初中物理實驗創新教學方法的有效應用

陳錦威

實驗教學作為物理學習的重要環節，對于學生學習興趣的培養和創新能力的提升起著至關重要的作用，它不僅能加深學生對物理知識的理解，還能培養學生的科學探究能力和實驗操作技能。如何開展富有創新性的初中物理實驗教學，激發學生的學習興趣和主動性，成為當下物理教育工作者亟須探討的問題。基于此，本文以“探究杠桿的平衡條件”為例，介紹四種創新教學方法：小組合作式教學能夠促進學生之間的交流和合作，培養學生的團隊合作精神和實踐能力；問題引導式教學能夠激發學生的積極性，培養學生的獨立思考能力和解決問題的能力；多媒體輔助教學能夠生動直觀地展示實驗過程和實驗現象，激發學生的學習興趣，提高實驗教學的效果；情景式教學能夠讓學生在具體的情景中體驗和應用物理知識，激發學生的學習興趣，提高學生的學習積極性和參與度。

一、小組合作式教學，在互助協作中提高學生解決問題的能力

小組合作式教學是一種以學生為中心的教學方法，通過小組內成員的合作學習，達到掌握知識、提高實踐能力和培養創新思維的目的。在“探究杠桿的平衡條件”的教學中，教師應在開始實驗之前明確實驗的目標和內容，即“探究杠桿的平衡條件”。學生需要了解杠桿平衡條件的基本概念和原理，通過實驗探究得出杠桿平衡條件的結論。

步驟如下：第一步：實驗準備。①教師需要對杠桿平衡條件的基本概念和原理進行講解，讓學生了解杠桿平衡條件的概念和意義。②介紹實驗的目的和意義，讓學生明確實驗的目的，并設計好實驗的方案和操作步驟，向學生介紹實驗的操作方法和注意事項。同時，教師還需要強調實驗過程中的安全問題，確保學生在實驗過程中的安全。③準備好實驗所需要的器材，包括杠桿、砝碼、支架、尺子等。不僅如此，教師還需要準備好表格和記錄本，以便學生記錄實驗數據和結果。

第二步：小組分工。①將學生分成若干小組，每個小組4～6人。每個小組需要有1個負責人，負責協調小組內成員的工作和分工。同時，每個小組需要有1個記錄員，負責記錄實驗數據和實驗結果。每個小組的成員需要根據實驗步驟分工合作，共同完成實驗操作。在實驗過程中，學生需要仔細觀察實驗現象，并記錄好實驗數據。記錄的數據包括杠桿的長度、砝碼的質量、杠桿的平衡狀態等。②任務分配，為每組學生分配實驗任務，明確各自的職責和分工。確保每個小組都能夠參與到實驗過程中。

第三步：實驗操作。①杠桿安裝：首先，按照實驗步驟和方法正確安裝杠桿和支架。這包括將杠桿正確放置在支架上，確保杠桿的穩定性和平衡性。②砝碼懸掛：選擇適當的砝碼進行懸掛是實驗操作的重要步驟。首先，根據實驗要求選擇合適的砝碼，確保砝碼的質量和數量符合實驗要求。其次，將砝碼掛在杠桿的一端，注意保持平衡，避免砝碼傾斜或滑動。③數據記錄：在實驗過程中記錄相關數據是至關重要的。這包括記錄杠桿的長度、砝碼的質量、力臂等。這些數據將用于后續的數據分析和結論總結。為了確保數據的準確性和可靠性，可以使用測量工具進行測量，并記錄在實驗記錄本上。需要注意的是，實驗操作需要嚴格遵守安全規范，確保實驗過程的安全性和可靠性。同時，教師需要巡視指導，及時解決學生在實驗過程中遇到的問題，確保實驗的順利進行。

第四步：實驗總結。①結論歸納：根據數據分析結果，歸納出杠桿平衡條件的結論。引導學生理解杠桿平衡條件的物理意義和應用。②小組展示：各小組選派代表，將本組的實驗結果和結論進行展示和交流。通過小組間的展示和交流，讓學生了解不同小組的實驗過程和結果，促進互相學習和進步。③互動交流：鼓勵學生在展示過程中提出問題和建議，進行互動交流，以進一步鞏固和拓展所學知識，提高解決問題的能力。

二、問題引導式教學，在誘思啟發中激發學生的探究欲望

問題引導式教學是一種以問題為核心，以引導學生主動探究、思考和解決問題為目標的教學方法。它強調學生的主體性，通過問題引導學生主動參與學習過程，培養他們的自主學習能力和創新思維。

在“探究杠桿的平衡條件”的教學中，教師首先可通過引入問題的方式激發學生的學習興趣和好奇心，如“杠桿為什么能夠保持平衡？”“什么樣的杠桿才能夠保持平衡？”等，引導學生思考并產生探究的欲望。在提出問題之后，教師引導學生回顧杠桿的基本概念和平衡條件的相關知識，通過講解、討論和互動的方式，讓學生理解杠桿平衡的基本原理和影響因素。同時，教師引導學生思考如何通過實驗探究杠桿的平衡條件，為后續的實驗探究打下基礎。隨后，為了更好地探究杠桿的平衡條件，教師應事先準備一些實驗器材，如杠桿、砝碼、尺子等，并了解一些基本的實驗操作規則和安全注意事項。之后，為學生進行實驗演示：首先，我將通過實驗來觀察杠桿在不同狀態下的表現。在實驗過程中，我將不斷改變杠桿兩端的重量和距離，觀察杠桿的平衡狀態。同時，還要注意記錄實驗數據，以便后續分析。在觀察實驗現象的基礎上，教師可以引導學生提出關于杠桿平衡條件的假設，如杠桿平衡與杠桿長度和重物位置有關。實驗結束后，教師引導學生進行數據分析，驗證假設的正確性，并探討杠桿平衡條件的規律性。例如，當杠桿兩端的重量一定時，距離越遠，力臂越大，杠桿越容易平衡；反之亦然。這些規律將為我們揭示杠桿平衡條件提供重要線索。最后，教師帶領學生歸納出杠桿平衡條件的一般規律：動力×動力臂=阻力×阻力臂。最后，教師需引導學生進行應用拓展，引導他們將結論與實際生活聯系起來，如在建筑工地使用杠桿可以省力，從而減輕工人的負擔；在體育比賽中使用杠桿可以提高器械的穩定性等。

三、多媒體輔助教學，借助直觀可感的平臺幫助學生理解實驗原理

多媒體輔助教學可以通過圖片、動畫、視頻等多種形式向學生展示實驗的過程，使學生更直觀地理解實驗原理。同時，多媒體還能提供更豐富的教學資源，幫助學生深入了解相關知識，激發他們的學習興趣。

在“探究杠桿的平衡條件”的教學中，在導入環節，教師可采用故事導入的方式，利用多媒體播放一段關于杠桿原理在生活中應用的短視頻，如平衡秤、蹺蹺板等，激發學生的興趣。之后，可進行實驗演示，邀請學生上臺操作，利用杠桿尺進行簡單的撬重實驗，并引導學生觀察杠桿平衡的現象。

在實驗探究環節，首先，教師利用PPT展示本次實驗的探究目的——探究杠桿的平衡條件，并在多媒體課件中設置互動問答環節，學生可以通過點擊或選擇答案來參與課堂互動，這可以激發學生的學習興趣，提高他們的課堂參與度。其次，教師需講解實驗原理，通過圖片、動畫等形式展示杠桿平衡的原理，并引導學生理解力臂、阻力、動力等概念。隨后，教師讓學生進行實驗操作，當學生開始進行實驗時，教師可以利用多媒體設備展示一個實時數據記錄表格。這個表格包括杠桿的長度、力臂、阻力、動力等關鍵數據以及實驗過程中杠桿平衡的實時數據。學生在實驗的過程中可以通過這個實時數據記錄表格快速、準確地記錄實驗數據。同時，教師也可以通過這個表格實時監控學生的實驗進展，并及時解答學生在實驗過程中遇到的問題。最后，教師引導學生分析實驗數據。

在數據分析環節，教師可以利用多媒體設備展示一個簡單的數據分析工具，這個工具可以幫助學生快速分析實驗數據，找出杠桿的平衡條件。如學生可以通過這個工具繪制力臂與阻力、動力之間的關系圖，從而更直觀地理解杠桿的平衡條件。在鞏固拓展環節中，教師可通過PPT展示杠桿平衡條件的公式及應用案例，加深學生對知識的理解，進行知識鞏固；可利用多媒體播放一些生活中應用杠桿平衡原理的案例，如汽車方向盤就是一個典型的杠桿工具，學生可以通過觀察汽車方向盤的設計，了解其在工作過程中如何實現杠桿平衡；可使用多媒體軟件進行杠桿平衡的模擬實驗。在總結評價環節，教師可通過PPT帶領學生回顧本次實驗的內容和重點知識，幫助學生形成完整的知識體系；可引導學生自我評價在實驗中的表現和收獲以及需要改進的地方。

四、情景式教學，讓學生在情景中對實驗產生濃厚的興趣

情景式教學是一種以情景為背景，通過模擬實際情景引導學生進行學習和探索的教學方法。它以學生為主體，通過情景和角色扮演，讓學生探索、實踐和發現知識。在“探究杠桿的平衡條件”的教學中可以采取如下步驟：

首先，可給學生創設情境：給學生準備桿秤（如下圖），由于很多學生沒見過這種秤，所以對這個桿秤產生了濃厚的興趣和探究熱情，此時，教師誘導學生思考桿秤測量物體是怎么達到平衡的，為了一探究竟，學生決定通過實驗探究杠桿平衡的條件。

實驗步驟：首先，學生觀察桿秤的結構，了解杠桿的基本組成。他們注意到桿秤的一端是支點，另一端是秤砣的重量。學生將桿秤放在一個水平面上，并用手輕輕移動秤砣的支點位置。他們觀察到，當秤砣的支點移動時，秤砣的平衡狀態也會發生變化。學生使用尺子測量不同位置下桿秤的長度，并記錄數據。他們發現，當支點位置移動時，桿秤的長度也會發生變化。學生使用彈簧測力計測量秤砣在不同位置下的拉力，并記錄數據。他們發現，當支點位置移動時，拉力也會發生變化。

其次，學生分析和整理實驗數據，并嘗試找出杠桿平衡的條件。他們發現，當支點位置、長度和拉力都相等時，杠桿才能達到平衡狀態。

基于此，教師可再次創設新的情境：在一個小型超市里，學生需要設計一個簡單的手動升降貨架，以便超市員工可以輕松地將商品放到貨架上。

實驗步驟：學生首先需要確定貨架的設計和結構。他們可以使用簡單的杠桿原理，如蹺蹺板，來設計貨架的升降結構。學生需要測量和計算貨架的重量、長度、寬度等參數以及員工放置商品時的力和距離。學生使用簡單的杠桿工具，如杠桿尺，來模擬貨架的升降過程，并記錄實驗數據。學生需要分析實驗數據，找出杠桿平衡的條件，并驗證這些條件是否滿足貨架升降的要求。

將物理實驗與實際生活中的應用場景相結合，使學生更好地理解杠桿平衡原理在生活中的應用，同時，還可以激發學生的學習興趣和動力，提高他們的實踐能力和創新思維。結合實際情景進行實驗教學可以幫助學生將理論知識與實際操作相結合，加深他們對物理知識的理解和掌握。學生可以在一個真實的場景中學習和應用杠桿平衡原理，提高他們的實驗技能和解決問題的能力。需要注意的是，在情景式教學中，教學效果評估是必不可少的一環。教師可以通過以下方式評估教學效果：①學生表現：觀察學生在情景中的參與程度、實驗操作的準確性和問題解決能力等。②學生反饋：征求學生對情景式教學的評價和建議，了解他們的學習體驗和收獲。③實驗報告：要求學生撰寫實驗報告，總結實驗過程和結果，分析杠桿平衡條件的規律。

綜上所述，在初中物理實驗教學中，創新教學方法能夠切實激發學生的學習興趣和積極性，培養他們的思維能力。在今后的教學實踐中，教師應進一步轉變教學觀念，樹立小組合作意識，讓學生在小組中相互合作，共同探討問題，形成合作學習的氛圍，從而提高學生的學習效果。不僅如此，教師還要不斷利用最新的實驗器材創新實驗教學方法，使實驗更具吸引力和趣味性，激發學生對物理實驗的興趣。在加強實驗實踐的同時，教師更應注重培養學生的實驗技能，讓他們在實踐中學會觀察、推理、實驗、總結，從而達到全面提高學生實驗能力的目的。此外，教師還需根據實際教學情況不斷創新實驗教學模式，針對不同的學生群體和學習環境采用不同的教學方法，使實驗教學更符合學生的實際需求，更加貼近生活，更具實用性，激發他們對物理實驗的興趣，培養學生的科學素養和創新實踐能力，為培養具有創新精神和實驗技能的復合型人才打下堅實的基礎。

（作者單位：廣州外國語學校附屬學校）

編輯：李琴芳