淺談如何借助實驗操作提高初中物理教學效率

包軍奇

一、 引言

在國家新一輪教育教學改革的背景下，學校教育要求學生學科知識和實踐能力融合，只有建立在實踐基礎上的課程教學，才能夠強化學生對學科知識的理解。在學生的初中學習階段，物理實驗課程是培養學生物理學科素養，進而帶動學生養成關鍵能力的重要方式。初中物理課程的教學，對學生和教師而言，難度都普遍較大。物理實驗課程的開展存在很多不確定性，并且實驗過程中常常伴隨著發生安全隱患的可能，因此對教師的教學能力以及學生的聽課認真程度具有較高的考核標準。而且物理實驗課程的開展，不能單純地以完成教學課時為目的，還必須保證實驗課程與理論課程教學能夠緊密地結合，如此才能夠培養學生的物理學科思維，增強其核心素養。

二、 借助實驗操作提高物理教學效率的策略分析

(一)積極創新實驗教學方法，喚醒學生的課堂主體意識

物理是一門對生活中的實踐經驗進行綜合和升華的學科，初中物理學科的教學不能僅僅局限于理論教學，而需要將理論教學和實踐學習結合起來，利用豐富有趣的物理實驗，引導學生主動地學習、理解和應用物理知識，同時借助較為新奇的物理實驗現象，吸引學生的注意力和好奇心，引導其主動地參與到物理課堂教學當中。為了全面提升物理課程的實際課堂教學效率，就需要不斷地創新實驗操作的方法，深入地喚醒學生的課堂主體意識，在學生主動參與的帶領下進行物理實驗，全面提升實驗操作效果。教師要組織學生動手進行實驗，并在學生進行實驗的過程中給予學生正確的指導，幫助其解決實驗操作中的不足和問題，并及時地解答學生的困惑，讓學生在明確實驗步驟和重點注意事項的基礎上進行實驗，從而在幫助學生理解理論知識的同時引導學生養成正確的實驗習慣。與此同時，學生在進行實驗操作的過程中進行直觀的觀察和深入的思考，根據自己的思維框架提出相應的疑問，從而在實驗過程中逐步探究，最終引導學生依賴自己的思維和相關的實驗原理，實現對物理知識的遷移應用。除此之外，有許多物理實驗無法通過學生動手完成，或者學校資源、環境有限，無法為學生提供實驗環境。面對這種情況，就需要教師充分利用電子白板及其他的多媒體教學設備，模擬并還原實驗過程，利用動態化的呈現方法，把抽象的物理學專業知識用直觀且生動的變化現象展示出來，減弱學生理解物理知識的難度，從而全面增強學生學習物理的興趣，深入培養學生的學科素養和綜合素質。比如在“凸透鏡成像”部分的教學過程中，很難在理論課時為全體學生提供實驗的環境，因此教師需要在課前提前制作動畫，在上課的過程中通過電子白板等設備進行展示，直觀地向學生說明物體距離的變化與凸透鏡成像變化之間的關系，讓學生在觀察圖像變化的基礎上理解理論知識，真正地掌握凸透鏡的成像規律。

(二)進行生活化的改進，增強學生對物理實驗的興趣

由于物理是源自學生實際生活的科目，所以想要有效提高物理課程的教學質量和教學效率，就需要通過生活化的教學方法引起學生的學習興趣，讓學生能夠主動地參與到物理課程的學習過程中。物理實驗是最貼近學生生活的教學方式，也是增強學生對物理課程學習興趣的主要方法。所以，教師需要積極地轉變教學思維，以物理實驗操作作為出發點，利用趣味性較強的實驗，吸引學生的注意力，增強其求知欲，引導學生通過動手操作學習并吸收物理知識，從而掌握物理知識的本質內涵，并加深學生的印象，在增強其對物理知識的吸收程度的同時，深入挖掘學生的潛能，提升物理課程的實際教學效率。教師在課前進行實驗教學設計和備課時，需要盡可能地挖掘生活中的素材，并將其應用于物理課堂教學過程中，全面激發學生的學習興趣，提高學生的參與度。舉例而言，在學習光學相關的理論知識時，教師可以借助鏡子和手電筒，將上課環境換成室外，通過簡單的實驗操作，讓學生感受光的焦距和折射原理，一邊進行實驗，一邊讓學生通過觀察進行思考，從而幫助學生更好地理解和掌握光學相關的知識。

(三)引導學生動手設計實驗，全面培養學生的創新能力

科學探究意識是物理學科素養的主要組成部分，也是幫助學生深入理解并應用物理知識的關鍵。初中物理教學的一大重點就是培養學生的科學探究精神，在引導學生學習學科知識的同時培養其創新思維。在進行實驗教學時，教師不能用傳統的框架束縛學生的思維，而需要積極地鼓勵學生進行設想，并且設計相關實驗驗證自己的猜測，從而在強化學生理解物理知識的同時鍛煉學生的創新能力。初中物理的實驗課程雖然普遍難度較大，學生很難自行設計和實施，但是在理論課程的學習中有很多小型實驗，學生可以自己動手搭建實驗設備，并在實驗操作的過程中積極地討論，這樣不僅可以全面增強學生學習物理知識的興趣，還可以提高學生的創新能力和團隊協作能力。但是，因為初中階段的學生年齡還較小，實驗素養不夠成熟，因此需要在教師的干預指導下進行實驗，只有保證學生的安全性，才能夠確保實驗操作真正為提高課堂教學效率而服務。

(四)通過物理實驗強化學生對物理現象和物理概念的理解

在初中物理課程的教學過程中，部分物理理論和物理概念的教學較為抽象，并且在純理論課的教學中往往沒有教學實體，教師只是通過板書進行講解，這樣不僅容易讓學生感到枯燥無趣，還會在一定程度上加大學生理解物理知識的難度。面對這樣的情況，就需要教師在物理理論課程的教學過程中融入探究性實驗，強化學生感知物理概念，從而助力學生更好地學習。比如在“光現象”一部分的理論教學過程中，教師可以給學生講解光學的基礎教學框架，再以光的概念等較為基礎、易懂的知識點入手，引導學生探究光學知識，待學生對光學的理念有基本認知之后，則可以引入探究性的實驗，讓學生在參與光學探究實驗的過程中，通過生活中常見的現象，感知“光現象”，從而強化學生對光學理論的理解程度。此外，在“摩擦力”部分的教學過程中，由于摩擦力較為抽象，學生很難直觀理解，因此，教師就可以引導學生進行“小車運動”等探究性實驗，在實驗過程中，學生通過觀察不同重量的小車在不同粗糙程度的平臺上的運動情況，感受摩擦力對小車運動的影響，從而感受摩擦力的存在。

(五)在學生自主討論和探究物理知識時融合實驗探究法

在素質教育的背景下，學校教育更加重視培養學生的思維能力和綜合素養，因此學生的自主談論和探究，逐漸成為課堂教學的關鍵環節。教師在物理課程的教學過程中，也需要把握學生對未知事物的好奇心理和求知欲望，引導學生發揮主觀能動性，在討論探究的同時融合物理實驗，強化學生的自主探究效果。舉例而言，在“物質密度的測量”一課中，就可以讓學生在自主實驗的基礎上進行合作討論，深入了解密度的相關知識。教師可以先帶領學生分析密度計算公式=，因此想要測量物質的密度，就需要得出物質的質量和體積，因此就可以選擇天平稱量物質質量，同時用水位差的方式測量物體體積。之后就可以按照天平調平、稱量并記錄的操作方式，測量石頭的質量；由于石頭是不規則物體，很難直接計算體積，因此就可以利用水位差，用容積變化表示石頭的體積，先在燒杯當中加滿清水，之后用繩子系住石頭，緩慢地放到燒杯當中，等水溢出穩定之后，拿出石頭，記錄剩余的水量，經過計算可以獲得石頭的體積數值，這樣就可以利用密度公式算出石頭的密度。在探究實驗開展過程中，學生的動手能力和想象能力就能夠得到充分的鍛煉，對密度相關知識的印象也會更加深刻。在探究性實驗開展過程中，教師還可以讓學生自己思考測量石頭質量和體積的不同方法，從而在一定程度上引導學生創新思維。在探究性實驗的引導下，學生不僅能夠更加直觀地理解物理概念，還打破了傳統教學在一定程度上限制學生思維發展的負面情況，有助于學生物理學科思維和創新意識的同步發展。

三、 重難點實驗的實踐分析

在初中物理的眾多教學實驗當中，電學方面的知識是最為抽象，也是知識集成度最高的部分。學生在面對電學相關的知識時，往往很難直觀地理解理論知識點，電學相關的實驗操作對精確度要求較高，學生在概念理解不足的基礎上很容易出現操作錯誤問題，影響實驗的最終結果。在此以“測量小燈泡電功率”這一電學實驗為基礎，重點分析電學實驗操作在提高初中物理課堂教學效率方面的影響。

(一)在實驗前預習階段培養學生的認知能力

物理實驗正式開始前的預習階段，是保證物理實驗順利且高效進行的基礎。只有在預習階段引導學生充分學習并理解小燈泡功率測試的物理原理，才能夠增強學生對物理實驗的初步認知，從而設計相應的實驗方案。在實驗前的預習階段，教師要重點強化學生對伏安法測定電阻值相關知識點的理解程度，并且結合之前做過的電學實驗，強調實驗注意事項，引導學生對測量小燈泡電功率實驗具備基本的認知，從而有助于后續實驗的高效率進行。測量小燈泡電功率的實驗步驟與測量其電阻值的實驗步驟相似，對電功率的測量是在測量阻值的基礎上進行計算和深入的分析。

(二)在實驗操作階段培養學生的合作能力

在測量小燈泡的電功率實驗正式開始之前，需要準備好相應的實驗器材，本實驗需要準備 3.8V 和2.5V兩種電壓規格的小燈泡，其他器材則由學生根據實驗需求自主挑選，并進行電路的連接。在電路連接完成之后，就可以進行實驗操作和數據測定。在進行實驗的過程中，要重點注意實驗操作的規范性，減少違規操作的發生。比如，在進行接線操作時，滑動變阻器的滑片位置以及開關的開合狀態等，都需要保證其處于正確的狀態，才能夠接入電路中。此外，還有一些周期性的錯誤操作，也需要盡量地避免。舉例而言，在學生連接好電路之后，出現了小燈泡立刻亮起并且亮度過高的問題；電路連接完畢并閉合開關之后，小燈泡不亮，而且電壓表的數值變化但電流表的數值無變化等情況。當這一類問題發生時，就需要拆解電路，并對每一個元件進行檢測，確定元件無故障之后，就需要對接線方式進行檢查，可以根據實際接線情況畫出電路圖，從而直觀地分析電路情況，判斷故障點。

當電路能夠正常運行后，就需要開始控制變量正式進行實驗。在進行實驗的過程當中，需要安排學生專門負責實驗數據的記錄工作，并且根據實驗的基本原理和最終目的，建立實驗數據的對照分析表。實驗數據記錄表不只是對學生實驗情況的記錄，也是學生實驗報告內容的主體依據。測量小燈泡電功率的實驗，以測定小燈泡的電功率作為根本的實驗目標，并且以此為基礎測定小燈泡的功率與實際亮度之間的對應關系，因此實驗數據記錄表匯總應該包括電壓、電流等測量值，同時需要記錄實驗次數，從而便于后續對實驗結果進行分析。測量小燈泡電功率實驗的開展，往往要求小組成員之間具有較高的默契，因為實驗數據的測定以及初步計算處理需要同步進行，同一實驗小組的學生需要提前安排每人所負責的實驗內容，從而保證在實驗過程中能夠高效率且高質量地完成實驗數據的測定、記錄和初步處理。

(三)在實驗結果處理總結階段培養學生的職業能力

在對實驗結果進行處理總結的過程中，需要根據實驗測量的數據結果對其進行分析處理，并針對性地描述和解釋測量結果，對實驗進行科學性評估。與此同時，在對實驗數據進行分析時，還需要重點思考數據測量過程中的問題，并在總結過程中提出相應的解決方案，從而保證實驗報告的質量。對實驗內容的多角度思考和總結，也是有效提升學生物理實驗能力的重要方法。學生不僅要認真、嚴謹地完成實驗操作，還需要針對實驗結果進行深入的分析和思考，并認真、仔細地書寫實驗報告，這不僅是培養學生物理學科素養的核心，也是培養學生職業能力的關鍵。學生填寫實驗報告時，不需要講求實驗報告的專業性和完整性，只需要將實驗結果以及分析結果如實地呈現即可，不能為了使實驗結果更加簡潔，就隨意篡改數據。

(四)在實驗反饋階段培養學生的創新能力

雖然小燈泡電功率值的測量屬于數據測量性實驗，但是對電功率和電阻值之間關系的分析，仍然是需要學生進行科學探究的過程。國家教育教學改革相關課程標準中明確指出，實驗課程是進行科學探究的關鍵方法。初中物理實驗教學的開展，除了強化學生對物理理論知識的理解程度、增強學生的動手操作能力，還需要強化學生的實驗思維，并且幫助學生養成物理學科思維意識。學校需要盡可能地利用已有資源，為學生開設更多的物理實驗課程，讓學生在自己動手的過程中內化吸收物理知識，同時提高動手能力，深化創新思維的養成。因此，在“測量小燈泡電功率”實驗完畢之后，教師需要給學生一定的時間，讓學生自主思考不利用伏安法如何測定小燈泡電功率的實驗方案，并通過小組合作的方式對預設實驗方案進行驗證，從而全面提升學生對信息的預設、收集、處理和分析能力，同時培養學生的創新思維和創新能力，促進學生關鍵能力的綜合發展。

四、 結語

總而言之，想要保證物理實驗課程取得相應的教學效果，提高物理課程教學的實際教學效率，就需要教師充分把握課前準備、實驗教學以及課后反思三個主要的部分。在初中物理的實驗課程中，教師需要在鼓勵學生自主實驗的基礎上，指導學生進行實驗，強化物理課程的教學效果。教師要在實驗課程的教學前做好充分的準備，盡可能考慮到所有學生在實驗時會出現的問題，提前設置應對機制。在物理實驗課程的實際教學過程中，對學生進行實驗時碰到的問題，教師要及時進行相應的指導。在實驗課結束后，教師需要檢測學生的學習成果，并進行教學總結。只有對物理實驗課程進行全面的把控，才能夠保證物理實驗能夠實現培養學生關鍵能力的目標。