創設自主機制，提高初中學生的物理實驗能力

朱春耀

【摘要】實驗是初中物理教學不可或缺的一環，它能夠幫助學生提升物理學科核心素養。為此，教師在實驗教學中可以創設自主機制，豐富學生的實驗經驗，提高學生的實驗能力。第一，教師可以給予學生更多的展示機會，讓他們分享實驗成果和經驗。第二，教師可以給予學生更多的自主空間，讓他們在實驗的過程中發揮創造力，探索不同的實驗方法和方案。通過以上自主機制，學生不僅能夠更好地掌握物理知識和技能，還能夠培養創新思維和解決問題的能力。

【關鍵詞】初中；物理；實驗；自主；機制

當前初中物理實驗教學存在以下問題。一是實驗資源有限。一些學校的實驗資源相對有限，無法提供多樣化的實驗器材和材料，這限制了學生參與實驗的機會。二是學生過度依賴教師。學生在實驗的過程中缺乏自主實踐和思考的能力，學習停留在表層，難以實現深度學習的目標。三是實驗內容過于固定和機械，缺乏創新性和探究性，不能激發學生的興趣和學習動機。基于此，學校可以增加實驗器材和材料的購置，提供更多樣化的實驗資源，滿足學生的實驗需求；教師可以創設自主實驗機制，鼓勵學生在實驗中發揮自己的創新能力，讓學生有更多自主實驗的空間；教師還可以設計更具創新性和探究性的實驗內容，引導學生主動思考、實踐以及評價，激發學生的學習興趣。

一、自主設計實驗，提高實驗設計能力

當學生能夠自主設計實驗時，他們就可以選擇自己感興趣的主題和問題來進行實驗探究，從而激發對物理學科的興趣和熱情。自主設計實驗，需要思考和設計合適的實驗方案和步驟。這能夠培養學生的創新能力，發展學生的創造力和創新思維。在自主實驗時，學生需要面對實驗中遇到的問題，自主思考和解決實驗中的問題。通過自主設計實驗學生不僅能夠提高解決問題的能力，還能夠培養堅持不懈的精神。顯然，自主設計實驗能夠幫助學生更深入地理解與實驗相關的知識，從而加深對知識的理解和掌握［1］。

以“塑料吸管靜電”實驗為例。首先，筆者讓學生了解靜電現象和其在現實中的應用，引發學生的興趣。其次，筆者讓學生查找關于靜電和吸管的相關背景知識，了解靜電產生的原理和吸管的特性，為學生自主設計實驗奠定基礎。再次，學生自主思考和設計利用靜電實現吸管在水平面內自由轉動的實驗方案。學生思考使用什么材料和方法來產生靜電、如何將靜電作用于吸管、如何使吸管保持在水平面內等問題。最后，學生根據自己設計的實驗方案和步驟開展實驗并記錄實驗結果。筆者在學生需要的時候給予適當的指導和建議，幫助學生完成實驗。

通過自主設計實驗，學生激發了學習物理的興趣，培養了創新能力和解決問題的能力。

二、自主觀察與記錄，提高觀察能力和記錄技巧

在實驗中培養學生的觀察能力與記錄技巧是非常重要的，這可以幫助學生更好地理解實驗現象、發現科學規律以及提升科學素養。為了培養學生的觀察能力與記錄技巧，教師可以提前向學生介紹實驗的目的和預期結果，引導學生在實驗的過程中關注細節；教師可以向學生提供實驗記錄表或者觀察記錄單，指導學生記錄實驗過程中的關鍵數據、現象和結果；教師還可以定期組織開展實驗成果分享會，讓學生有機會展示自己的實驗成果，并與其他同學進行交流討論。通過這樣的實踐，學生能夠逐漸提高觀察能力和記錄技巧，也能夠有效提高參與實驗的主動性［2］。

以“物體的沉與浮”實驗為例。筆者讓學生連續做三個實驗，同時將觀察到的現象記錄下來。三個實驗分別為：把擰緊蓋子的空玻璃瓶浸沒于水中，然后松手；把裝滿水并擰緊蓋子的玻璃瓶浸沒于水中，然后松手；讓浸沒在水中的玻璃瓶既不上浮，也不下沉。對于這三個實驗，筆者引導學生自主觀察玻璃瓶是浮在水面上、沉入水中還是保持在一定位置，同時觀察玻璃瓶周圍是否有氣泡產生。學生通過自主觀察實驗現象、記錄實驗結果以及進行比較，分析造成這些現象的原因，從中尋找規律。

通過自主觀察與記錄，學生可以更好地理解浮力的作用以及實驗現象背后的物理原理。

三、自主提問與探究，培養探究精神和批判性思維

通過自主提問與探究，學生可以主動參與學習的過程，提高自主學習的能力。在學生進行自主實驗之前，教師可以向學生提出一些具有啟發性的問題，激發學生的好奇心。這些問題可以與實驗主題或實驗現象相關，從而引導學生積極思考并提出自己的疑問。在學生自主實驗的過程中，教師可以為學生提供良好的實驗環境，鼓勵學生提出關于實驗目的、實驗原理、預期結果等方面的問題，讓學生敢于發問。

以“氣流對紙張的影響”實驗為例。筆者引導學生先用手握著兩張紙，讓紙自然下垂，再在兩張紙的中間向下吹氣，同時鼓勵學生自主提問。有的學生提出問題：“吹氣之后，會出現什么樣的現象？”學生在做實驗時觀察到這兩張紙相互靠近。接著，筆者引導學生基于這個實驗自主開展進一步探究。有的學生提出問題：“如果改變吹氣的位置，兩張紙會發生什么變化？”有的學生提出問題：“假設在實驗的過程中，改變吹氣的力度，會對實驗結果造成什么影響？”還有的學生提出問題：“假設在兩張紙的中間吹氣時，放置阻擋氣流的障礙物，如一根細棍，這會對實驗結果造成什么影響？”在學生提問的基礎上，筆者進一步補充：“除了改變吹氣的位置和力度，還有哪些因素可能會影響兩張紙的相互靠近？”

建構主義認為學習是個體主動參與和建構新的知識結構的過程。學生主動提出問題、獨立思考、積極實驗與探究，可以成為自主學習者和問題解決者。筆者引導學生自主提出問題，可以培養學生的探究精神和批判性思維能力。在自主提問的基礎上，學生自主開展實驗，可以更好地理解實驗現象和科學原理。學生在自主探究問題的過程中，不再是被動地接受知識，而是主動地參與、思考和發現。這種自主學習的方式可以激發學生的學習興趣和動力，提升學生的學習效果。

四、自主分析數據，提高數據分析能力

教師創設自主機制，可以讓學生不再局限于執行實驗步驟，而是更加積極主動地思考實驗的原理和分析實驗數據背后的意義。這樣的實驗教學方式有助于激發學生的探究欲望，提高學生的科學素養。

自主分析數據是自主機制的重要內容，學生可以從多個角度觀察和理解實驗結果，發現其中的規律，并做出科學的推理。這種方式能夠激發學生的學習興趣和動力，提高他們的數據處理和分析能力［3］。初中階段的實驗有一部分是比較注重數據分析的，教師可以通過這部分實驗，培養學生的數據分析能力。

教師可以引導學生做“彈簧的伸長”實驗。學生通過在彈簧上掛載不同質量的物體，測量質量與彈簧伸長的關系，然后繪制彈簧伸長量隨掛載物體質量變化的圖表，并利用數據擬合，計算彈簧的彈性系數。教師也可以引導學生做“音叉的頻率”實驗。學生通過改變音叉的長度或質量，測量不同條件下音叉的頻率，然后繪制頻率與長度或質量的關系圖表，并利用數據擬合得到相關的公式或規律。教師還可以引導學生做“燈泡的電壓和電流”實驗。學生通過改變燈泡的電壓和電流，觀察其亮度的變化，然后繪制亮度與電壓或電流的關系圖表，并利用數據擬合找到燈泡亮度與電壓和電流之間的關系。

以“物體的密度”實驗為例。首先，學生使用稱重器測量物體的質量，記錄下相應的數據。其次，學生使用尺子測量物體的尺寸（長度、寬度和高度），計算物體的體積。再次，學生將質量數據和體積數據進行整理，創建一個數據表格，使用密度公式計算物體的平均密度、最大密度和最小密度。最后，學生綜合分析數據，推斷哪一個數據是導致密度變化的關鍵

因素。

以上實驗均需要學生進行數據采集、整理和分析，并從中發現規律，有助于培養學生的實驗設計能力和數據分析能力。教師要針對學生的特點，引導學生自主開展不同類型的實驗，從而讓學生的自主學習能力得到真正的發展。

五、自主評價，提高反思能力

就物理實驗教學的自主評價而言，首先，教師要設計明確的評價標準，使學生知道在評價實驗的過程和結果中所要關注的細節，進而幫助學生進行準確的自我評價；其次，教師要為學生提供參與評價決策的機會，如與學生共同設計評價標準、讓學生參與評價結果的解釋和分析等，從而增強學生的主動性和參與度；再次，教師要教授學生評價的方式，如問卷調查、實驗報告、口頭評價等，讓學生選擇合適的方式進行自主評價；最后，教師要為學生提供良好的評價環境和充足的評價機會，鼓勵學生對實驗的過程和結果進行評價。可見，通過創設自主評價機制，可以有效提高學生的反思能力，促進學生全面發展。

在“阻力對物體運動的影響”實驗中，學生需要使小車從斜面的頂端靜止釋放，再比較小車分別在水平的毛巾、棉布、木板上運動的距離。在實驗開始之前，筆者與學生一起討論評價實驗的標準。學生考慮將小車滑行距離的長度、滑行的平穩程度、停止的位置作為評價標準。在確定評價標準之后，學生自主設計評價內容。如描述小車滑行距離的具體數值、評價小車滑行的平穩程度是否滿足預期。在實驗的過程中，學生記錄實驗的現象和數據。在實驗結束后，學生根據評價標準來評價自己的實驗結果，并與其他同學進行互評。在自評和互評的過程中，學生可以發現自己在實驗中的不足和改進的方向，也可以從他人的實驗中獲得新的啟發。筆者通過給予學生自主評價的機會，增加學生的主動性和參與度，激發學生對實驗的興趣和熱情，從而有效提升學生的自主學習

效果。

自主評價機制要求學生對自己的實驗表現和實驗結果進行評價和分析，從而促使學生主動思考自己在實驗中的問題和不足，思考實驗結果的合理性和可靠性。這樣的評價機制不僅可以培養學生的自我反思能力，也可以提高學生獨立思考和解決問題的能力。此外，學生進行互相評價，可以促進學生之間的合作，培養學生的合作意識和合作能力。

結語

教師在實驗教學中創設自主機制，能夠有效促進學生綜合能力的發展。通過自主實驗探究，學生可以培養對物理學科的興趣，體驗科學探究的過程，掌握物理研究的方法，深入理解物理知識，發展科學思維，提高實驗操作能力和創新能力。教師在學生開展自主實驗的過程中，應該發揮指導者、促進者和幫助者的作用，鼓勵學生自主觀察、分析和反思，從而推動學生的全面發展。

【參考文獻】

［1］楊鏈.自主創新小實驗在初中物理教學中的作用［J］.理科愛好者，2023（3）：85-87.

［2］陳單飛.以自主創新實驗促進初中生的物理深度學習［J］.學園，2023，16（17）：37-39.

［3］冉小林.初中物理探究式實驗教學的應用［J］.數理天地（初中版），2023（12）：71-73.