指向學生科學素質提升的初中物理實驗教學策略

摘 要 提高學生的科學素質有助于培養學生的創新精神，為他們未來的學習和職業生涯打下堅實的基礎，為國家科技發展儲備力量。初中物理實驗不僅是教學內容的重要組成部分，也是培養學生科學素質的重要途徑。初中物理教師通過研究初中物理實驗，設計高效的教學策略，能夠提升學生的科學素質，培養具備創新精神和實踐能力的人才。

關鍵詞 初中物理 科學素質 實驗教學

《全民科學素質行動規劃綱要（2021—2035年）》中指出：“提升科學素質，對于公民樹立科學的世界觀和方法論，對于增強國家自主創新能力和文化軟實力、建設社會主義現代化強國，具有十分重要的意義。”學生科學素質是指學生在科學知識、科學思維、科學技能和科學態度等方面所具備的能力和素養。提高學生的科學素質有助于培養學生的創新精神，促使學生形成良好的學習習慣，為他們未來的學習和職業生涯打下堅實的基礎。物理學科具有較強的實踐性、探索性和自主性。在實驗過程中，學生需要觀察實驗現象，能根據現象和結果掌握相關的物理原理和概念。因此，初中物理教師可以嘗試探索有效的實驗教學路徑，豐富實驗內容和形式，以提升學生的科學素質。

一、開拓實驗資源

隨著信息化時代的發展和新版課程標準的發布，原有的實驗材料雖能滿足實驗需求，但已無法滿足學生不斷發展的個性化需求，無法為學生提供豐富多彩的現實體驗，不利于學生創新能力的提升。因此，學校、教師可根據具體實際，利用生活中的“瓶瓶罐罐”開拓實驗資源。比如，在講授“地磁場”的知識時，筆者讓學生尋找合適材料制作出一個空心的塑料球，或將廢棄的地球儀充分利用起來。然后，筆者讓學生在塑料球上標記出南北極，模擬地球的南北極；再在塑料球內部安裝一根條形磁體，調整條形磁體的位置使其具有一定角度，模擬地磁場中的磁偏角；再配合小磁針，畫出磁場分布，以此來分析和學習地磁場分布，讓學生親身參與到實驗器材的制作過程之中，了解地磁場的分布規律。

此外，也可以利用科技館、少年宮、科研機構、高等院校，以及鄉土資源等社會資源，建設樣態多元的實踐平臺，豐富實驗內容。筆者所在學校會定期組織學生去一些科技館或高等院校進行研學活動。學生在科技館中領略到了科技發展帶給人類的便利，又在高校科研實驗室中體會到了科研人員在科技進步背后默默付出的努力，增強了使命感和責任感，以及對科技發展全貌的理解。

二、將演示實驗可視化

在初中物理教學中，演示實驗是提升課堂教學效率，加深學生對物理知識理解的有效手段。可視化的演示實驗可以讓實驗現象更加直觀，原理呈現更加明了。教師在教學過程中將演示實驗可視化，能夠激發學生的學習興趣，調動學生動手操作的欲望。

比如，筆者在講授“比熱容”的概念時，利用沙子、小石子、小草、水等自制模型模擬了城市和郊區環境，旨在讓學生更好地理解比熱容的概念。模擬環境分為三個區域，筆者利用沙子和小石子等模擬城市環境，用小草等綠色植物模擬郊區環境，用水模擬湖泊或者河流。同時，筆者在三個區域的上方各放置一個白熾燈模擬光照，并在三個區域都放置了溫度計，測量并記錄其溫度變化。根據測量結果，學生能夠直觀地觀察不同區域溫度的變化，“城市”環境溫度變化較快，“湖泊或者河流”環境溫度變化較慢，以此更好地理解“比熱容”的概念。

可視化實驗能夠將抽象的概念轉化為直觀的數據或者圖像，幫助學生更好地理解復雜的科學概念。模擬實驗則可以模擬真實世界的場景，讓學生在安全的環境中進行“實驗”，加深了學生對知識的理解。教師在教學過程中將可視化實驗和模擬實驗結合起來，不僅有助于提高學生的學習效率，還能培養學生的實踐能力、創新思維和問題解決能力，是一種行之有效的教學方式。

三、引導學生在實驗中思考

物理實驗是一項啟發學生思維的綜合性教學活動，具有較強的趣味性、開放性和新穎性，能夠充分調動學生感官，刺激學生的視覺、聽覺、嗅覺等，激發學生的興趣，啟發學生思考。初中物理教師應強化在實驗過程中對學生的思維引導，促使學生積極主動地思考、探究和反思，避免學生機械地操作，鍛煉學生的動手能力以及實驗探究能力。

筆者帶領學生在探究蘇科版物理教材八（上）“凸透鏡成像的規律”這一實驗時，先用多媒體播放“投影儀與照相機成像原理”的視頻，讓學生思考兩者所成的像的區別，讓學生了解凸透鏡在生活中的用途；然后，筆者讓學生觀察實驗器材，并戴上手套觸摸不同焦距的凸透鏡，感受不同焦距透鏡的區別；最后以問題串的形式引導學生思考：

1.我們應該怎樣測量凸透鏡的焦距？

2.尺寸相同、焦距不同的凸透鏡有什么區別？

3.焦距相同的凸透鏡所成像的大小是否一定相同？

4.怎樣才能在光屏上呈現清晰的像？

5.如何區分實像和虛像？

……

教師在設計問題串時，應由簡到難，逐步指向課程目標，以培養學生科學素質為核心。學生在進行實驗的同時，也在不斷地思考和分析。這個過程有助于學生形成批判性思維，提高實驗技能，加深對科學原理的理解。

四、完善實驗過程

完整的實驗過程能夠確保實驗的嚴謹性和有效性，對于培養學生的實驗技能，提升學生科學素質有著重要的意義。教師在開展物理實驗時，應讓學生明確實驗目的，準確記錄實驗數據，學會分析實驗結果，并對學生的表現進行評價。明確實驗目的有助于優化實驗步驟，提高實驗效率；準確記錄實驗數據是實驗過程中的關鍵步驟，它確保了實驗結果的可信度，同時也是培養科學素質的重要環節；學會分析實驗結果，有助于培養學生獨立思考能力，為他們未來的學習和生活打下基礎。同時，教學評價可以讓教師了解教學效果，調整教學策略，提高教學質量。

例如，在探究“影響滑動摩擦力大小的因素”這一實驗時，筆者先讓學生根據生活經驗猜測滑動摩擦力大小可能與哪些因素有關，然后根據猜想明確本次實驗的目的：“驗證滑動摩擦力大小與壓力大小、接觸面粗糙程度、接觸面積等的關系。”實驗過程中，筆者不僅要觀察學生在操作上的不當之處，及時給予引導，而且要觀察學生操作的熟練程度，對他們的動手操作能力給予評價。實驗結束后，筆者讓學生提交實驗報告，報告內容包括：實驗目的、繪制的表格、記錄的數據，以及對實驗結果的分析等。根據學生提交的實驗報告，筆者對表格是否規范，是否能夠準確地記錄實驗數據，學生能否根據實驗數據得出結論等做出判斷，以此評價學生對知識的掌握情況，以及數據分析能力和問題解決的能力，再根據評價結果調整教學策略，以期提升學生綜合素質。

由此可見，完整實驗過程對學生科學素質的培養具有深遠意義，它不僅能鍛煉學生的操作技巧，還能讓學生養成準確記錄數據的習慣，培養學生通過分析數據得出結論的能力。

提升學生的科學素質對學生學業和未來職業的發展至關重要。初中物理教師應積極創新實驗教學理念，拓展實驗資源，充分利用生活和社會資源，為學生提供能夠滿足其學習與發展需求的實踐性教學活動；改善實驗教學方式，將演示實驗可視化，激發學生學習的興趣；著眼于學生未來的發展，引導學生科學實驗，讓學生能夠嚴謹高效地完成實驗，提高其科學素質。

（作者單位：江蘇省鹽城市明達初級中學）