初中物理實驗教學中學生操作能力的培養

陸秀麗

【摘要】素質教育對初中物理實驗教學的有效性提出了更高要求，教師講授理論知識的同時，要注重學生實踐操作能力等學科核心素養的發展，以此促進學生的全面發展.教師將培育素養的任務貫穿教學的全程，通過課前自主設計小實驗進行預習，課上指導學生有效進行實驗操作，課后實驗創新改革等教學措施，潛移默化地發展學生的知識技能，達到預期的教學效果.

【關鍵詞】初中物理；實驗教學；培養策略

初中物理知識復雜繁瑣，通過實驗操作可直觀理解抽象的物理理論和思想.但傳統灌輸式的教法，學生接觸實驗操作和研究的機會和時間少，學生處于被動學習地位，學習效果不盡理想.在物理實驗教學中注重發展學生的實踐操作能力，讓學生在實踐活動中解放雙手和頭腦，尤其是課內外的整合，更利于解放學生的思想和時間，發展學生高階思維的同時，加深其對所學知識的理解和記憶，從而豐富學生的學習體驗和收獲.

1 課前指導學生通過自主小實驗進行預習

以往粗讀教材找出新舊知識關聯點、明確本節重難點內容等學習方式，學習預習興趣低，學生被動和形式化地完成預習任務，儼然不能滿足新課改和素質教育的要求，還需優化預習指導模式，讓學生養成良好的預習習慣，促使發展學生操作能力的教學目的得以落地.實施自主小實驗的學習方式，學生在預習中完成設計小實驗的學習任務，會激發學生自主探究理論知識的積極性，發展學生對問題的分析和解決等能力，學生專心聽課上教師的精講，更利于減小學習的壓力和難度，確保課上的深度學習.

例如 在學習“質量”的相關內容時，教師為了讓學生了解質量是物質的屬性，不隨著狀態和形狀及位置的變化而改變，設計課前實驗，包括：分別在院子里和屋子里測量小石塊的質量；測量橡皮泥的質量，將其捏成其他形狀再測一次；測量一碗水的質量，將其放在冰箱冷凍后再測一次.

教師在預習階段布置小實驗的操作任務，要求學生規范實施和記錄實驗現象，契合初中生物理實驗能力不足的學情特點.

例如 講解“聲音”的相關內容時，教師課前利用微課方式講解重難點知識，在課前預習的跟蹤訓練環節，布置探究音調的影響因素的預習小實驗任務，讓學生思考“音調高低除了受發聲體的長短因素影響，還與哪些影響因素有關”的問題，教師給予適當的提示，學生自主設計小實驗，觀察實驗現象，線上討論得出完整性的結論.課上學生展示自主設計的實驗，如用蘆葦葉做成的哨子、用嘴吹不同大小的水瓶等.

又如，在學習“電流與電壓關系”的相關內容時，教師在課前預習的環節，講解生活中手電筒等電子設備的相關知識點，在實驗設計的環節，師生構建學習共同體，教師引導學生利用器材展開自行研究，通過小實驗的操作和觀察，得出導體中的電流隨著導體兩端電壓的增大而增大的結論.學生根據預習階段的實驗學習體驗，課上學習電阻與溫度之間關系等相關內容的理解更加容易.

課前設計小實驗的預習方式，轉變了學生以往的學習觀念，即認為物理是一門實驗學科，只需課上認真聽講即可，觀察教師演示的實驗，背下來實驗現象即可，無須提前預習.學生課前觀察實驗結果，深刻體會到了物理實驗的神秘感和趣味性及科學性，尤其是學生在教師的指導下自主設計實驗，利于發展學生的發散思維，提高預習的針對性，可強化學生的歸納總結和觀察發現、動手操作等素質能力.學生經過設計小實驗，經歷概念和規律形成的認知過程，利于學生建立完整的知識結構體系.利用實驗取代閱讀預習的方式，學生預習的執行力和學習的興趣度更強，實驗現象和結果相對形象，便于學生理解抽象的物理知識，契合陶行知的六大解放思想等現代化教學理念.

2 課前指導學生通過實驗操作展開合作探究

2.1 創新實驗演示方法

教師創新初中物理實驗的演示方法，可集中學生的注意力，保證良好的實驗效果，活躍課堂氛圍，有助于學生更好地完成實驗操作.

例如 在學習“浮力”的相關內容時，教師組織學生圍繞浮力產生的原因展開探究實驗操作.教師利用乒乓球、可樂瓶、水等實驗道具演示實驗，教師將剪去底部的可樂瓶倒置，往可樂瓶中放入乒乓球并倒水，會發現乒乓球浮起來.讓學生思考乒乓球浮起來的原因，鼓勵學生各抒己見.學生發表自己的見解后，教師總結原因和結論，讓學生通過實驗了解浮力產生的原因.

除此之外，教師可通過課上實驗的有效失敗，讓學生了解實驗細節.

例如 學生對凸透鏡和光屏中心、火焰中心處于同一高度與處于同一直線的理解片面，究其原因在于學生空間思維缺乏，無法區分同一直線和同一高度的不同.學生在實驗操作中，經歷了移動燭焰后，無法在光屏中央承接清晰像的失敗后，多次調節和反復操作后發現，唯有三者處于同一高度，才能夠達到理想的效果，認識到同一直線和同一高度的明顯差異.

2.2 分組實驗操作

教師在課上采取小組實驗操作的學習方式，突出學生學習的主體地位，讓學生在實際操作和合作探究中構建理論和認知.教師明確把握分組實驗的開展流程，包括小組設計實驗方案，明確實驗操作注意事項和實施要點，派代表展示實驗成果，學生自評和互評等.教師加強指導和啟發，從以往的主導者角色，逐步向組織者和點撥者等角色過渡，輔助學生的自主學習和探究總結.

例如 在學習“平面鏡”的相關內容時，教師介紹平面鏡成像的生活現象，圍繞學生認為平面鏡成像會隨著距離的不斷變化而發生同步變化的錯誤觀點，引導學生采取小組合作學習方式，展開分組實驗操作學習.小組合理設計實驗方案和操作步驟，包括將書本放在平面鏡一側，觀察平面鏡成像等步驟.學生在實驗操作中，發現距離出現變化時，平面鏡成像也會出現改變，負責觀察的學生來到平面鏡與課本中間時，發現書本位置移動，看到平面鏡中的“像”與實物大小完全相同.最終在小組的討論交流中，得出平面鏡成像的大小保持不變的正確結論.小組合作可培養學生的團隊協作意識和動手能力，發展學生的物理思維，學生經歷概念形成的過程，可糾正從生活經驗中得到的錯誤前概念，對知識的理解記憶更加深刻.

2.3 信息化虛擬實驗操作

現代教育技術與物理實驗教學的整合，可利用信息技術模擬實驗，多媒體屏幕上放大實驗操作步驟和實驗現象，可讓學生獲得直觀的學習體驗，確保了實驗教學的安全可靠性.學生的任何實驗疑惑或創新觀點等，都可以借助電子白板強大的功能去演示操作和驗證，切實強化了學生課上學習的主人翁意識.

例如 在學習“光的折射”的相關內容時，為了讓學生明確物理定義，可繪制并準確讀取光路圖，了解鏡面反射與漫反射.教師可利用軟件展開虛擬實驗，實現教學內容與現代教育技術的有機整合.教師在實驗前指導學生設計實驗，掌握軟件的使用方法，明確虛擬實驗的具體操作，鼓勵學生展開數字化的實驗操作和學習.根據實驗結果數據，分析和總結光的反射規律知識.

3 課后指導學生通過改進實驗鞏固知識

3.1 思考和改進實驗

針對教材中實驗現象不明顯或不好操作的實驗，課后可引導學生進行實驗的思考和改進.

例如 “音調”實驗的“紙片劃過木梳”“橡皮筋振動”等操作，旨在讓學生感受音調高低，了解音調高低與振動之間的關系.

又如，“壓縮體積，乙醚液化”的實驗，常溫下只靠拉開活塞，難以實現液態乙醚全部消失，壓縮體積氣態乙醚液化后，分布注射器筒壁，實驗現象不理想，學生觀察不直觀形象.可借助透明外殼打火機與充氣罐改造教材中的實驗器材，打火與充氣罐的位置合理調節，打火機充氣，學生可直觀看到內部氣體壓縮后液化的現象，自然而然地想到液化氣罐的灌入情景.

再如，物體沉浮的實驗，教材中清水中加鹽會讓已沉底雞蛋上浮的實驗操作，可用彩色氣球中注滿鹽水，通過調節燒杯中的鹽水濃度去演示該實驗現象.氣球有密度不變、顏色鮮艷和堅韌不易破等特點，相對于雞蛋的實驗器材，氣球的實驗效果更加理想.如馬德堡半球實驗的閱讀課，課后組織學生模擬馬德堡半球實驗，讓學生通過對球形鐵制品的操作，帶到有濃厚傳奇色彩的歷史氛圍中.如“內能轉化為機械能”的實驗，按照教師的實驗設計，當瓶塞跳起時，瓶內出現白霧，說明物體對外做功，內能減少，溫度降低.但實際操作中，影響實驗現象的因素較多，如瓶內水的蒸發量不足，瓶內空氣中水蒸氣少，導致瓶內出現白霧的實驗現象并不明顯，學生觀察不直觀.在實驗改進中，可利用乙醚或酒精取代瓶內的水，借助乙醚或酒精的蒸發特質，將瓶塞挑起時，瓶內會冒出濃濃的白霧，實驗效果理想.

3.2 實驗創新設計

過于抽象或難度較大的實驗，可通過課后的創新實驗設計，幫助學生鞏固和復習課上所學的知識內容.

例如 判別靜摩擦力方向的實驗，學生課上理解難度較大，課后教師引導學生創新設計實驗，將兩只鞋刷的刷毛相對地疊放在粗糙的臺面上，水平推上面的一只鞋刷，發現上下物體間刷毛形變的方向相反，以此建立摩擦力的表象思維的模型，形象地理解抽象的物理知識.

又如，熱效應實驗的創新設計，本著直觀明了和生動簡潔、簡單易做和有效時效性等原則，用一段電阻絲繞成螺旋狀，在螺旋導線中放置火柴，接通電路后發現火柴迅速燃燒.如在兩塊木塊的兩側裝上彈簧測力計，在粗糙的水平桌面上對拉，演示拔河勝負的決定因素，學生發現中間一對彈簧測力計示數相等，讓學生意識到彼此給予對方的作用力不是拔河勝負的決定因素，從而轉變思考方向，分析木塊的受力情況，了解木塊整體移動的物理本質.如利用封閉的薄壁燒瓶放入水中，可制作成空氣凸透鏡，經過的平行光線，會向相反的現象發散，幫助學生直觀了解光在不同媒質之間傳播的折射規律.教師在課后鼓勵學生利用生活用品和自制教具，創新設計教材中的實驗，切實發展學生的實驗操作能力和創新思維等.

3.3 課后實驗活動

課后的時間充足，可采取課外實踐活動的方式補充課上的物理實驗教學，尤其是用時較長的觀察實驗，無法課上完成的實驗教學，都可以在課后進行.初中物理受實驗條件的限制，部分實驗無法課上演示和操作，可在課后組織學生在科技館等場所，讓學生在教師和專業人士的指導下展開實驗操作和觀察，認真記錄實驗數據，仔細觀察實驗現象，發展學生的自主學習能力.教師將學生的課后實驗操作成果，發送到網絡平臺，接受師生和專業物理學者的評價和鼓勵及補充，讓學生的實驗操作方案更加完善，實驗操作流程更加嚴謹.教師將學生的實驗操作成果整理至資料庫內，作為實驗教學的寶貴參照素材，切實讓學生意識到實驗操作和動腦思考的價值意義.

4 結語

教師在初中物理實驗教學中，可通過課前小實驗設計預習和課上分組實驗、課后創新改造實驗等措施，有效發展學生的操作能力，幫助學生理解抽象晦澀的物理知識，促進學生獨立思考能力等學科核心素養的發展.

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