新課程背景下初中物理實驗教學有效性的研究

楊軍梅 上海市松江二中（集團）初級中學

“授人以魚，不如授人以漁?！睂W生是學習的主體，學習并非學生被動地接受教師所授予的知識，而是主動去構建屬于其自身已有的知識和經驗。《義務教育物理課程標準（2022 年版）》指出：“通過物理實驗建構物理概念，深化對物理規律的認識，根據所學知識解決現實中的簡單問題。”眾所周知，物理學作為一門以實驗為基礎的學科，其是觀察、實驗和科學相結合的產物。因此，物理教學活動在開展的過程中，就應以實驗為依據，通過實驗活動的開展來檢測理論知識的真實性和有效性。實驗活動的開展，不僅可以直觀呈現整個物理過程或物理規律，還能促進物理教學活動的高質量發展。本文針對如何提高初中物理實驗教學的有效性展開具體的分析與討論。

一、初中物理實驗教學的現狀

（一）“墨守成規”的實驗教學方式

合理的教學方式直接決定實驗教學的質量和高度。目前，初中階段教師主要通過視頻播放和演示實驗完成物理實驗教學。其中，視頻課程教學借助多媒體信息手段，在學生面前直觀、動態、真實地展現實驗過程。使用視頻播放可以節約時間和空間成本，且具有可重復性，提高教學效率。但是長此以往，將降低學生科學探究的欲望。物理是一門“動手”的實驗學科，只有學生親身接觸了實驗，才能真正感受到、學習到其中的物理規律。實驗教學中存在一些難度較高或者危險系數較高的實驗，可選擇通過視頻播放的方式進行教學。

演示實驗是一種較為直觀的課堂實驗教學方式，也是絕大部分教師采用的手段。通過演示實驗，學生可以直觀且較為真實的驗證所學內容。在演示實驗中，教師扮演的是演員的身份，而學生始終扮演著觀眾的角色。長期以“演示實驗”為主的教學，將會降低學生的動手能力以及自主探究能力，且逐漸喪失對新事物的好奇心與研究力。

（二）“屆屆相傳”的實驗教學器材

隨著科學技術的不斷進步與創新，物理學科也得到了不同程度的發展，新材料、新應用、新方法以及新設備正在以較快的速度涌現和更新。但是，學校中的實驗設備更新速度卻較為緩慢，物理器材“屆屆相傳”，導致實驗設備的使用與當前物理科學的發展存在著嚴重脫節的情況，目前學校關于學生科學技術的培養無法滿足當前社會的發展需求。

（三）“急于求成”的實驗評價標準

實驗評價標準在一定程度上決定著學生的學習積極性。目前物理實驗成績的評定，往往是參考平時學生實驗報告的情況，由于物理實驗在中考中所占的比重不大，導致一些學校對實驗教學的重視度不夠，而學生也為了獲得較高的成績，隨便更改實驗數據，對實驗報告草草了事。而實驗評價標準制定的目的不是為了評價某個學生實驗成績的好壞，而是全方位對學生所掌握知識的程度和學習水平的測評。

二、提高初中物理實驗教學有效性的策略

（一）優化改革傳統的實驗教學方式

1.實驗教學分組分層化

物理實驗教學中，分組實驗是經常使用的一種教學方法。在具體實驗中，師生共同參與，學生作為主體，教師作為主導。在教師指導下，學生能夠通過親身體驗和操作各種實驗儀器，有效積極地開展實驗，順利完成實驗。

在分組實驗中，不同學生的個性千差萬別，實際動手能力根據個體差異會有強有弱，對知識的掌握程度也各有不同。教師在教學中要根據實際情況優化實驗小組成員，合理分配學生組合，能力強的搭配能力弱的，個性穩重的搭配急躁的，這樣的組合下，可以起到優勢互補、互幫互助的作用。在實驗過程中，教師不能把學生管得太死，既不讓動這個，又不讓碰那個，而應該在保證安全的前提下，最大限度地放手。中學階段的學生普遍好奇心重，對新奇事物的興趣特別濃，實驗課在他們看來就是在“玩實驗”。這時教師應放開手，只需在旁邊全程監督指導，在保證安全的前提下給予學生足夠的自由做實驗，同時也要把控全局進度，在有效的指導下，引導學生順利地完成實驗任務。

每個孩子都是獨一無二的個體，教師要善于發現孩子的特點，進而“因地制宜”地進行針對教學。特別是對于動手能力差的學生，需要重點關注，發現他們的優點，進而鼓勵學生多多參與，增強其自信心，減少對實驗的抵觸情緒。對于動手能力強又有創新能力的學生，老師要積極思考如何設計實驗，讓學生充分發揮創新能力。因材施教讓每個學生都能在親身實驗中品嘗到屬于自己的那一份成功的甜蜜。

2.實驗教學信息科技化

在現代化背景下，科學技術的快速發展促進了社會的飛速進步，同時也推動著教育領域的信息化建設。近幾年，電腦、智能手機作為最具影響力的使用工具進入物理實驗課堂。手機以及電腦內部眾多豐富的App 應用軟件為一線教師的實驗教學提供了更多富有創意的思路和方法。

（1）“傳感器”在實驗教學中的應用。傳感器對于現代物聯網、互聯網以及信息技術的發展起到了至關重要的作用，它是能夠將非電學信號轉化為電學信號的儀器。而智能手機中就含有種類豐富的傳感器，包含聲、力、磁、運動等初中階段大部分的科學內容。學生通過使用智能手機的傳感器應用，實現對物理量的精確測量。以軟件“Phyphox”為例，其包含的傳感器如圖1所示。

圖1

（2）“虛擬實驗室”在實驗教學的應用。虛擬實驗平臺是一類為教師和學生打造的智能教學工具，軟件內一般涵蓋了中學階段所有的重點操作實驗，教師還可以自由地創建、開發實驗。虛擬實驗室同時開放學生端，學生通過它可以不受時間、空間的限制完成探究實驗。在實際教學中，虛擬實驗室可以實時地追蹤物理測量數據，同時可以協助教師完成現實中比較危險或者無法順利完成的實驗。以“浮力的產生原因為例”。通過使用虛擬實驗室，教師為學生展示了“一個木塊在某種液體中從底部逐漸浮起來的”整個動態過程，并有實時的數據測量記錄，能幫助學生理解浮力產生的原因，并對漂浮物體的浮力有了深刻的理解。圖2 為軟件“NB 物理實驗室”在課堂中應用的截圖。

圖2

（二）實驗設備“更新化”“創新化”和“生活化”

物理實驗對學校實驗室的硬件設備有一定要求，“屆屆相傳”的實驗器材不能滿足學生的可持續發展。學校應最大限度地滿足實驗所需的場地和設備，及時引進較為先進的實驗設備，并做到實驗設備的實時更新，確保物理實驗設備的性能能夠有效地滿足學生的學習需求，這樣才能真正地發揮物理實驗教學的開展作用。

教師亦可充分利用現有的實驗設備，整合現有資源，與學生一起動手開發創造新的實驗設施。例如，師生可以一起回收生活中的廢舊物品，再廢物利用制成簡單的實驗器材。如生活中的廢紙、垃圾袋、木板、飲料瓶等簡單改造，巧妙利用后就能成為實驗室的器材。如此既環保，又能節約實驗經費。例如，在講解浮力時，教師可以引導學生動手制作一個小紙船，放入水中后往小船中一點點地放小石子，觀察小紙船能承載多少小石子，同時可以引導學生參考曹沖稱象的故事，使學生對浮力和排開液體體積的關系感知更加直觀。

物理來源于生活，因此教師應充分挖掘學生身邊的物理器材。例如，通過拍打籃球，用手感受作用力與反作用力；利用吸盤掛鉤掛重物實驗，證明大氣壓強的存在等。教師也可將生活中常見的物理現象作為課堂實驗，與學生一起剖析其背后所蘊含的物理知識，這樣既能激發學生對物理的探究興趣，又能對刻板的物理知識和規律有更深刻的理解，降低學習物理的畏難情緒。同時教師還要加強與學生的溝通交流，及時了解學生現階段的學情，及時調整實驗教學方案。

（三）實驗評價“標準化”“細致化”

合理制定實驗評價標準，不僅可以激發學生的學習興趣，還能在課堂及課外增加學生對物理實驗課程的重視程度。因此，學校物理教研組應建立一套科學完善的評價體系，包含詳細的評定方案和評定細則，這樣既可以檢驗學生的學習成果，也可以了解學生對所學內容的掌握程度，還能檢驗教師的教學效果。一份完整的實驗評價量表至少包含五項評價要素，即“提出問題，猜想與假設”“設計實驗，制訂計劃”“分組實驗，采集數據”“分析解釋，歸納結論”和“評價交流，改進創新”。對于其中的每一項評價要素，都應確定具體的表現內容，確保學生清晰知道自己要完成的內容。同時要對每一條表現性任務進行評價標準的分級描述，可以是分值描述，也可以“優秀、合格、需改進”等進行描述，同樣描述的分級標準也要具體清晰。評價量表的參評對象應多元化，包含學生自評、學生互評以及教師評價等。

（四）師資隊伍“專業化”

教師作為物理實驗活動的主要組織者和展開者，其專業水平的高低在一定程度上決定著整個物理實驗活動的開展效率。因此，學校應大力培養教師的各項技能，定期派遣教師去優秀高校交換學習，互換交流成果，更新其各項專業技能，促使教師在實驗及教學上的專業成長，以此促進物理實驗活動的高質量開展。此外，各學校間還可以建立一個屬于教師的論壇，作為教師之間溝通交流的平臺，各個學校的教師可以在上面交流經驗或者提問，每位教師都可以在這里答疑解惑。同時，教師能夠在該平臺上實現教學經驗以及實驗技能的交流，這樣不僅可以確保物理實驗活動的高質量展開，還能改進和提高實驗水平。

（五）實驗教學管理“嚴格化”

每一項教學改革，都需采用合理化的教學管理措施，這樣才能實現教學方式的更新，提高教學質量。因此，學校應加大對物理實驗的重視度，積極實踐國家的素質教育理念，做到與時俱進，完善物理實驗過程中的考核辦法。同時，為了盡可能地激發學生對物理實驗課程的學習興趣，教師還應加強對課程的宣傳和管理，以實際需要安排相應的實驗，而不能草草了事。教師在實驗課堂上，需要充分給予學生自由。學生通過自己動手親自體驗物理學的魅力，由此觀察獲得的知識遠比傳授得更形象，記得也就更牢固。

開展物理實驗教學活動，對于有效培養學生創新及自主探究意識，提高物理課堂的教學質量，促進學生的全面發展都具有至關重要的作用。因此，我們應首先清楚當前實驗物理教學的現狀及存在的問題，進而從實驗教學“分組分層”化、實驗設備“更新化”“創新化”和“生活化”，實驗評價“標準化”“細致化”，師資隊伍“專業化”以及實驗教學管理“嚴格化”五個方面促進物理實驗課程的高質量開展，激發學生的實驗興趣，在實驗中有效提高學生自主學習的積極性，進而逐漸激發學生的創新意識，以此來提高學生的綜合素質。