題進行思考，并試圖尋找出問題的答案。教師要適時鼓勵學生獨立進行實驗，讓他們看看結果和自己猜想的有什么差別。學生實驗操作的結果一般是硬幣會沉入杯子的底部。這時，教師可以向學生展示，將硬幣緩緩平放，使其漂浮在水面上，然后讓學生進行嘗試。在學生的操作結束之后，教師可以向學生解釋硬幣漂浮在水面上的原理，即因為分子間作用力的存在，使得硬幣可以漂浮在像一層薄膜一樣的水面上。教師通過讓學生自己動手實踐，不僅使學生了解到分子之間作用力的存在，還增強了學生的動手能力，進而讓學生鞏固知識，學以致用。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

在物理實驗的教學中，教師可以通過放慢步驟的方式讓學生在實驗教學過程中觀察得更加細致，也可使其在后期的自主實驗中，操作得更加熟練和自信。在實驗進行的過程中，教師需要讓學生自主完成實驗，同時記錄實驗數據。如果學生的實驗數據產生較大偏差，教師再帶領學生重復進行實驗，糾正學生的錯誤，學生也能通過對多次實驗現象的觀察，加深對物理各知識點以及實驗步驟和注意事項等的印象。

（二）讓學生在實驗中做主導者，鍛煉學生的動手能力

教師在物理教學中進行實驗演示，是為了讓學生更好地了解這一物理現象，結合書本上的知識，更好地理解物理規律。[5]這能夠十分有效地提升學生的觀察力和分析能力，并使其在實際生活中學以致用。但是這種演示方法也存在一定不足。因為演示實驗是以教師為主，由教師動手操作，學生只能觀看和思考而不能親自動手操作，不能參與到實驗之中，長此以往，學生只看不動會降低對物理學習的興趣，也不利于動手能力的培養和提升。因此在實驗教學時，教師應充分傾聽并考慮學生的想法，在課堂教學中讓學生處于主導地位，為學生展示動手能力提供更多的空間，讓學生參加到課堂演示中，并在實驗過程中多給學生必要的指導，鼓勵那些害怕動手的學生積極參與。在學生完成實驗后，教師要對學生的操作結果進行評價，表揚參與實驗的學生，讓學生樹立起動手操作實驗的信心，這樣才能讓學生更多更踴躍地參與實驗，讓學生在每一次動手實踐的過程中獲得實踐能力的提升。

（三）利用課外小實驗、小制作提升學生的動手能力

教師可以調動學生的積極性，使其能夠獨立完成小型實驗活動，這樣一來，學生在課堂以外的地方也能夠通過實踐提升自己的動手能力。[6]學生可以通過一些小實驗進一步加深對物理現象的印象，這也是一個把知識與生活實際進行結合的過程。例如，教師在結束小孔成像的教學之后，可以將制作針孔照相機作為一項課后作業并鼓勵學生完成，這可以讓學生通過親自動手的方式直觀感受到小孔成像在實際生活中的妙用，讓學生進一步理解小孔成像的原理。此外，教師也可以讓學生進行其他實驗，比如“筷子神力”，在裝滿米的杯子里插進一根筷子，在此條件下觀察在向上提筷子的過程中杯子是否會被一起提上來。還有紙杯燒水的實驗，等等。這些實驗可以就近取材，不需要復雜的材料，易于操作，能讓學生直觀感受到實驗的樂趣。教師也可以讓學生在課堂上向大家展示自己動手的成果，以培養學生的信心，促使其以更大的熱情繼續進行類似的小實驗，進而提升動手實踐能力。

（四）基于演示實驗，培養學生的觀察能力

牛頓提出了萬有引力定律是因為對蘋果進行了觀察，愛因斯坦在觀察了雙縫實驗現象后才提出光的波粒二象性。所以說，觀察能力對于物理來說是一種必不可少的能力。初中教師在進行物理教學時，應著重培養學生的觀察能力。通過演示實驗過程，可以提高學生發現問題、感知問題的能力，幫助學生更好地理解事物內在聯系，從而進一步理解物理知識。[7]因此，教師要給學生展示實驗過程，要求學生認真觀察，以此提高學生的觀察能力，促使學生形成良好的實驗習慣。比如，在進行小孔成像實驗教學時，教師應該鼓勵學生借助實驗設備，仔細觀察小孔成像實驗，對小孔的直徑、成像的方向及成像的大小等進行細致的觀察。學生只有自己觀察過各種實驗現象，才會對出現這種實驗現象的原理產生興趣，對于物理原理的學習才會更有主動性。再比如，教師在給學生演示“振動發聲”的實驗時，要求學生觀察振動幅度大小不一的橡皮筋，同時仔細觀察橡皮筋的狀態和不同狀態下橡皮筋發出的不同的聲音。此時，教師提問學生：“隨著振動狀態的變動，橡皮筋發出的聲音有何不一樣？”“橡皮筋如何才能發出聲音？”以此督促學生仔細觀察實驗過程，積極思考。教師在教授完“摩擦起電”“慣性”“浮力”這些內容時，可根據學生的具體情況布置一些實踐觀察作業，讓學生努力尋找日常生活中碰到的與物理相關的知識，記錄并與同伴分享，這可以提高學生的觀察能力，培養學生的良好學習習慣。

（五）運用多媒體手段，輔助實驗教學

多媒體設備是輔助實驗教學開展的重要工具，教師在講解如何使用物理器材時可以借助多媒體等方式，利用多媒體課件對器材使用的各項要點進行詳細講解。對于一些無法在學校開展的實驗，可以通過多媒體設備進行實驗演示，以拓展學生的視野，激發學生對一些物理現象的興趣，由此提高學生學習物理的積極性。同時，如果是在一些無法完全開展物理實驗的學校，教師只能通過多媒體設備，使學生利用多媒體完成實驗，以完善學生的物理知識結構，完成實驗教學的目的。

綜上所述，本文從物理實驗教學的角度出發，提出初中物理實驗操作中存在的問題并對其加以分析，提出改善建議，為之后的初中物理實驗教學活動提供一些借鑒。初中物理實驗幫助學生開啟物理學習的大門，有助于夯實學生的物理基礎，激發學生的物理學習興趣。在初中物理實驗課中講授物理實驗安全流程、基本的實驗設計和操作步驟，可以為學生開展各個學科的實驗和研究奠定基礎，進而全面提升學生的動手實踐能力，發展學生的綜合素養。

【參考文獻】

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