初中物理實驗教學在新課程標準下的變革與探索

摘 要：隨著新課程標準的實施，初中物理實驗教學面臨著前所未有的機遇和挑戰。新課程標準強調學生核心素養的培養，要求教學方法與時俱進，更加注重實驗教學的實用性和探究性。然而，當前的初中物理實驗教學存在諸多問題，包括實驗內容和形式的滯后、實驗教學方法的單一陳舊以及實驗條件和設備的不足。為了應對這些挑戰，文章提出了一系列變革措施，包括更新實驗教學內容和形式、創新實驗教學方法和加強實驗條件保障。通過這些措施，旨在提高學生的物理實驗技能和科學探究能力，進一步促進學生的全面發展。

關鍵詞：初中物理；實驗教學；新課程標準；變革與探索

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）26-0123-04

物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學在物理教育中占有極其重要的地位。新課程標準的推出為初中物理實驗教學帶來了新的要求和挑戰，強調培養學生的探究能力和科學態度，以及將知識與實踐相結合的重要性。面對這些新要求，傳統的實驗教學模式已經難以滿足現代教育的需求。因此，探索和實施新的實驗教學模式和方法，對提升學生的物理學習興趣、培養其核心素養以及適應未來社會的發展需求具有重大意義。文章通過分析當前初中物理實驗教學的狀況和存在的問題，提出針對性的改革措施和建議，旨在為初中物理實驗教學的變革與探索提供理論支持和實踐指導。

一、 新課程標準對實驗教學的新要求

新課程標準明確提出了培養學生核心素養的目標，這對實驗教學提出了新的要求。首先，實驗教學不應僅僅是驗證已有知識和公式，更應注重培養學生的科學探究能力、科學思維方式和創新意識。其次，實驗教學應當貼近生活實際，體現學科知識與生活經驗的聯系，培養學生運用所學知識分析問題和解決問題的能力。最后，實驗教學應采用多種形式，包括實物操作實驗、虛擬仿真實驗、小組探究實驗等，激發學生的學習興趣，提高其學習效率。

二、 實驗教學變革的必要性

伴隨新課程理念的實施，實驗教學亟須革新。傳統的驗證性實驗教學模式已經不能滿足新課程標準的要求，很容易使學生產生厭學情緒，削弱學習積極性。同時，社會發展對學生能力素質提出了更高的要求，單一的實驗教學方式也難以培養學生綜合運用知識的能力。此外，信息技術的發展為實驗教學提供了新的教學手段，如果教學形式停留在傳統層面，也會與時代發展格格不入。因此，順應新形勢，主動革新實驗教學模式已經刻不容緩。

三、 初中物理實驗教學現狀及問題分析

（一）實驗教學內容及形式滯后

目前，初中物理實驗教學內容大多停留在驗證定律、公式層面，缺乏聯系生活實際的實驗項目，沒有很好地體現學科知識與生活經驗的融合。實驗形式也相對單一，以教師演示和學生操作為主，很少涉及探究式、虛擬仿真等新型實驗形式，不利于激發學生主動探究的學習興趣和創新思維。

（二）實驗教學方法單一陳舊

初中物理實驗教學大多采用“演示—操作—復述”的傳統模式，教師主導色彩濃厚，學生處于被動接受的地位，很少有機會自主提出問題、設計方案、分析討論。教學評價也過于注重結果，忽視了實驗過程。這種單一的教學方法，很難培養學生的實踐探究能力、協作能力、創新思維等核心素養。

（三）實驗條件和設備不足

不少中學由于經費投入有限，物理實驗室建設滯后，實驗設備陳舊、種類有限，很多新穎探究性實驗無法開展。有些學校利用多媒體等現代教學手段開展虛擬仿真實驗的條件也不太理想。這無疑會在一定程度上制約實驗教學改革的深入推進。

四、 初中物理實驗教學變革的主要舉措

（一）更新實驗教學內容和形式

1. 體現課程核心素養

為了契合新課程標準的要求，實驗教學內容必須注重培養學生的核心素養，特別是科學探究實踐能力和創新意識。具體來說，實驗項目不應僅停留在驗證定律層面，而是要更多地設置開放性探究實驗，允許學生自主提出問題、設計方案、分析數據、得出結論，真正體會科學探究的全過程。例如，在學習“力和運動”相關內容時，可以設置“用彈力測量物體的質量”的探究實驗，引導學生圍繞相關變量和測量方法等自主開展探究。實驗教學還應注重培養學生的科學思維方式。實驗過程中，教師應引導學生運用比較、分析、歸納、類比、建模等科學思維方式去認識問題、分析問題、解決問題，避免僅停留在操作層面。比如在研究“分子熱運動”的實驗中，可以讓學生繪制分子運動模型圖，培養建模思維。創新意識和實踐能力也是實驗教學所需側重培養的核心素養。可以增設一些設計性、創新性的實驗項目，引導學生動手實踐，提出創新想法，培養創新精神。比如在聲學實驗中，可以讓學生根據共振原理自行設計制作一種樂器模型。

2. 融入生活情境

新課程標準倡導學科知識與生活實際相結合，因此實驗教學內容也應該體現這一理念，努力貼近學生生活，增強學習的自覺性和內驅力。一方面，可以精選一些生活化的實驗項目，如研究撲克牌、皮球等日常物品的運動狀態，探究熱水壺、冰箱等家用電器的熱學原理，分析自行車、游樂設施等應用力學知識的案例。另一方面，應注重在實驗教學過程中滲透生活情景和實例，讓實驗問題情境化、探究過程生活化、實驗現象具象化。比如在學習“壓強”時，不僅要做壓強實驗，還可以結合水底潛水、熱氣球升空等生活情景，引導學生思考壓強在生活中的應用；在研究“能量”時，不僅要做能量守恒定律實驗，還可以聯系健身運動、家庭節能等實例，培養學生應用所學知識分析問題的能力。

3. 采用多種實驗形式

單一的實驗形式難以激發學生的學習興趣，因此要采用多種實驗形式，以更好地契合不同學生的認知特點。首先，可以在傳統實物操作實驗的基礎上，積極引入虛擬仿真實驗。借助多媒體技術，學生可以在虛擬環境中開展無法在實驗室進行的實驗，或是事先進行預演練習。比如在學習“光”時，可以先通過虛擬仿真了解光線在不同介質中的傳播規律，為后續實物實驗做好準備。其次，要大力推行探究式實驗教學，提高學生的參與度。教師在開展實驗前應明確提出探究問題，允許學生自主操作、探索規律、分析現象。在一定程度上，還可以讓學生自行選擇探究課題，設計實驗方案，全面參與科學探究全過程。比如在研究“相對論簡介”時，可以讓不同小組圍繞“相對性原理是否矛盾”等課題進行自主探究。最后，要發揮小組合作的作用，培養學生的協作意識和團隊精神。實驗教學中，適當安排小組活動，讓學生在分工協作、互幫互助中提高實踐能力。比如在研究“動能和機械能守恒”時，可將學生分成幾個小組，分別承擔設計方案、搭建裝置、記錄數據、分析結論等任務，進行團隊合作探究。通過多種形式的實驗教學，可以更好地激發學生的學習興趣，實現知識、能力、情感、態度的有機統一。

（二）創新實驗教學方法

1. 探究式實驗教學

探究式實驗教學是一種以學生為主體、以探究為核心的教學模式，有利于激發學生的學習主動性，培養科學探究意識和創新思維。具體操作上，教師應當在實驗前明確提出探究性問題，鼓勵學生自主思考、查閱資料、設計方案，然后根據自己的方案開展實驗操作。在實驗過程中，教師不應過多指導，而應給予學生自主探索的空間，讓他們遇到疑惑、反思糾正、總結規律。比如在學習“動能和動量”時，教師可以先引導學生觀察日常生活中的各種運動現象，諸如臺球、跳水等，然后拋出問題。教師適時對實驗過程予以點評，啟發式指導。這種教學方式較好地體現了“學生主導—教師引領—師生互動”的實踐探究過程，符合發現學習的理念，有利于培養學生主動學習、勇于質疑、善于探索的品質，使學生在實踐中掌握科學方法和創新意識。

2. 虛擬仿真實驗教學

伴隨現代教育技術的發展，虛擬仿真實驗教學應運而生，為實驗教學增添了全新的教學形式。虛擬仿真實驗是借助計算機多媒體技術，在虛擬空間中模擬物理現象和過程。相比傳統實驗，它無須大量實驗器材，成本較低；同時操作靈活，易于模擬一些危險性強或者條件苛刻的實驗；而且便于即時顯示實驗數據和運算結果。例如，在學習“液體壓強”時，可以通過虛擬仿真先觀察液體壓強與液面高度、液體密度的關系。學生可以自由控制參數變化，觀察壓強計讀數的變化，加深對壓強公式的理解。在此基礎上再開展液體壓強的實物實驗，虛實結合使知識內化和遷移轉化更為有效。虛擬仿真實驗還可與探究式實驗教學相結合，鼓勵學生自主設計虛擬實驗方案，培養科學探究能力。比如在學習“圖像原理”時，教師可以給出研究主題，讓學生自行在虛擬環境中布置光源、透鏡、屏幕等器材，調節相關參數，探究影響成像質量的因素。當然，虛擬實驗也有一定局限性，難以完全替代實物操作，因此應合理安排虛實結合，發揮不同實驗形式的優勢。

3. 小組合作實驗教學

小組合作實驗教學是指學生分成若干小組，以小組為單位開展實驗探究活動。小組成員可以分工合作，相互啟發、共同探討，最終完成實驗任務。這種教學方式有利于培養學生的團隊協作意識，提高交流表達和人際溝通的能力。同時小組內行為互助、思維互鑒，有助于深化思維，達到事半功倍的效果。具體實施時，教師可以先將課題或實驗項目下發到小組，由小組自行分工、討論制訂方案。如果是實物操作實驗，成員可以分工操作裝置、觀察現象、記錄數據等；虛擬仿真實驗時，則可以分工控制參數、描述現象、分析數據、作圖呈現等。小組探究過程中，成員應當積極交流想法，協作討論分析，最后總結歸納實驗結果。在小組活動結束后，教師可以組織小組代表進行實驗交流，各小組相互評價，促進思想碰撞，增進相互了解。教師也要及時對學生產生的疑惑予以解答和點撥，使學生真正掌握知識重點和科學的探究方法。小組合作實驗有利于增強學生的團隊協作能力、溝通表達能力。與此同時，通過互幫互學，也有助于培養學生的自主學習能力、批判思維能力。小組內部分工協作、小組間思維交鋒，從不同角度切實把握知識要點，真正做到活學活用。

（三）加強實驗條件保障

1. 完善實驗室建設

實驗室是開展實驗教學的重要硬件保障，因此必須加大投入力度，全面完善實驗室建設。首先，實驗室的基礎設施需要達標，滿足實驗教學的基本需求，包括供電、供氣、消防、網絡、采光、通風等設施的配套完善。其次，實驗室的空間布局要合理規劃，區分不同功能區域，如實驗操作區、教師演示區、計算機區、樣品柜區等，確保教學有序開展。此外，實驗室內的環境氛圍也不可忽視。可以運用一些設計手法，打造一個安全、舒適、有科學氣息的空間，營造良好的學習環境。比如在實驗室內部布置一些科學展品、勵志標語等，激發學生的學習興趣；在外部區域設置一些自然景觀、充足采光，使學生在輕松愉悅的環境中開展學習。同時，我們也要高度重視實驗室的安全防范。既要在硬件設施上達標，做好防火、防爆、防毒、通風、供電等安全措施，確保實驗教學環境安全可靠；又要對學生加強安全教育，在教學過程中督促學生遵守操作規程，增強安全防范意識，保障師生人身安全。只有這樣，實驗教學活動才能順利高效地開展。

2. 更新實驗設備

隨著科學技術的發展和新課程改革的深入，物理學科的內容和要求也在不斷更新，實驗設備自然也要與時俱進、及時更新換代。一方面，要根據教學大綱，適時添置一些全新的實驗設備，滿足新增加的實驗項目需求，如聲學、電磁學等方面的儀器設備。另一方面，要對現有陳舊設備予以更新換代，提高精度、擴大量程、增強功能。比如更換一些高精度的測量儀器，添置可編程控制的智能化設備等，為探究式實驗創造良好條件。除了更新設備種類，設備的數量也要適當增加。要確保每個小組都能配備完整的設備，避免出現“有的設備幾個組搶占”的現象，影響實驗教學的正常進行。特別是在推行小組合作探究式實驗后，設備配備量更應與小組數量相適應。對一些常用的基本實驗設備，應當適量備足，避免長期分組使用。此外，還要兼顧實驗設備和虛擬仿真設備的配備，促進不同實驗教學形式的融合發展。比如配置一些仿真實驗軟硬件系統，搭建虛擬實驗平臺，為虛擬仿真實驗教學創造必要條件。

3. 開發實驗資源庫

隨著信息技術的日新月異，構建實驗資源庫已經成為實驗教學改革不可或缺的重要內容。實驗資源庫主要包括實驗視頻資源、實驗軟件資源、實驗素材資源等。這些資源可以廣泛應用于探究式實驗、虛擬仿真實驗、翻轉課堂等新型教學模式中，大幅提升實驗教學的趣味性和有效性。實驗視頻資源可以對實驗全過程實行清晰記錄，并附帶相關說明、實驗數據統計、思考評析等，形成系統的實驗課程錄像。學生可以借助這些視頻資源隨時隨地進行預習和復習，提高自主學習的能力。比如某些探究性和危險性較高的實驗，學生可以先通過觀看視頻對實驗步驟和注意事項有所了解，再在課堂上與同伴互動開展實踐操作。實驗軟件資源則主要用于虛擬仿真實驗教學。可以開發一些仿真軟件系統，例如力學實驗仿真軟件、光學實驗仿真軟件等。這些軟件不僅圖像效果逼真，操作靈活，而且可以將實驗數據和運算結果及時呈現，便于分析和探究。學生可以根據探究需求靈活調節參數，加深對實驗的理解。實驗素材資源主要包括文字、圖像、音視頻等各類實驗相關素材，可用于教師制作教學課件、學生制作實驗報告或探究總結等。通過集中收集、系統整理，構建實驗素材庫，師生便可以根據需要調用和使用，以更好地開展實驗教學的各個環節。通過構建實驗資源庫，不僅可以推動虛擬實驗和探究式實驗的開展，還為實物實驗教學插上信息化的翅膀，實現了實驗教學的現代化和智能化，必將進一步深化實驗教學改革。

五、 結論

在新課程標準的指引下，初中物理實驗教學面臨著深刻的變革。這一變革旨在通過更新教學內容和形式、創新教學方法以及加強實驗條件保障，來應對傳統實驗教學中存在的問題，從而更好地培養學生的科學探究能力和核心素養。通過實施這些措施，不僅可以激發學生對物理學習的興趣和熱情，還可以提高他們解決實際問題的能力，為他們的全面發展打下堅實的基礎。初中物理實驗教學的變革與探索是一個長期且復雜的過程，需要持續的努力和創新。只有這樣，我們才能在新課程標準的指引下，真正實現物理實驗教學的現代化，培養出更多具有創新精神和實踐能力的未來人才。

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作者簡介：沈慶華（1984～），男，漢族，江蘇高郵人，蘇州大學高郵實驗學校，研究方向：初中物理教學。