基于促進初中物理實驗教學改革的探索

王新華

(江蘇省灌南縣初級中學,江蘇 灌南 222500)

物理實驗教學具有趣味性、科學性以及實用性等特點,能夠激發起學生的學習興趣,促進學生參與物理知識的思考、物理現象的探索.新課改倡導學生自主學習、主動參與、樂于探究,培養學生的綜合能力.物理教學的改革重視學生經歷物理認知過程,倡導多樣化的實驗教學方式,促進初中物理實驗教學改革,促使學生全面發展,教師需對物理實驗教學給予充分關注,提升實驗教學水平.

1 初中物理實驗教學中存在的問題

1.1 實驗條件問題

實驗條件問題,主要是指實驗材料、實驗儀器的數量、質量問題.為了適應初中物理實驗教學的需求,中學普遍設置了專門的實驗教室,大多數的物理實驗,需要在實驗教室中應用實驗器材完成.因此,教師會安排學生進入實驗教室參與實驗學習.然而,受到經費、管理等因素的影響,部分實驗室中存在著器材質量不佳、數量不足等問題,如物理實驗中的消耗性實驗材料未能得到及時補充,后續的實驗課程就會受到影響.

1.2 學生問題

學生的問題主要包括兩個方面.其一,部分學生對于物理實驗課程缺乏興趣.這類學生在實驗課堂中表現出態度不積極、不能嚴格按照實驗要求完成物理實驗等問題,如果這類學生的數量較多,物理實驗教學的氛圍就會受到影響.其二,實驗課程的教學地點、學習模式等與日常的物理課堂有著顯著差異,學生在進入實驗室后容易出現注意力不集中、不能遵循課堂秩序要求等問題.

1.3 教師問題

教師的問題主要存在于教學觀念與教學行為兩個方面.目前,仍舊有部分物理教師存在“重理論輕實驗”的觀念,對實驗教學投入不足,實驗教學的教研水平有待提升.例如,在實驗教學中教師并未對學生的實驗參與過程進行詳細記錄,也未能定期進行教學總結與實驗教學的改進,而是長期采取同一種實驗教學模式,這就會影響到實驗教學的有效性.在實驗教學的教學行為中,某些教師存在著過度引導的問題,這會影響學生的自主思考與自主實踐參與.

2 初中物理實驗教學改革的意義

在物理學科的發展過程中,物理實驗與物理學理論的發展具有同步性,物理實驗為物理學理論提供了重要的物質基礎,是物理研究的基本方法,也是推動物理學理論發展的重要動力.受到傳統教學觀念、應試、物質條件等因素的影響,長期以來初中物理教學中存在重視理論教學,對實驗教學關注不足的問題[1].物理實驗教學的改革,能夠促進教師教學與學生學習觀念、行為的轉變,推動初中物理教學綜合水平的提升.另外,當前的物理學科核心素養中,關注物理觀念、科學探究、科學思維、科學態度與責任四個維度,物理實驗課程更新與改革符合各素養的要求,能夠促進學生學科核心素養的提升.

3 促進初中物理實驗教學改革的策略

3.1 充分融合現代教育技術

實現初中物理實驗教學和信息技術有效整合,不僅是新課改的要求,更是物理教師一直在思考和探究的課題.初中物理教師在實驗教學中不但可以通過信息技術誘導學生發現實驗問題,還可以利用信息技術直接模擬物理實驗,增強實驗的可操作性.因此,現代信息教育技術與物理實驗的融合,既能夠適應教師講解實驗的需求,也可以適應學生的實踐需求[2].

第一,教師可以借助于信息技術,呈現實驗相關的問題與問題的情境,引導學生參與到問題的思考中.例如,在聲音相關知識的學習中,教師需要引導學生通過實驗探究聲音產生、傳播的具體條件.在正式實驗開始前,可借助于多媒體設備展示不同類型的聲音,要求學生結合聲音的情境,推測聲音是如何發出與傳播的.具體的情境設置如下,在展示自然界聲音時,教師可以借助于多媒體播放自然紀錄片中蟋蟀鳴叫的聲音與畫面,要求學生觀察蟋蟀在鳴叫時的身體狀態.通過多媒體展示,學生可以發現蟋蟀在鳴叫時翅膀振動與聲音的發出具有同步性,一旦蟋蟀停止振動翅膀,鳴叫聲音也會停止.據此,某學生推測,蟋蟀聲音的發出與其翅膀的振動有關.在案例的觀察中教師需向學生說明孤證不立的原則,并繼續展示青蛙鳴叫的畫面,引導學生繼續進行猜想、探討.

第二,在現有的技術水平下,部分物理實驗可以通過虛擬實驗的模式完成.例如,在實驗器材不易得、實驗具有危險性、實驗難度較高等情況下,教師可以引導學生應用信息學習設備完成虛擬的物理實驗.與現實中的實驗相比,虛擬實驗的操作較為便利,應用時間短且安全性具有保障.例如,在電學知識的學習中,觸電實驗就具有較高的危險性,教師可選擇物理實驗模擬軟件展示觸電實驗,并引導學生在教師的指導下完成虛擬實驗,教師需說明真實實驗狀態下的危險性,嚴禁學生根據虛擬實驗的經驗自行參與真實實驗.

3.2 調整實驗教學的引導模式

在傳統的物理實驗教學中,實驗演示會限制學生的實驗參與主動性,演示過程是由教師完成的,學生不能實際動手參與其中,僅僅通過觀看獲得的信息比較有限.為此,教師可將實驗演示轉化為分組實驗,要求學生在小組中參與實驗觀察的過程,并進行動手實驗[3].首先,教師需結合學生的實驗能力、物理學習水平等,對學生進行適度的分層,并將不同層次的學生劃分入物理小組中,每個小組需由一名實驗能力較為出色的學生擔任小組長,由組長負責分配實驗任務,引導組員完成實驗,并記錄實驗的過程與結果.其次,小組成員需要自行完成實驗的過程.學生可通過不斷模擬操作,了解實驗操作的各類規范要求,提升實驗的能力,并逐一完成實踐.事實上,這種方式是對課堂實驗演示模式的一種合理變形,學習小組的規模相對較小,且小組中學生之間的身份更為平等,組員之間可以自由探討,共同確定實驗的具體操作方案,并由實驗能力較為出色的組長進行初步的操作.組長的初步操作,就是學生間的自主演示過程,學生可以更為清晰地觀摩到實驗演示的過程,也能夠充分參與實驗的前期思考.最后,各小組的實驗過程與實驗結果可能存在一定差異,教師可以要求不同小組進行實驗演示,通過對比的方式向學生展示實驗中可能存在的問題.

3.3 鼓勵學生探究實驗創新

研究實驗創新,能夠培養學生的創新思維與動手能力.考慮到初中學生的物理知識水平較為有限,教師可通過師生共創的方式,鼓勵學生探究實驗創新.

第一,課內實驗的創新.物理課程的課內實驗受到課程教學內容的限制,實驗的設計、實驗的形式多年來變化較為有限.就蘇教版的物理實驗課程設置來看,當前探究性實驗的數量有所增加.然而,實驗的具體模式仍舊較為固定,學生很少參與到實驗設計、實驗調整等方面的創新探究.為此,教師可以引導學生就較為簡單的物理問題,借助于可用的各類器材,設計物理小實驗.在這類小實驗中,學生可以自由地選擇實驗器材,也可以根據自己的疑問設置具體的實驗問題,這均屬于實驗中的創新行為.例如,在浮力相關知識的學習中,某些學生堅持認為處于漂浮狀態的木塊與處于沉底狀態的鐵塊,其所受的浮力不同,木塊受到的浮力更大.為此,教師可以為學生提供彈簧測力計,要求學生自行設計驗證實驗.

第二,課外實驗的創新.物理課內的實驗受到課程知識內容限制,可應用的實驗器材較為有限.在課外實驗中,學生可以根據發散性思維提出物理問題,并應用生活物品設計實驗.教師需要向學生強調實驗安全、科學的原則,為保證實驗的安全學生不得應用危險的實驗器材,為保障實驗的科學性,需通過重復實驗驗證實驗過程的可復制性[4].例如,在力學知識的學習中,“筷子提米”的生活化實驗,就可以作為課外實驗.在玻璃杯內裝入半杯大米,用筷子豎直插入米中將米壓緊,并加入少量水,靜待數分鐘后提起筷子,玻璃杯會同時被提起.可將該實驗作為樣本,要求學生設計類似的實驗,繼續驗證力學的理論知識.

3.4 拓展實驗教學的功能

首先,在實驗教學中需重視實驗目的的設置,實驗可用于驗證、探究或者提供問題.教師需要結合實驗的內容,引導學生思考實驗應用的目的,在此之前,需通過舉例說明的方式,講述不同類型實驗的目的.在明確的實驗目的引導下,學生能夠更為集中地關注實驗中與實驗目的關系更為密切的部分.例如,在以驗證為目的的實驗中,實驗的結果是最為關鍵的,學生會注意把握實驗結果的準確性,以確保實驗教學的有效性.其次,為了適應學生思考認知的過程,教師可以將實驗的目的進行更改,如可將驗證目的的實驗更改為探究實驗,這就可以幫助學生更多地關注實驗過程,做好過程的記錄.再次,教師還需引導學生進行自主性的實驗學習總結.以往的實驗學習總結以填寫實驗報告與教師評價為主,學生按照規定的實驗報告內容完成填寫,并提交給教師由教師進行評價.學生實驗參與的感受,在實驗中的發散性思考并不能體現在實驗報告當中,這意味著部分學習的成果未能得到關注.為此,可通過附加信息等方式,在實驗報告周圍增加自己的實驗參與感受、提出與實驗相關的各類問題,教師評價時,需將這類信息納入評價考核范圍[5].

總之,在初中階段的物理教學中,教師需結合現狀對實驗教學進行改革.首先,需借助技術手段促進實驗教學的改革,通過融合現代教育技術可以豐富實驗的實踐方式,為學生思考實驗問題提供情境與空間;其次,需重視學生的學習主體地位,調整實驗教學的引導模式,由教師演示轉化為學生的小組合作實驗;再次,在實驗教學中教師還需結合不同的實驗場景,鼓勵學生探究實驗創新,可分別參與課內實驗創新與課外實驗創新;最后,需拓展實驗教學的功能,關注實驗參與對學生思考的促進作用.