科学方法显性化在初中物理实验教学中的实践运用

陆裕仲

虽然素质教育的推进强调学生的自主学习能力，但物理教学带有的隐性化特点和抽象化特质，也在某种程度上打击了学生的学习信心，限制了学生物理思维的形成。科学方法显性化，主要注重引导学生立足于科学理性的角度看待物理现象，显性化教学依托物理实验过程，以更直观的方式明确学生探查物理规律的方式方法，打破传统单一化教学束缚，保障教学落于实处。为此，有必要结合科学方法显性化教育理念，创新初中物理实验教学，为学生在初中物理领域的发展奠定基础。

一、了解物理现象，掌握物理规律

初中生处于成长阶段，身心发育尚未完全，并且学生在以往的学习过程中，大多未针对物理课程进行系统学习，而物理知识本身带有的抽象化特点，限制了学生的理解。科学方法下的显性教育区别于隐性化教学方法，其更强调在不影响学生自主思维的情况下，将物理知识和物理规律以更直观的方式显现，有助于学生对知识点的深化和理解。为深化学生对物理课程知识点的掌握，教师有必要改革传统的教学方法，将科学方法显性化理念融入到初中物理实验教学中，以此完善教学过程，引导学生形成发现问题、分析问题、解决问题的思维模式，从而深化学生对物理课程的理解和掌握，实现物理实验教学有效性的提升。

如在“声音的特征”实验教学期间，教师便可利用了解观察法、转换法以及控制变量法，做到科学方法显性化。实验开始前，教师可要求学生准备钢尺作为仪器，同时通过理论教学明确学生实验基本原理和实验需要达成的目的。本课程教学重点在于，帮助学生了解声音的特征，掌握响度和发音体之间存在的振幅关系。实际过程中，教师便可引导学生开展关于“音调和频率直观的关系”主题实验。为调动学生思考，使教学过程更具显性化，教师可先为学生提出相关问题，以提高学生的学习积极性，激发学生的物理思维，如：“同学们，你们知道产生不同高低的声音音调具体因素是什么吗？”在学生好奇心理逐渐被问题所调动后，教师便可基于实验步骤，组织学生开展自主实验。在实验过程中，要求学生将钢尺置于桌面，并保证其中一段伸出桌边，随后便可拨动钢尺，观察钢尺发出的声音，探查音调的高低，了解钢尺振动的频率。每位学生伸出钢尺的位置不同，音调也将存在明显差异，此时，学生也将由此产生一些困惑。教师便可引导学生随意调整钢尺的位置，注意比较不同位置下音调和振动所产生的变化。科学方法显性化下的初中物理实验教学，更注重学生物理思维的形成，强调学生的自主实践能力。因此，在实验结束后，教师无需做出过多干预，只需为学生发布学习任务，组织学生根据实验现象自主总结物理规律即可。学生个体差异决定其自主学习成果存在明显不同，在学生完成自主思考后，教师还可适时引导，明确学生更全面的学习方法。如：“同学们，你在实验中具体拨动了几次钢尺？你是如何判断钢尺振动快慢和音调高低的？是否通过两种实验情况之间的对比形成结论？结论与其他同学是否存在偏差？”相比直接传授给学生实验探究方法，以追问的方式导入比较法，更有助于锻炼学生物理思维，强化学生自主学习意识。此时，教师便可引导学生回顾自己的探究方法，考察在比较法的运用下，实验结论是否准确。随后，教师还可逐步引入控制变量法。控制变量法，顾名思义，主要是指在控制其他变量未产生任何变化情况下所形成的学习方法。为帮助学生了解控制变量法，教师可延伸问题范围，询问学生：为什么实验中强调保留两次拨动钢尺时的力度不变？假设力度产生变化，实验结果是否发生改变？由此学生也逐渐明确，在物理量探究过程中，多种因素会直接影响最终的物理量，此时需重点注意除基本研究因素外，其他变量都应保持不变。为确保实验过程显性化，亦为实现认知冲突外显化，在深化学生理解的同时，帮助学生梳理知识之间的关系。教师还可设计两种实验，通过动手操作前后对比，将思维冲突显化运用在实际实验中。实际过程中，可向学生发布实验任务，如：“上述实验中我们采用钢尺作为实验器材，总结出实验结论。假设将钢尺换为塑料材质的尺子或是操作者换成不同人，结论是否会产生变化？”此方式不仅有助于巩固学生对课上知识点的记忆，更利用物理实验和规律引发学生认知冲突，有助于促进学生自主思考，实现科学方法显性化下初中物理的教学目标。

二、培养科学意识，形成物理思维

以往教学过程中，初中物理教师多以隐性教学方式，带领学生展开探究，试图通过此种教学方法，促进学生自主学习意识的形成。虽然锻炼学生自主学习思维，有助于实现学生学习水平的提升，但物理实验教学涉及内容和实验步骤较多，假设缺乏明确的学习目标和实验线索，也将限制学生科学思维的形成。为此，教师应以提高学生科学意识为主，结合学生认知规律，利用科学方法的显性教育，带领学生形成对物理知识的理想认识，以此冲破学生认知束缚，使学生在正确的引导下，逐步掌握科学学习方法，从而实现物理学习水平和科学素养的逐步提高。信息技术的发展为教师提供多种教学资源，思维导图的教学方式也为显性化教学提供契机，为此，教师可将信息技术和思维导图教学融入至初中物理实验课程中，以此发挥科学方法的显性化教学效果。

如教师在开展“光的反射”一课实验教学期间，需带领学生探查光反射过程中存在的规律。针对此实验教学方式，可采用模拟法和列表法的教学模式，深化学生理解。为保障教学效率的情况，使学生更加清晰实验步骤，实际过程中，教师可以思维导图的方式明确学生实验仪器、实验步骤等，将激光笔、平面镜、硬纸板以及量角器等器材名称纳入思维导入中，并结合信息技术设备为学生呈现具体的实验环节和物理理论知识。在学生形成对本课程知识的初步了解后，再以提问引导的方式，带领学生开展实验。首先，教师可提出：“光反射时需要遵循哪些规律？”此时学生大多已经借助思维导图形成自我理解，该问题更能启发学生思维，保证学生沿着正确的方向思考。在学生回答完毕后，教师便可逐步引入模型法，帮助学生了解具体的实验步骤。如：光的反射现象在生活中随处可见，假设行驶车辆车窗在光的照射下会产生反射，但如何更好地探查光的反射现象呢？光并非可以触摸甚至是把握的事物，随后教师便可引入光线概念，使学生明确光线主要为方便他人研究所创设的模型，而这种理想模型法更多地强调将抽象化的研究对象转变为理想模型，通过简单化和理想化处理，便于具体研究。此时，学生大多已经明确理想模型的使用条件和具体用途，此时教师便可开展具体的模拟教学。针对此部分实验，教师可依托信息技术将实验过程直观化处理，也可通过具体的演示方式带领学生开展探究。在实验操作过程中，学生已经通过思维导图明确实验器材，随后，教师便可组织学生观察实验装置，并利用激光笔、平面镜、硬纸板以及量角器等器材模拟出光的反射现象，通过实验可以发现，光的反射并非无法把握，而是可以直接观察和测量。不论是借助信息技术还是教师直观实验操作，此时学生大多已经通过显性化教学明确具体的实验步骤，此时教师便可对学生提出几点猜想，组织学生自主完成实验，并结合归纳和总结方法，记录具体的实验数据，并将实验过程记录于表格内。如：首先，要求学生记录下物理测量的平均速度，包括时间、路程以及速度等内容；其次，排列实验数据，直观阐述其总体规律；最后，分析实验过程中还包含哪些科学方法。此方式可以有效保障学生学习的完整性，真正从实验原理上帶领学生探查物理规律，并在明确学生实验步骤后，引导学生自主开展实验设计和实验验证，最终以分析论证和结果评估的方式，保障实验学习的规范性和科学性，有效实现科学方法显性化理念下，初中实验教学有效性的提升。在实验结束后，学生大多已经掌握了光的反射原理，此时引导学生分析实验还可采用何种方式，更能巩固学生对实验过程的记忆。实际过程中，教师需明确显性化教学更强调在不影响学生自主思考的前提下，以更直观的方式呈现教学内容。因此，教师应做到适当干预，如观察学生实验过程是否存在阻碍，带领学生在实验结束后一同分析实验数据等，都能在发挥显性化教学优势的基础上，促进学生物理思维的形成。

三、确保实验外显，深化学生理解

新课标政策的出台强调学生主体地位，更要求教师应以发展的眼光看待学生，物理教学既不可拘泥于当下，也不应被应试教育所束缚，而是需要以学生终身发展为基础，完善教学计划。因此，教师在实施显性化教学过程中，应合理协调教学和学习之间的关系，在保障教学有效性的同时，为学生提供自主实践空间，在深化学生基础知识理解的基础上，通过物理实验实现学生对物理现象的探查和物理理论知识的积累，以此发挥显性化教学作用，促进物理教学有效性的提升。

如在“凸透镜成像的规律”一课实验教学期间，教师可先为学生介绍实验仪器，包括凸透镜、光屏、蜡烛、光具座。因本課程教学目标，不只在于帮助学生掌握凸透镜成像的规律，更希望学生能够借助实验步骤实现合作、探究、实践等各方面学习能力的提升。为此，教师需将本课程知识点以信息技术的方式开展显性化教学，在学生形成对凸透镜成像的概念理解后，再提出关于实验的猜想，引发学生深思。如：凸透镜成像中是否存在一些规律？像的大小、虚实等现象之间是否存在一些关联？以此问题启发学生思维，调动学生学习积极性。虽然此时学生对物理现象产生好奇，但对实验步骤了解并未清晰。针对于此，教师可利用信息技术设备为学生进行实验演示，并将实验注意事项呈现于动态视频内，以此明确学生实验步骤，深化学生对实验过程的记忆。在显性化教学下，学生已经掌握实验规律，此时教师便可为学生提出实验任务，引导学生自主开展实验。如：如何通过实验保障蜡烛的像能够立足于光屏中央？假设像处于光屏上下方，又需要如何调整高度？凸透镜的焦距是否能够通过实验进行具体测量？此实验过程中均会出现哪些数据和现象？通过此类实验任务，锻炼学生自主设计能力，真正让学生在显性化教学下，实现自我理解和自主实践掌握。

初中物理一直属于初中各学科教育的重点和难点。因物理知识存在许多抽象化理论，学生在初期接触物理知识时，所达成的学习效果并不明显，这也在某种程度上影响了学生物理学习的进程。科学方法显性化，主要以明确学生学习目标、学习内容和学习途径的方式，使学生更有效地获得科学学习方法，并在掌握学习技巧后，通过训练提高学生科学素养和物理素养，真正达到因材施教的目的。为此，教师有必要基于科学方法显性化教学原则，完善实验教学过程，深化学生课程理解，为学生物理学习水平和物理素养的提升奠定基础。

本文系作者江苏省教育科学“十四五”规划课题《学以致表：初中物理实验显化教学的实践研究》（D/2021/02/105）阶段性研究成果。