新課標背景下初中物理演示實驗可視性優化策略

龔琪

在新課標背景下，越來越多的學校進行了教育改革，在課程上增設了更多有利于學生發展綜合能力的教學環節。物理作為初中階段必不可少的課程，能夠解釋生活中無法解釋的現象，而這一過程少不了演示實驗的教學。實驗是初中物理教學中不可或缺的部分，其可視化的特性能夠讓學生更直觀地觀察大自然的奇妙規律，從而建立起對物理濃厚的學習興趣。基于此，本文著重對新課標背景下初中物理演示實驗可視化的優化措施進行詳細分析，以提高學生的課堂學習效率。

一、初中物理演示實驗的特點

初中物理演示實驗的可視性較強。與課外興趣研究實驗不同，初中物理實驗的核心在于“演示”二字，主要是指教師通常需要在學生動手操作之前進行完整示范，然后學生在教師的帶領下完整地呈現實驗過程及實驗結果。值得注意的是，教師在進行示范性實驗時過程和現象一定要清晰直觀，盡可能讓所有的學生都能觀察到，尤其是坐在后排的學生，只有這樣才能給學生留下深刻的印象，從而激發學生對物理的學習興趣。

初中物理演示實驗的過程和結果具有真實性。教師進行實驗演示時是站在講臺上或者在教室中間進行的，學生親眼看到整個實驗過程，因此其真實性可以保證，這意味著實驗過程中如果教師出現操作失誤而導致整個實驗結果出現偏差時，教師要實事求是地承認自己的失誤。如果實驗結果由于誤差導致出現偏差，教師也要引導學生學會尊重實驗結果，不能強行忽略實驗事實。在大多數電路實驗中，學生可能經常遇到實驗結果與書本中的理論知識不一致的情況，這時教師應帶領學生從多角度進行分析，幫助學生理解實驗結果。

另外，初中物理演示實驗的結果具有科學性。由于演示實驗大多是教師在真實的課堂中進行的，實驗過程中難免會出現一些客觀因素，因此實驗結果會存在一定的可移植性，正因如此，初中物理實驗才更加科學。雖然這些客觀因素可能會影響最終的結果，但是這一結果是在經過交流、評估、分析與論證之后得出的，具有科學嚴謹的價值。

二、優化演示實驗可視性的意義

優化實驗可視性能夠激發學生對物理知識的求知欲，從而讓學生愛上物理。在當前的教育背景下，大多數教師喜歡采用生動有趣的演示實驗方式作為課堂導入。例如，在“浮力”這一章節教學中，教師可以提前準備一個西瓜和一個李子，并詢問學生：“如果將它們同時放入水里，是會沉下去還是會浮上來？”學生可能會回答西瓜會沉下去，李子會浮上來。這時教師再結合學生所猜想的結果進行課堂演示，學生會發現實際情況與其猜想的結果正好相反。通過這一示范性操作，能夠充分調動學生的好奇心，這樣學生在接下來的學習過程中思路會一直跟隨教師，從而達到實驗可視化的目的。

優化演示實驗可視性還能夠培養學生對待科學的嚴謹態度?？梢曅暂^高的演示實驗不僅能夠滿足學生的好奇心，還能夠培養學生的推理能力。教師會結合該年齡段學生的學習特點，采用生動、直觀的方式啟發學生深度思考，當學生能夠將物理實驗場景自動在腦海中呈現時，便可以在現實生活中利用這些物理實驗原理解決部分問題，從而將學習與生活相關聯。學生在思考的過程中，腦海中會出現一些抽象的概念，而隨著對客觀事件的推理和總結，將逐漸形成嚴謹的思維模式，這對將來的學習有巨大的幫助作用。

三、初中物理演示實驗可視性的優化原則

教師在優化物理演示實驗的可視性時，應遵循一定的優化原則，這樣才能最大限度地提高優化效果。一是目的性原則。每次實驗演示前，教師都應明確本次實驗的教學目的，提前設置好實驗中的每一個環節，讓學生有目的地學習。二是科學性原則。實驗具有一定的科學性與嚴謹性，無論是哪一個階段的學生，進行實驗操作時都應該用科學嚴謹的態度來對待，而且教師在設計示范性實驗教學時也應遵循科學的原則。三是簡單可靠性原則。學生在初中階段所學的物理知識相對淺顯，實驗教學內容應符合當前年齡階段學生的性格特點，在保證實驗可視性的前提下盡量用簡單易懂的實驗現象進行說明，使學生能夠完全掌握相關物理知識點。四是直觀明顯性原則。實驗進行優化的最終目的就是提高其可視性，因此教師所設計的實驗環節必須增強實驗效果，讓學生從視覺上能夠直觀看到一些實驗現象，這樣才能達到優化實驗的目的。

四、初中物理演示實驗可視性的具體優化措施

（一）優化實驗器材

優化實驗器材可以從兩個方面進行，一是增大實驗器材的體積，二是改善實驗器材的材質。在初中物理課堂上，大多數的實驗都是先由教師在講臺上進行示范，學生在臺下觀察實驗現象并得出結論，然后學生在教師的引導下進行實驗，因此，學生能夠清晰完整地看到教師的示范實驗很重要。然而現實情況是，部分實驗器材較小，導致坐在后排的學生無法清楚地看到實驗過程和實驗現象，從而影響了學習效率。針對這種情況，教師要及時發現問題，并更換實驗器材。一般來說，如果演示器材的體積放大一到兩倍，那么就可以滿足全體學生觀看的基本需求。

例如，在“帶電體性質”這節課教學中，需要進行摩擦生電實驗，教師要準備一根摩擦過的橡膠棒和一些碎紙屑，用帶電的橡膠棒去吸引碎紙屑，紙屑會被吸住。在具體的實驗過程中，由于紙屑太小，學生常?？床坏綄嶒灛F象，因此教師可以用其他體積較大的物體代替，將橡膠棒換成氣球，將碎紙屑換成空的易拉罐，用毛皮摩擦氣球使氣球生電，再用帶電的氣球靠近易拉罐，這時易拉罐便會在電荷的作用下前后移動。相比橡膠棒和碎紙屑，氣球和易拉罐的體積更大，更容易被學生看到，經過改良后的實驗大幅度增強了其可視性，使全體學生的觀察需求得到了滿足。

教師還可以通過改善實驗器材的材質來增強演示實驗的可視性。例如，在講解“電阻與變阻器”這一節內容時，學生要掌握電阻箱的讀數方法。而在學習如何正確讀數時，大多數學生會對電阻箱的內部結構和工作原理感到好奇。電阻箱通常是黑色、不透明的物體，學生無法看到電阻箱內部的結構，因此教師可以向學校建議將電阻箱更換為透明的亞克力板材質。透明的電阻箱有利于學生觀察其內部結構，當學生旋轉旋鈕后，電阻箱內與旋鈕相連的不同電阻會有相應的反應，這樣一來，學生便能夠更直觀地看到電阻箱內部的串聯關系及其工作原理。

除了以上兩種方法，教師還可以自行改進或制作實驗器材，以滿足實驗的可視性。部分實驗現象比較抽象，經過教師的描述后學生無法立刻理解，這時教師便需要適當降低實驗難度，將抽象的實驗具象化。例如，“電流經過導體”是一個非常抽象的概念，在學習滑動變阻器相關內容時，學生要能夠正確判斷電流經過的是哪一部分，大多數教師會選擇讓學生觀察電路中燈泡的亮度，以判斷電阻值的變化，進而分析滑動變阻器的工作原理，這種方法對邏輯思維能力較強的學生而言容易接受，但是不適用于大部分學生。因此，為了使更多學生理解滑動變阻器的原理，教師可以自制滑動變阻器進行實驗，將整個實驗電路分成若干個部分，每一部分接入一個小燈泡，當電流流經該部分電路時，小燈泡便會發光，而且小燈泡的亮度會隨著電流的大小而發生不同的變化。這樣一來，便將課本中抽象的知識具象化，便于學生理解和吸收，降低了學生的學習難度，同時提升了學生的感性認知能力。

（二）善用教學設備

在信息技術不斷發展的過程中，當前學生的上課環境發生了翻天覆地的變化，各種教學設備被廣泛應用，為教學提供了極大便利，教師要善于利用這些教學設備，發揮其最大的作用。多媒體設備是近年來教師經常使用的教學設備之一，不僅可以展示課件、播放教學動畫，還可以應用在實驗課堂中，放大學生無法看清的一些實驗現象，便于更多學生觀察。

例如，在講解“水的液化”相關知識時，教師需要在講臺上進行實驗，加熱燒瓶中的水，并將一只金屬盤子放在燒杯上方，讓學生觀察金屬盤子會有什么變化，如果有小水珠出現，是在盤子上方還是在盤子下方？學生仔細觀察，但是由于距離太遠，除了第一排的學生能夠近距離觀察到實驗現象之外，其他大部分學生都無法看到實驗結果。因此，教師可以利用投影儀，將燒杯和金屬盤子對準攝像頭，將實驗工具投影到大屏幕上，這樣一來，全體學生都能觀察到金屬盤子上水珠的位置。針對一些無法改變器材的演示實驗，教師可以靈活運用身邊的教學設備，通過外部因素增強實驗的可視性，這一方法同樣適用于任何需要讀數的實驗，將相應的測量儀器投放到大屏幕上，讓學生共同觀察測量儀器中數值的變化。

除了投影儀，教師還可以合理利用身邊的電子設備。例如，部分物理實驗需要學生同時觀察兩支溫度計的示數，這時用投影儀進行放大就不太方便了，針對這一情況，教師可以借助手機和希沃軟件進行放大展示，用手機進行移動攝像，通過希沃軟件將實驗現象投影到教室的大屏幕上，并根據實際情況適當放大實驗細節，使學生更直觀地看到實驗效果。通過以上方法，學生對實驗的印象會更加深刻，能夠充分體現學生的主體地位，使整個課堂氛圍更加活躍，學生的思維創造力也能得到有效提高。

（三）改進實驗過程

演示實驗的可視性不僅體現在實驗結果上，更體現在整個實驗過程中。實驗過程也是學生重點關注的部分，在實驗過程的改進中，教師應重點關注實驗位置的選擇、操作方式以及學生的觀察途徑。

實驗位置對學生而言十分重要，而實驗位置取決于實驗器材的擺放位置，教師在擺放實驗器材時應充分考慮器材的高度和學生觀察的角度，對體積較小的器材，可以利用吸盤、懸掛式支架等進行展示。例如，在電學實驗中，學?？梢曰ㄙM一筆資金用于研發磁吸式器材，將電學元件的底座都增加磁性材料，使其能夠直接吸附在黑板上，從而使教師在黑板上擺放和連接元器件，這樣一來，實驗過程的可視性將得到大幅增強，避免了部分學生因為距離太遠而無法清楚地看到實驗過程的問題。而對體積較大的器材，教師可以將其放置在教室中央，組織學生圍繞器材形成一個圈，這樣當教師進行演示實驗時，每個學生都能近距離觀察到實驗過程，從某種程度上來說也增強了實驗的可視性。

改進實驗過程還可以從學生的觀察途徑入手。為了保證每個學生都能清晰地觀察到實驗現象，教師可以對部分特殊實驗進行優化和創新，采用錄制視頻的方式進行教學。一方面，教師可以將提前錄制好的演示視頻投放到多媒體教學設備上，并結合視頻內容進行講解。例如水銀測量大氣壓強、鋼鐵的融化等實驗，由于實際操作起來有一定的危險性，因此教師可以在特殊的環境下提前錄制成視頻。另一方面，部分只能在近處觀察的實驗，如用鐵屑描述磁場分布、沸騰實驗中氣泡的變化等，同樣可以提前錄制，讓學生通過視頻觀察實驗現象，能夠大幅增強該類實驗的可視性，同時解決了學生對大場地實驗的觀察需求。

（四）放大實驗現象

在對演示實驗進行可視性優化時，教師可以通過放大、轉化實驗現象來實現。例如，在帶領學生學習溫度計相關的知識時，為了讓學生理解熱脹冷縮的原理，教師可以自制溫度計。為了讓自制溫度計中的液柱升降更加明顯，教師要使用更細的吸管，而太細的吸管不利于學生觀察，因此教師可以使用放大法，將吸管放到圓柱形玻璃管后方并進行固定，再向玻璃管內注水，這時玻璃管便相當于一個放大鏡，可以放大吸管內液柱的變化情況，從而使該實驗的可視性得到優化。

另外，教師可以合理利用轉換法，利用生活中常見的現象解釋物理學中抽象的原理。例如，在帶領學生探究聲音產生的原因時，教師可以通過激光將看不見的聲音振動轉化為可視的光斑震動。首先，教師將音叉擺放在桌面上，并將兩塊小平面鏡、小電動機、激光筆和鐵架臺依次排放好，用激光照射粘貼在音叉上的小平面鏡，其光線反射到小電動機上方的小平面鏡上。其次，敲擊音叉，讓學生觀察激光經過一系列變化反射在白墻上的圖案，該圖案便是聲音震動所產生的波形。

五、結語

初中物理演示實驗具有一定的可視性、真實性和科學性，優化演示實驗的可視性具有重要意義，能夠提高學生對物理的學習興趣，培養學生嚴謹的科學態度。在初中物理演示實驗教學中，教師要遵循實驗可視性的優化原則，包括目的性原則、科學性原則、簡單可靠性原則以及直觀明顯性原則，并采取具體的優化措施，如優化實驗器材、善用教學設備、改進實驗過程以及放大實驗現象等，以滿足學生對實驗的觀察需求。