新課標(biāo)下演示實驗在物理教學(xué)中的運用實踐研究

摘 要：演示實驗教學(xué)是教師操作示范、學(xué)生觀察記錄的一種實驗教學(xué)模式。主要從以下三部分對演示實驗教學(xué)模式進行探究：第一部分介紹了融合信息技術(shù)、自主操作和生活材料的方法，旨在創(chuàng)設(shè)智慧情境、引導(dǎo)學(xué)生參與探究；第二部分對物理演示實驗的細(xì)節(jié)進行優(yōu)化，包括提升可見度、增強觀賞性和填補空白點；第三部分聚焦核心素養(yǎng)，提出創(chuàng)新物理演示實驗的策略，包括分析新現(xiàn)象、利用新器材以及設(shè)計新方案。

關(guān)鍵詞：新課標(biāo)；演示實驗；初中物理

作者簡介：黃葉敏（1988—），女，江蘇省南通市通州區(qū)育才中學(xué)。

隨著教育改革的不斷深入，初中物理教學(xué)也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新。新課標(biāo)對培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和實驗思維提出了更高的要求，給物理教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。在這一背景下，演示實驗作為物理教學(xué)的重要組成部分，引起了廣泛的關(guān)注和研究。在新課標(biāo)背景下的物理教學(xué)中，傳統(tǒng)的演示實驗教學(xué)方式已經(jīng)不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。因此，對新課標(biāo)下演示實驗在物理教學(xué)中的運用實踐進行探究是很有必要的。

一、基于融合理念，豐富物理演示實驗的資源

（一）融合信息技術(shù)，創(chuàng)設(shè)智慧情境

“融合信息技術(shù)，創(chuàng)設(shè)智慧情境”強調(diào)將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及虛擬現(xiàn)實等信息技術(shù)融入教學(xué)中，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)具有任務(wù)設(shè)置和問題驅(qū)動功能的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境。將這種教學(xué)方式運用于物理演示實驗教學(xué)，不僅能提升實驗方法的創(chuàng)新性和資源利用效率，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，讓學(xué)生主動探索。

例如，在演示“內(nèi)能”的實驗前，教師首先可以通過信息技術(shù)展示生動的例子和圖片，向?qū)W生介紹內(nèi)能的概念，并解釋內(nèi)能與微觀粒子的熱運動之間的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的興趣，讓他們對內(nèi)能形成初步的認(rèn)識。然后，教師可以讓學(xué)生使用電腦上的虛擬仿真實驗軟件模擬微觀粒子的熱運動，觀察內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程。這種虛擬仿真實驗軟件可以提供一個模擬物質(zhì)內(nèi)部粒子運動的環(huán)境，讓學(xué)生直觀地看到微觀粒子的運動。在這種虛擬仿真實驗軟件中，學(xué)生可以選擇不同狀態(tài)的物質(zhì)，如氣體、液體或固體，并設(shè)置相應(yīng)的初始條件，如溫度、粒子數(shù)等。因此，學(xué)生可以進行相應(yīng)的實驗探究，觀察不同條件下內(nèi)能的轉(zhuǎn)化情況。在實驗過程中，學(xué)生需要仔細(xì)觀察微觀粒子的熱運動情況，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，如粒子的速度等。通過記錄數(shù)據(jù)，學(xué)生可以更加準(zhǔn)確地分析內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程，進一步理解內(nèi)能的本質(zhì)。在此過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生討論，提出問題，幫助學(xué)生深入思考內(nèi)能轉(zhuǎn)化的機制，并提供必要的指導(dǎo)和解釋。信息技術(shù)可以將抽象的物理概念可視化，使學(xué)生更直觀地理解和感受實驗過程和結(jié)果，幫助學(xué)生更好地理解物理原理和概念。同時，使用信息技術(shù)模擬實驗可以降低實驗成本，使更多的學(xué)生能夠進行實驗探究，提高實驗教學(xué)的效果。

（二）融合自主操作，引導(dǎo)參與探究

自主操作教學(xué)強調(diào)讓學(xué)生成為實驗的主導(dǎo)者，讓他們能夠自主操作，積極參與實驗活動。在自主操作過程中，學(xué)生能夠觀察實驗現(xiàn)象，將抽象的知識轉(zhuǎn)化為具體的實驗結(jié)果和經(jīng)驗，加深對相關(guān)物理知識的理解和記憶。

例如，在做“電路”實驗時，教師可引導(dǎo)學(xué)生思考一些問題，如如何組裝一個簡單的電路系統(tǒng)、如何使電路中的電燈泡發(fā)光等。接著，教師要提供實驗所需的材料，并給出簡單的電路示意圖，但是不能直接給出具體的連接方法，而是要鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的理解進行實驗設(shè)計。在實驗中，學(xué)生要自主選擇和使用材料，梳理實驗思路，并根據(jù)自己的實驗設(shè)計合理安全地連接電路，進行自主操作和實驗。在實驗過程中，學(xué)生可以嘗試不同的連接方式，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。在學(xué)生觀察、記錄實驗現(xiàn)象時，教師要引導(dǎo)學(xué)生思考產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因，并讓他們分享交流自己的實驗設(shè)計和觀察結(jié)果。自主操作實驗?zāi)軌驗閷W(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)體驗，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和問題解決能力，并促進學(xué)生的合作與溝通。這種教學(xué)方式能夠更好地發(fā)揮資源的價值，讓學(xué)生通過實際操作和探索來深入理解物理原理，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗［1］。

（三）融合生活材料，深化學(xué)科意識

將物理原理與日常生活中的實際場景結(jié)合起來，運用學(xué)生熟悉的材料和情境進行物理演示實驗，能夠增強學(xué)生對物理學(xué)科的應(yīng)用與聯(lián)系意識。學(xué)生能夠更加深入地理解物理概念在實際中的應(yīng)用，并將抽象的理論知識與生活經(jīng)驗相結(jié)合，使學(xué)習(xí)變得有趣和高效。

例如，在“物質(zhì)密度”的演示實驗教學(xué)中，教師可以引入一些常見的生活材料，如水、油、鐵塊和蘋果等。教師要將學(xué)生分成多個小組，并給每個小組發(fā)放一種材料，讓學(xué)生思考關(guān)于這些材料密度的問題，提出關(guān)于這些材料密度的假設(shè)，并結(jié)合手中的生活材料進行實驗操作。首先，學(xué)生要使用天平測量材料的質(zhì)量，并使用測量工具測量材料的體積。隨后，學(xué)生要根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)計算本組材料的密度。通過對不同材料的密度進行比較和分析，學(xué)生能夠深入理解密度的概念。最后，教師要讓學(xué)生交流討論影響物質(zhì)密度的因素，并進一步探究密度與物體性質(zhì)之間的關(guān)系。與傳統(tǒng)的教學(xué)材料相比，生活材料更貼近學(xué)生的生活經(jīng)驗，更能激發(fā)學(xué)生的探究興趣。這樣的教學(xué)方式能夠調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

二、指向發(fā)展空間，優(yōu)化物理演示實驗的細(xì)節(jié)

（一）提升可見度，提升觀察能力

教師可采取適當(dāng)?shù)拇胧缡褂妹髁恋墓庠础⒎糯箸R或顯微鏡等，使實驗現(xiàn)象更加清晰，這對學(xué)生來說非常重要，因為他們能夠通過清晰的實驗現(xiàn)象更好地理解相應(yīng)的實驗知識。教師提高實驗可見度有助于學(xué)生捕捉實驗細(xì)微的變化，能讓其更好地理解物理原理和現(xiàn)象。

例如“光的折射”演示實驗，如果實驗可見度不高，那么后排的學(xué)生就很難看到明顯的現(xiàn)象。為了提升實驗的可見度和質(zhì)量，教師可以這樣做：首先，在透明玻璃容器中注滿水，并在光的后面放置黑色卡紙以提升對比度；然后，傾斜插入鉛筆，打開光源照射水的一側(cè)，觀察并記錄實驗現(xiàn)象；接著，調(diào)整光源的位置和角度，觀察光線路徑和折射角的變化；最后，讓學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象分析和討論光的折射原理。教師在開展演示實驗時，通過多種手段提升實驗可見度，可以讓學(xué)生更清晰地觀察相關(guān)實驗現(xiàn)象，了解相應(yīng)的實驗變化，并將其與理論知識聯(lián)系起來。這樣可以讓學(xué)生更充分地了解物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，加深學(xué)生對基本物理概念的理解［2］。

（二）提升觀賞性，激發(fā)探究興趣

教師提升演示實驗的觀賞性，不僅可以激發(fā)學(xué)生的探究興趣，還可以直觀地展示物理原理和現(xiàn)象，降低抽象物理概念的理解難度。

例如，在給學(xué)生講解特斯拉線圈原理時，教師可以演示“雷電法杖”實驗。在該實驗中，教師要在絕緣材料上放置指示物，以便展示電場力的作用。在學(xué)生都處于安全位置后，教師可打開特斯拉線圈的電源，展示電暈放電和閃電效果，并可使“法杖”靠近放電端以增強效果。此時，教師要引導(dǎo)學(xué)生觀察指示物在電場中的運動，并記錄觀察結(jié)果。在實驗結(jié)束后，教師要引導(dǎo)學(xué)生討論觀察到的現(xiàn)象，并解釋電場力和電暈放電的物理原理。觀賞性強的實驗可以讓學(xué)生形象地感知物理規(guī)律，加深對物理知識的理解和記憶，同時能激發(fā)學(xué)生的探究興趣，促使他們更加積極主動地學(xué)習(xí)。

（三）填補空白點，開闊知識視野

教師開發(fā)物理新實驗可以豐富教學(xué)資源，讓學(xué)生獲得豐富的學(xué)習(xí)體驗。教師引入新的實驗可以讓學(xué)生以不同的方式接觸、理解和應(yīng)用物理知識，從而開闊其學(xué)習(xí)視野，使其更全面地掌握相關(guān)物理知識。

例如，在做“壓強”實驗時，教師首先可準(zhǔn)備一個透明的容器，注入適量的水，并讓學(xué)生將不同形狀和大小的物體放入容器中，使用直尺測量容器中水面的高度；然后讓學(xué)生使用吊秤或彈簧測力計測量各種物體受到的浮力大小；接著讓學(xué)生結(jié)合測得的數(shù)據(jù)，計算每個物體所受壓強的大小，并分析實驗數(shù)據(jù)，探究相關(guān)的規(guī)律；最后讓學(xué)生結(jié)合實驗結(jié)果，總結(jié)液體壓強的特性，并探討液體壓強大小與液體的深度、物體的形狀等的關(guān)系。教師引入新的實驗可以讓學(xué)生突破教材的限制，獲得新的信息，感受到知識的實際意義，開闊知識視野。

三、聚焦核心素養(yǎng)，創(chuàng)新物理演示實驗的開展策略

（一）新現(xiàn)象，分析事物屬性

在實驗過程中，學(xué)生應(yīng)仔細(xì)觀察和記錄實驗現(xiàn)象，收集相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)，然后分析實驗數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律和變化，從而分析事物的屬性，了解物理現(xiàn)象的本質(zhì)。

例如，在做“小孔成像”實驗前，教師需要先準(zhǔn)備一些材料：一個不透明的盒子、一個白色的屏幕和一個光源模擬器。之后，教師可按照以下步驟進行實驗：首先在盒子的一個側(cè)面上制造一個直徑幾毫米的小孔，同時將盒子的另一側(cè)面打開并對準(zhǔn)白色屏幕；然后把盒子放置在光線昏暗的環(huán)境中，并確保盒子內(nèi)部沒有雜散光進入；接著打開光源模擬器，確保光線通過小孔進入盒子內(nèi)部；最后調(diào)整光源模擬器、小孔與屏幕之間的距離，觀察屏幕上的成像結(jié)果。當(dāng)光通過小孔進入盒子內(nèi)部時，我們會在屏幕上看到一個倒立的圖像。在實驗中，教師讓學(xué)生分析新現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，能培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、實驗技能、科學(xué)思維和解決問題的能力。

（二）新器材，解決實際問題

隨著技術(shù)的發(fā)展，一些傳統(tǒng)實驗器材的精度和靈敏度已經(jīng)無法滿足實驗的要求，這時候就需要替換實驗器材。現(xiàn)在很多學(xué)校已經(jīng)引入了不少新技術(shù)、新器材，這能使教師的演示實驗效果更好，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗更好。

例如，在做“空氣阻力”演示實驗時，傳統(tǒng)的攝像儀已不能滿足教學(xué)要求，而高速攝像儀能填補這方面的空白，教師可用高速攝像儀替換傳統(tǒng)的攝像儀。在實驗時，教師首先要將薄紙片剪成適當(dāng)大小的紙條，盡量使其重量均勻分布，并把紙條固定在小鐵球上，使其能夠垂直下落；然后把高速攝像儀放在合適的位置，并與計算機或其他設(shè)備連接；接著讓紙條和小鐵球一起垂直下落，用高速攝像儀拍攝下落過程；最后分析相關(guān)數(shù)據(jù)，了解物體下落時空氣阻力對運動的影響。通過分析數(shù)據(jù)，學(xué)生可以了解到物體下落的速度變化以及與空氣阻力相關(guān)的現(xiàn)象，如運動狀態(tài)的改變、加速度的變化等。高速攝像儀可以捕捉到物體下落過程中細(xì)微的變化，為我們提供更精確的數(shù)據(jù)。這樣的實驗?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生的實驗觀察力和科學(xué)思維，幫助他們更好地理解物理原理。

（三）新方案，反思過程信息

有些實驗的實驗方案在今天看來已經(jīng)有些不適合了，這就需要教師設(shè)計新的實驗方案，使實驗?zāi)繕?biāo)更清晰、流程更合理，以此提升實驗質(zhì)量，真正提高實驗教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

例如，教師可以設(shè)計新實驗方案，用智能標(biāo)尺來做“測量平均速度”這個實驗。智能標(biāo)尺可以通過掃描技術(shù)實時記錄移動物體的移動軌跡，然后將數(shù)據(jù)傳送到手機上，自動繪制出掃描得到的完整軌跡，比手工測量更加準(zhǔn)確。在進行實驗時，教師可將學(xué)生分組，讓各小組成員準(zhǔn)備不同的移動物體，比如小球或小車等，相互配合，用智能標(biāo)尺掃描記錄相應(yīng)物體從起點到終點的移動軌跡，并將數(shù)據(jù)傳送到手機上。新方案利用了智能技術(shù)手段，提升了實驗的趣味性和互動性，與傳統(tǒng)實驗方法相比，可以更好地激發(fā)學(xué)生的興趣。

綜上所述，演示實驗作為一種直觀形象的教學(xué)手段，可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的觀察能力和實驗思維水平。但是，目前部分教師在實驗設(shè)計和運用中還存在一些問題，如資源利用率低、操作性不強、缺乏創(chuàng)新等。為進一步提高演示實驗在教學(xué)中的應(yīng)用效果，教師應(yīng)該積極探索符合學(xué)生需求的設(shè)計方法。教師要通過深入實驗的理論研究與實踐探索，使實驗教學(xué)成為提升學(xué)生學(xué)習(xí)效能的有效方式，為學(xué)生科學(xué)思維和實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

［參考文獻］

王雄.探究視域下初中物理演示實驗重構(gòu)［J］.中小學(xué)教材教學(xué)，2022（3）：41-44.

李愛利.多媒體技術(shù)下初中物理演示實驗教學(xué)的探究［J］.安徽教育科研，2022（8）：79-80.