基于真實性情境的初中物理實驗教學設計路徑

物理學是一門主要通過科學觀察、實驗探究、推理計算等方式研究物質基本結構、相互作用和運動規律的學科，也是自然科學的一個組成部分，與化學、生物學、天文學等其他自然科學都有著極為密切的聯系。這些自然科學學科有著一個共同的特征，就是對實驗極為重視，所以基礎教育階段的物理實際上是一門以實驗為基礎的課程，教師需要通過實驗教學來幫助學生準確認識自然并形成科學自然觀，同時通過實驗過程來幫助學生養成科學的思維習慣、掌握科學的探究方式，并形成主動探究的意識。本文主要圍繞基于真實情境的初中物理實驗教學展開探究，首先闡述了實驗在物理教學的重要性，其次分析了在初中物理課堂中進行實驗教學時應注意的事項，最后，總結了基于真實情境的初中物理教學的設計路徑。

一、實驗之于物理教學的重要性

在義務教育階段的物理教學中，教師對教學活動的設計和實踐需要遵循幾個基本的原則，即堅定核心素養導向、注重生活與物理的關聯、以主題為線索分級呈現課程內容、在多樣化的教學中引導學生不斷探索，以及激發學生學習物理的興趣和動機。盡管這里未明確提及實驗，但基于實驗的教學實際上貫穿了教學的全部環節，其重要性體現在三個方面：一是作為物理研究核心基礎的理論價值，二是作為物理教學重要方法的實踐價值，三是作為物理學習目標導向的育人價值。

（一）實驗是物理研究的核心基礎

科學是建立在可檢驗的事實和對客觀事物形式、組織的預測之上的有序知識系統，自然科學則是科學大概念下主要研究自然現象的一個分支，觀察和實驗構成自然科學研究的基礎，經過觀察和實驗得到的數據與經驗也是自然科學研究的依據，直接影響科學家對自然現象的描述、理解和預測。物理就是自然科學領域一門主要研究物質基本結構、相互作用和運動規律的科學，自然科學研究的基礎屬性也體現在物理探究上，因此，實驗在物理教學中的重要性首先體現在“實驗是物理研究的核心基礎”。

（二）實驗是物理教學的重要方法

物理教學指的是教育領域對物理知識的教學，教師是開展物理教學的核心主體，需要承擔向學生傳授物理知識和物理研究技巧的教學職責，還需要承擔學生思維和能力發展的育人職責，在教學過程中培養優秀物理人才是物理教學的終極目標。而在實際教學過程中，實驗是一種常見且有效的教學方式，無論是操作實驗還是演示實驗，都有助于學生建立對物理知識的完整理解。因此，實驗在物理教學中的重要性也體現為“實驗是物理教學的重要方法”。

（三）實驗是物理學習的目標導向

在新的教育理念和教育環境下，學習的目的不再僅限于獲得好的成績，而是掌握探究一門課程的技巧并解決現實問題的能力，在物理學習中，學生不僅要在課堂上理解并積累更多的物理知識，還需掌握深入探究物理的方法，實驗就是物理探究的有效方式。從這個視角來看，新時代物理教師的教學重點包括教會學生如何進行物理實驗和如何通過物理實驗展開探究，實現這一目標離不開實驗教學，所以實驗在物理教學中的重要性還表現為“實驗是物理學習的目標導向”。

二、初中物理課堂上開展實驗教學的注意事項

義務教育階段的物理教學有著兩種形態，在小學階段，物理作為科學課程的一部分，與化學、生物、地理學科同為一個整體，在初中階段，物理成為一門獨立的學科，向前承接小學學科，向后引出高中物理，而物理學科的育人價值正是在初中單獨的學科教學中才真正展現出來。相應地，實驗教學的重要性也是在初中物理課堂上得以體現。因此，初中物理教師在進行實驗教學時，應更加重視學生的主體作用、實踐積累、思維開發和真實感知，以更好地發揮實驗教學的育人價值。

（一）重視學生主體作用，貫徹自主實驗

實驗教學是一種與理論教學相對的實踐教學形式，為學生預留了更大的發揮空間，學生在課堂上主體作用和主觀能動性的發揮直接影響實驗教學的質量、效果和有效性。為了保障實踐教學順利開展，教師就要更加重視學生的主體作用，并在重視的基礎上將“自主”貫穿到實驗教學的全過程，在必要的指導之外，盡可能地不干預學生的實驗過程，保障學生主體作用的充分發揮。

（二）重視學生實踐積累，推進理實結合

物理學家開展物理實驗旨在得出準確的結論，以此概括或說明物質的基本結構、相互作用和運動規律，他們通過大量實驗后總結出的結論就是教師在課堂上要教和學生在課堂上要學的知識。而教師在課堂上開展實驗教學的目的是重現知識獲取的過程，以便幫助學生更深入地理解知識，因此，在實際教學中，教師要更加重視學生的實踐積累，將理論教學與實驗教學有效結合起來，幫助學生掌握更多知識。

（三）重視學生思維開發，落實問題導學

大多數實驗都是圍繞問題展開或以問題為核心的，所有的實驗設計也都是為了尋求問題的答案，而問題正是思考之源，從問題出發又回歸于問題的實驗在開發學生思維上有著顯著的優勢，從學生個人成長和發展的視角來看，這種基于問題的思維開發是建構學生思維和提升學生思維能力的有效路徑。因此，在進行實驗教學時，初中物理教師就要更加重視學生思維開發，有意識地通過問題引導學生。

（四）重視學生真實感知，加強技術賦能

初中是基礎教育中一個承上啟下的過渡階段，初中教師在開展教學活動時，既要承接小學階段對學生意識、習慣和能力的培養，又要為高中階段學生更系統的探究奠定堅實的基礎，確保前后銜接的順暢。因此，初中物理教師在進行實驗教學時，應更加重視學生的真實感知，合理利用先進的信息技術為課堂教學實踐賦能。

三、基于真實性情境的初中物理實驗教學設計路徑

物理課程標準向教師明確提出了“注重科學探究，突出問題導向，強調真實問題情境”的教學要求，鼓勵教師靈活選擇教學方法和設計教學活動，培養學生分析和解決問題的能力。而真實問題情境指的是為培養學生解決真實問題的能力而創設的“真實性”的情境，也是本文要探究的真實情境類型之一。無論是在理論教學還是實驗教學中，教師都可以將真實情境作為教學載體，通過創設真實情境，為學生創造一個更恰當、更完善的探究空間，確保學生可以在具備“真實性”的情境中自由學習課程知識。在真實情境的實驗教學中，初中物理教師應立足生活、問題、實踐，并著眼于安全，利用生活材料、現實問題、社會實踐和信息設備來完成情境的架構與實驗的設計。

（一）立足生活，結合生活材料架構情境與設計實驗

漢語詞典中“真實”的定義是“與客觀事實相符”，強調其客觀性，而學生身邊最客觀的存在就是生活中一切看得見或摸得著的生活材料，生活的熟悉感可以增強真實感?；诖?，初中物理實驗教學中真實情境的創造首先要立足生活，以生活為參照，教師可以結合具體的實驗主題或實驗內容來架構包含生活材料的真實情境，以確保設計出來的實驗貼近學生日常生活。

以蘇科版初中物理八年級上冊第四章第一課“光的折射”的教學為例，在圍繞“光的折射”架構真實情境和設計教學實驗時，教師可以將生活中能夠折射光的一些物品當作實驗中的部分工具，如裝在透明水杯和不透明水杯里的水、平面鏡和曲面鏡、眼鏡等。如果圍繞“水”來架構情境、設計實驗的話，教師可以選擇的實驗視角有兩個：一是從外面觀察水內，二是從水內觀察外部，綜合這兩個實驗視角，教師就可以設計一個富有生活氣息的捕魚情境：一個人拿著一根魚叉準備捕魚，一條魚正好游到他的腳邊，他應該如何下叉才能捕到魚呢？假設這個人是個拿魚叉捕魚的老手，那么魚在水下要朝哪個方向游動才能順利逃脫呢？結合情境，教師可以設計一個多視角的“光的折射”的實驗。

（二）立足問題，結合現實問題架構情境與設計實驗

培養學生解決現實問題的能力是新時代教育的核心目標之一，在新課標提出要促進學生個性成長和全面發展的要求以后，教給學生知識并引導學生遷移所學知識思考實際問題成為教師需要完成的一項教學任務。而在基于真實情境的教學視域下，引入現實問題可以顯著提升教學情境的真實性，所以初中物理教師在開展實驗教學時要以現實問題為立足點，結合實際教學內容來篩選問題，并結合現實問題架構情境與設計實驗。

以蘇科版初中物理八年級上冊第一章第三課“噪聲及其控制”的教學為例，在圍繞“噪聲控制”架構真實情境和設計教學實驗時，教師可以先結合現實經驗來解構噪聲的產生和傳播，再圍繞“不同類型的噪聲都是通過什么方式傳播的”和“不同類型的噪聲分別可以用什么方式進行防范”這兩個現實問題來設計情境：一個人原本住在鄰近主要街道的小區，每天夜晚睡覺的時候都不敢開窗透氣，因為一開窗就會聽到源源不斷的車流聲，為了不受車流產生的噪聲影響，這個人在一個新樓盤租了房子，但樓上有鄰居還在裝修，雖然夜晚聽不見車流聲了，但白天的裝修噪音又出現了。完成情境創設后，教師可以將學生分為兩組，一組圍繞車流產生的噪聲開展實驗，一組圍繞裝修產生的噪聲開展實驗。

（三）立足實踐，結合社會實踐架構情境與設計實驗

除了生活材料和現實問題，生活場景的引入也能保障甚至提高情境的真實性，且建立在生活場景中的真實情境除了可視之外，還具備可觸碰的屬性，不僅能夠為學生提供真實的體驗，還能借助真實的實踐操作來幫助學生完成知識、經驗和認知的積累，而這對學生的個性成長和全面發展有著重要意義。所以，在基于真實情境的實驗教學中，初中物理教師要從實踐出發，結合社會實踐來組織項目化的實驗教學活動。

以蘇科版初中物理八年級下冊第八章第三課“摩擦力”的教學為例，在圍繞“摩擦力的大小”架構真實情境和設計教學實驗時，教師可以帶著學生走出教室，在學校及學校周邊的安全地帶開展項目式的實驗活動。具體到教學實踐中，教師需要先劃定實驗的場地范圍，選擇公路、花壇、跑道、走廊、足球場等不同類型的地面作為實驗場地，用真實的環境來充當真實情境，然后以學生小組為單位，要求每個小組在既定的實驗環境中各設計一組對照實驗，搜集有關摩擦力的數據，并完成對“影響摩擦力的因素”和“摩擦力的不同表現”這兩個問題的分析。這種基于真實環境的物理實驗有著更強的應用屬性，有利于學生在操作實驗的過程中主動從應用的視角思考問題，進而在掌握相關知識的同時實現延伸式思考。

（四）著眼安全，利用信息設備架構情境與設計實驗

受課堂條件的限制，很多復雜或危險的實驗是無法在課堂上復現的，而在無法復現的情況下，很多學生對與之相關課程知識的理解往往不夠深入。真實情境的架構同樣如此，與某些實驗相匹配的真實情境很難通過文字或圖片的形式完成架構，或者說僅通過文字或圖片的形式很難讓學生產生真實感。在這種情況下，教師需要利用先進的信息設備，通過軟件模擬或AR體驗的方式開展實驗教學。

以蘇科版初中物理八年級下冊第八章第二課有關“重力”和第十章第四課有關“浮力”的教學為例，為了激發學生的興趣、深化學生的認知，教師可以借助虛擬現實技術將實驗背景設置到航天器中，在軌運行的航天器內部存在著的是一種微重力環境，航天員在航天器里的所有活動都與地面上的活動有著顯著差距，航天器中的物品在水中不會受到浮力的影響，而這種情境有助于學生更好地理解浮力產生的原理。完成情境創設后，教師可以通過軟件模擬的方式進行有關浮力的探究實驗，并通過微重力環境對浮力的具體影響，幫助學生理解浮力與重力之間的關系。

四、結語

總而言之，初中物理教學中真實情境的重要性在課程標準中有所體現，為了落實新課標和推進新課改，教師應更多關注真實情境的創設，教師應有針對性地將真實情境融入初中物理教學的全過程，幫助學生基于情境進行知識、經驗和思維的積累。就初中物理課堂上的實驗教學而言，以真實情境為核心的教學視域下，教師應在重視學生主體作用、重視學生實踐積累、重視學生思維開發和重視學生真實感知的基礎上，以教學的實際需要和學生的真實學情為依據，科學架構真實情境并設計探究性的實驗，充分發揮物理實驗教學在闡釋物理概念和原理、培養學生實驗技能和思維能力等方面的價值。