初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生操作能力的培養(yǎng)策略探析

作者簡介：劉志強(qiáng)（1980—），男，廣西壯族自治區(qū)賀州市實(shí)驗(yàn)中學(xué)。

初中物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，它要求學(xué)生具備動(dòng)手能力、操作能力及解決問題的能力?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，初中物理教學(xué)要提高學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)踐本領(lǐng)和科學(xué)思維能力。然而，現(xiàn)階段初中生接觸物理實(shí)驗(yàn)操作和研究的機(jī)會(huì)較少，通常處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)習(xí)效果不夠理想。因此，初中物理教師要通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，讓學(xué)生在實(shí)踐中深刻理解所學(xué)知識(shí)，獲得豐富的科學(xué)探究體驗(yàn)。

一、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生操作能力的意義

（一）有利于深化學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師踐行知行合一的教育理念，讓學(xué)生在實(shí)踐中驗(yàn)證所學(xué)知識(shí)，能夠加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解。在開展物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生既可以學(xué)習(xí)知識(shí)，又可以動(dòng)手操作儀器設(shè)備，提升實(shí)踐操作能力。在豐富多樣的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維、發(fā)現(xiàn)問題，讓他們積累豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，這有助于他們領(lǐng)會(huì)物理知識(shí)的應(yīng)用方法，提升問題解決能力。

（二）有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)積極性

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可借助生動(dòng)直觀的物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)積極性，讓他們主動(dòng)進(jìn)行實(shí)踐操作?？紤]到初中學(xué)生具有求新求異的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，初中物理教師可以布置一系列操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)，讓學(xué)生通過自主探究和實(shí)踐操作等學(xué)習(xí)新知。在動(dòng)手操作時(shí)，學(xué)生既可以獲得豐富的操作體驗(yàn)，又可以滿足自身物理學(xué)習(xí)需求。由此可見，這樣的教學(xué)能有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)積極性，為他們自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)驗(yàn)探究能力的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（三）有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)

科學(xué)探究素養(yǎng)是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師重視培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，能有效提升學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。在親自操作實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，學(xué)生既能根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況提出物理問題和假設(shè)，又能基于證據(jù)得出結(jié)論，從而逐漸提升科學(xué)探究素養(yǎng)。學(xué)生還會(huì)圍繞物理知識(shí)和問題進(jìn)行深度思考和分析，這能有效鍛煉他們的科學(xué)思維及探究能力[2]。另外，在這樣的教學(xué)中，教師能夠根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流、評(píng)估和反思，這有助于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。

二、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生操作能力的策略

（一）依托課前預(yù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的操作意識(shí)

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，課前預(yù)習(xí)既是培養(yǎng)學(xué)生操作能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，又是學(xué)生形成良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的重要環(huán)節(jié)。教師要依托課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，布置符合學(xué)生認(rèn)知水平的預(yù)習(xí)任務(wù)，以此激活學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作意識(shí)，使他們明白知行合一的重要性，調(diào)動(dòng)他們自主探究理論知識(shí)的積極性。教師還可以根據(jù)學(xué)生的個(gè)體差異，讓學(xué)生在課前自主探索物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以此降低學(xué)生的課中學(xué)習(xí)難度，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及科學(xué)探究能力。

例如，在教學(xué)“速度的測(cè)量”一課前，教師可向?qū)W生推送相應(yīng)課前預(yù)習(xí)學(xué)案、微課視頻等教學(xué)資源，讓學(xué)生回顧之前學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容，并有目的地預(yù)習(xí)新知識(shí)。通過微課視頻，學(xué)生能看到生活中較常見的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，如汽車行駛、運(yùn)動(dòng)員跑步、自行車比賽等，從而有意識(shí)地關(guān)注物體運(yùn)動(dòng)的速度。大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)本課前已經(jīng)初步了解速度的內(nèi)涵，明白其與時(shí)間、路程兩個(gè)物理量密切相關(guān)。結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生能夠快速找到測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)快慢的實(shí)驗(yàn)探究思路。在觀看微課視頻時(shí)，學(xué)生能夠大致了解測(cè)量速度需要的工具，如刻度尺、秒表或計(jì)時(shí)軟件等，這為他們掌握測(cè)量速度所需的實(shí)驗(yàn)技能奠定了基礎(chǔ)。此外，教師可以布置預(yù)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生自主思考如何判斷運(yùn)動(dòng)員跑步速度的快慢，并提出問題“在百米賽跑中，運(yùn)動(dòng)員在哪一段跑得最快？”這樣能有效激活學(xué)生的操作意識(shí)，讓他們找到清晰的學(xué)習(xí)思路。在此基礎(chǔ)上，教師可依據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，邀請(qǐng)他們輪流分享自己的速度測(cè)量方法及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，以此充分激活他們借助物理實(shí)驗(yàn)開展科學(xué)探究的意識(shí)。

（二）依托演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐興趣

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師借助演示實(shí)驗(yàn)，能有效激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐興趣，讓學(xué)生直觀了解相關(guān)知識(shí)，認(rèn)識(shí)到親身體驗(yàn)、實(shí)踐操作的重要性。教師要精心設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身參與到實(shí)驗(yàn)過程中，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生了解物理實(shí)驗(yàn)的基本流程及操作注意事項(xiàng)，讓他們明白培養(yǎng)動(dòng)手操作能力的重要意義[3]。教師可以先選一名學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)器材，再讓其分享實(shí)驗(yàn)操作的心得和經(jīng)驗(yàn)，這樣能更好地激發(fā)其他學(xué)生的實(shí)踐興趣和探究欲望。

例如，在“汽化和液化”的教學(xué)中，教師可先精心設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活實(shí)際的演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生全面了解汽化吸熱和液化放熱的現(xiàn)象，再引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果，使他們深刻理解影響液體蒸發(fā)快慢的因素。在課堂上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想路邊常見的積水坑，并利用視頻向?qū)W生展示積水坑逐漸消失的過程，從而引出蒸發(fā)的概念。在開展演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以直觀展示兩塊材質(zhì)相同的濕布（其中一塊展開放在桌面上，另一塊則團(tuán)起來放在桌面上）。之后，教師可以用電風(fēng)扇吹濕布或用電暖器烤濕布，并讓學(xué)生細(xì)致觀察濕布的變化，深入思考影響水蒸發(fā)快慢的因素。在此基礎(chǔ)上，教師可讓一名學(xué)生觀察之前兩塊布的干濕狀態(tài)，并讓他向其他學(xué)生分享自己的發(fā)現(xiàn)。在演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可提出問題：“人吹電風(fēng)扇時(shí)，為何會(huì)感到?jīng)隹?？醫(yī)生經(jīng)常將中暑患者扶到通風(fēng)的地方，并在患者身上擦酒精，這樣能使患者的體溫快速下降，這一過程蘊(yùn)含的物理原理是什么？”這樣的問題能讓學(xué)生結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)，探究相關(guān)知識(shí)。通過演示實(shí)驗(yàn)和問題討論，學(xué)生既能意識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)探究的重要性，又能產(chǎn)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的興趣。

（三）依托合作探究，鍛煉學(xué)生的操作能力

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要依托合作探究，凸顯學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生在實(shí)際操作中理解知識(shí)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師不僅可以利用探究性實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的精細(xì)化操作能力，還可以利用信息化實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的虛擬操作能力，使學(xué)生意識(shí)到實(shí)踐操作的重要性。另外，教師可從鍛煉學(xué)生操作能力的角度出發(fā)，精心設(shè)計(jì)一系列實(shí)踐任務(wù)或?qū)W(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作探究，以此讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)探究素養(yǎng)[4]。

1.利用探究性實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生的精細(xì)化操作能力

教師借助探究性實(shí)驗(yàn)，能夠引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度探究新知，讓他們?cè)趯?shí)踐操作中積累經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)鍛煉他們的精細(xì)化操作能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。例如，在“光的折射”的教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合光的反射定律的實(shí)驗(yàn)研究方法，探究光的折射現(xiàn)象，提出對(duì)光折射特點(diǎn)的猜想和假設(shè)，從而讓他們歸納出光的折射特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以為學(xué)生精心設(shè)計(jì)如下探究性實(shí)驗(yàn)任務(wù)：（1）將一束激光貼著光屏垂直射入水中，然后不斷增大入射角，觀察光束在空氣和水中的徑跡，并記錄入射角和折射角的大??；（2）將光屏的右半部分向后折轉(zhuǎn)，看能否觀察到折射光；（3）固定激光的入射角度，用另一種顏色的激光逆著折射光線的方向射向分界點(diǎn)，觀察光束在水和空氣中的徑跡，記錄入射角和折射角的大小。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以將水換成玻璃磚，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)而總結(jié)出光的折射特點(diǎn)，歸納出光的折射規(guī)律。在開展探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師既要鍛煉學(xué)生的精細(xì)化操作能力，又要讓學(xué)生思考入射光線與折射光線、入射角與折射角之間的關(guān)系，使他們對(duì)光的折射現(xiàn)象逐漸形成全面的認(rèn)識(shí)。在學(xué)生動(dòng)手操作時(shí)，教師可以引導(dǎo)他們進(jìn)行合作探究，讓他們輪流檢查操作過程是否存在錯(cuò)誤，同時(shí)觀察他們的實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)記錄是否正確。

2.利用信息化實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生的虛擬操作能力

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師引入現(xiàn)代教育技術(shù)，能夠讓學(xué)生獲得更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安全性、可靠性[5]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用虛擬物理實(shí)驗(yàn)軟件開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并鼓勵(lì)學(xué)生提出與物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的疑惑，以此鍛煉學(xué)生的虛擬操作能力。例如，在“光的色散”一課的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件觀察光的色散現(xiàn)象，讓他們合作探究光的色散過程和物理原理，從而使他們?nèi)媪私馍獾娜翱梢姽庾V的范圍。在虛擬實(shí)驗(yàn)軟件上，各組學(xué)生可以觀看牛頓使用玻璃三棱鏡使太陽光發(fā)生色散的實(shí)驗(yàn)視頻，并開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。在虛擬實(shí)驗(yàn)軟件中選好實(shí)驗(yàn)器材后，學(xué)生便可以合作探究光的色散現(xiàn)象及規(guī)律，并初步了解白光是由多種色光混合而成的。通過虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，教師可以持續(xù)關(guān)注各組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究情況，及時(shí)設(shè)置互動(dòng)問答任務(wù)，讓各組學(xué)生聯(lián)想生活中光的色散現(xiàn)象，以此考查他們能否理解光的色散實(shí)驗(yàn)原理。教師要觀察各組學(xué)生的虛擬操作過程，在他們探究、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，指導(dǎo)他們記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，使他們深入理解并記憶光的色散實(shí)驗(yàn)原理。

（四）依托課后實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的操作技能

在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師既要利用課前預(yù)習(xí)、課中探究環(huán)節(jié)凸顯學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)他們的探究能力和實(shí)踐操作能力，又要指導(dǎo)學(xué)生通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)鞏固已學(xué)知識(shí)。在課后實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象不明顯或不好操作的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，或組織學(xué)生去科技館開展實(shí)驗(yàn)操作，以此讓學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)操作和動(dòng)腦思考的價(jià)值。

例如，在學(xué)完“物體的浮沉條件及應(yīng)用”一課后，多數(shù)學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)探究理解物體在液體中下沉、懸浮和上浮的條件，并明白浮力與重力的關(guān)系。在課后實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生開展相應(yīng)的浮沉實(shí)驗(yàn)，讓其根據(jù)浮沉條件判斷物體的浮沉狀態(tài)，并結(jié)合沉浮條件解釋簡單的物理現(xiàn)象，以此幫助其鞏固所學(xué)知識(shí)，提升實(shí)驗(yàn)操作技能。在課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)通過“水中的雞蛋”實(shí)驗(yàn)總結(jié)出雞蛋所受浮力與重力的關(guān)系，并繪制了不同狀態(tài)下雞蛋的受力示意圖。教師可以引導(dǎo)學(xué)生在課后繼續(xù)探究此類浮沉實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生將水更換為糖水、蘇打水，并進(jìn)行相應(yīng)的探究，觀察雞蛋在不同液體中的浮沉狀態(tài)。同時(shí)，教師可以布置課后作業(yè)，讓學(xué)生自主分析物體密度和液體密度之間的大小關(guān)系，以此引導(dǎo)他們根據(jù)課堂探究思路、方法及經(jīng)驗(yàn)，完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究。此外，教師可鼓勵(lì)學(xué)生觀察生湯圓煮熟的過程，讓他們結(jié)合水溫的變化、湯圓體積的變化，嘗試推測(cè)湯圓密度和水密度之間的變化關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生參與科技展覽活動(dòng)，讓他們感受潛水器、潛水艇的水下作業(yè)過程，使他們深刻理解相關(guān)知識(shí)。

結(jié)語

總而言之，初中物理教師要讓學(xué)生意識(shí)到親身體驗(yàn)和動(dòng)手操作的重要性，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解，調(diào)動(dòng)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)積極性，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。在教學(xué)實(shí)踐中，教師可以在課前預(yù)習(xí)、演示實(shí)驗(yàn)、合作探究、課后實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)靈活運(yùn)用多樣的教學(xué)方法，以此有效培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，加深他們對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。

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