创设自主机制，提高初中学生的物理实验能力

朱春耀

【摘要】实验是初中物理教学不可或缺的一环，它能够帮助学生提升物理学科核心素养。为此，教师在实验教学中可以创设自主机制，丰富学生的实验经验，提高学生的实验能力。第一，教师可以给予学生更多的展示机会，让他们分享实验成果和经验。第二，教师可以给予学生更多的自主空间，让他们在实验的过程中发挥创造力，探索不同的实验方法和方案。通过以上自主机制，学生不仅能够更好地掌握物理知识和技能，还能够培养创新思维和解决问题的能力。

【关键词】初中；物理；实验；自主；机制

当前初中物理实验教学存在以下问题。一是实验资源有限。一些学校的实验资源相对有限，无法提供多样化的实验器材和材料，这限制了学生参与实验的机会。二是学生过度依赖教师。学生在实验的过程中缺乏自主实践和思考的能力，学习停留在表层，难以实现深度学习的目标。三是实验内容过于固定和机械，缺乏创新性和探究性，不能激发学生的兴趣和学习动机。基于此，学校可以增加实验器材和材料的购置，提供更多样化的实验资源，满足学生的实验需求；教师可以创设自主实验机制，鼓励学生在实验中发挥自己的创新能力，让学生有更多自主实验的空间；教师还可以设计更具创新性和探究性的实验内容，引导学生主动思考、实践以及评价，激发学生的学习兴趣。

一、自主设计实验，提高实验设计能力

当学生能够自主设计实验时，他们就可以选择自己感兴趣的主题和问题来进行实验探究，从而激发对物理学科的兴趣和热情。自主设计实验，需要思考和设计合适的实验方案和步骤。这能够培养学生的创新能力，发展学生的创造力和创新思维。在自主实验时，学生需要面对实验中遇到的问题，自主思考和解决实验中的问题。通过自主设计实验学生不仅能够提高解决问题的能力，还能够培养坚持不懈的精神。显然，自主设计实验能够帮助学生更深入地理解与实验相关的知识，从而加深对知识的理解和掌握［1］。

以“塑料吸管静电”实验为例。首先，笔者让学生了解静电现象和其在现实中的应用，引发学生的兴趣。其次，笔者让学生查找关于静电和吸管的相关背景知识，了解静电产生的原理和吸管的特性，为学生自主设计实验奠定基础。再次，学生自主思考和设计利用静电实现吸管在水平面内自由转动的实验方案。学生思考使用什么材料和方法来产生静电、如何将静电作用于吸管、如何使吸管保持在水平面内等问题。最后，学生根据自己设计的实验方案和步骤开展实验并记录实验结果。笔者在学生需要的时候给予适当的指导和建议，帮助学生完成实验。

通过自主设计实验，学生激发了学习物理的兴趣，培养了创新能力和解决问题的能力。

二、自主观察与记录，提高观察能力和记录技巧

在实验中培养学生的观察能力与记录技巧是非常重要的，这可以帮助学生更好地理解实验现象、发现科学规律以及提升科学素养。为了培养学生的观察能力与记录技巧，教师可以提前向学生介绍实验的目的和预期结果，引导学生在实验的过程中关注细节；教师可以向学生提供实验记录表或者观察记录单，指导学生记录实验过程中的关键数据、现象和结果；教师还可以定期组织开展实验成果分享会，让学生有机会展示自己的实验成果，并与其他同学进行交流讨论。通过这样的实践，学生能够逐渐提高观察能力和记录技巧，也能够有效提高参与实验的主动性［2］。

以“物体的沉与浮”实验为例。笔者让学生连续做三个实验，同时将观察到的现象记录下来。三个实验分别为：把拧紧盖子的空玻璃瓶浸没于水中，然后松手；把装满水并拧紧盖子的玻璃瓶浸没于水中，然后松手；让浸没在水中的玻璃瓶既不上浮，也不下沉。对于这三个实验，笔者引导学生自主观察玻璃瓶是浮在水面上、沉入水中还是保持在一定位置，同时观察玻璃瓶周围是否有气泡产生。学生通过自主观察实验现象、记录实验结果以及进行比较，分析造成这些现象的原因，从中寻找规律。

通过自主观察与记录，学生可以更好地理解浮力的作用以及实验现象背后的物理原理。

三、自主提问与探究，培养探究精神和批判性思维

通过自主提问与探究，学生可以主动参与学习的过程，提高自主学习的能力。在学生进行自主实验之前，教师可以向学生提出一些具有启发性的问题，激发学生的好奇心。这些问题可以与实验主题或实验现象相关，从而引导学生积极思考并提出自己的疑问。在学生自主实验的过程中，教师可以为学生提供良好的实验环境，鼓励学生提出关于实验目的、实验原理、预期结果等方面的问题，让学生敢于发问。

以“气流对纸张的影响”实验为例。笔者引导学生先用手握着两张纸，让纸自然下垂，再在两张纸的中间向下吹气，同时鼓励学生自主提问。有的学生提出问题：“吹气之后，会出现什么样的现象？”学生在做实验时观察到这两张纸相互靠近。接着，笔者引导学生基于这个实验自主开展进一步探究。有的学生提出问题：“如果改变吹气的位置，两张纸会发生什么变化？”有的学生提出问题：“假设在实验的过程中，改变吹气的力度，会对实验结果造成什么影响？”还有的学生提出问题：“假设在两张纸的中间吹气时，放置阻挡气流的障碍物，如一根细棍，这会对实验结果造成什么影响？”在学生提问的基础上，笔者进一步补充：“除了改变吹气的位置和力度，还有哪些因素可能会影响两张纸的相互靠近？”

建构主义认为学习是个体主动参与和建构新的知识结构的过程。学生主动提出问题、独立思考、积极实验与探究，可以成为自主学习者和问题解决者。笔者引导学生自主提出问题，可以培养学生的探究精神和批判性思維能力。在自主提问的基础上，学生自主开展实验，可以更好地理解实验现象和科学原理。学生在自主探究问题的过程中，不再是被动地接受知识，而是主动地参与、思考和发现。这种自主学习的方式可以激发学生的学习兴趣和动力，提升学生的学习效果。

四、自主分析数据，提高数据分析能力

教师创设自主机制，可以让学生不再局限于执行实验步骤，而是更加积极主动地思考实验的原理和分析实验数据背后的意义。这样的实验教学方式有助于激发学生的探究欲望，提高学生的科学素养。

自主分析数据是自主机制的重要内容，学生可以从多个角度观察和理解实验结果，发现其中的规律，并做出科学的推理。这种方式能够激发学生的学习兴趣和动力，提高他们的数据处理和分析能力［3］。初中阶段的实验有一部分是比较注重数据分析的，教师可以通过这部分实验，培养学生的数据分析能力。

教师可以引导学生做“弹簧的伸长”实验。学生通过在弹簧上挂载不同质量的物体，测量质量与弹簧伸长的关系，然后绘制弹簧伸长量随挂载物体质量变化的图表，并利用数据拟合，计算弹簧的弹性系数。教师也可以引导学生做“音叉的频率”实验。学生通过改变音叉的长度或质量，测量不同条件下音叉的频率，然后绘制频率与长度或质量的关系图表，并利用数据拟合得到相关的公式或规律。教师还可以引导学生做“灯泡的电压和电流”实验。学生通过改变灯泡的电压和电流，观察其亮度的变化，然后绘制亮度与电压或电流的关系图表，并利用数据拟合找到灯泡亮度与电压和电流之间的关系。

以“物体的密度”实验为例。首先，学生使用称重器测量物体的质量，记录下相应的数据。其次，学生使用尺子测量物体的尺寸（长度、宽度和高度），计算物体的体积。再次，学生将质量数据和体积数据进行整理，创建一个数据表格，使用密度公式计算物体的平均密度、最大密度和最小密度。最后，学生综合分析数据，推断哪一个数据是导致密度变化的关键

因素。

以上实验均需要学生进行数据采集、整理和分析，并从中发现规律，有助于培养学生的实验设计能力和数据分析能力。教师要针对学生的特点，引导学生自主开展不同类型的实验，从而让学生的自主学习能力得到真正的发展。

五、自主评价，提高反思能力

就物理实验教学的自主评价而言，首先，教师要设计明确的评价标准，使学生知道在评价实验的过程和结果中所要关注的细节，进而帮助学生进行准确的自我评价；其次，教师要为学生提供参与评价决策的机会，如与学生共同设计评价标准、让学生参与评价结果的解释和分析等，从而增强学生的主动性和参与度；再次，教师要教授学生评价的方式，如问卷调查、实验报告、口头评价等，让学生选择合适的方式进行自主评价；最后，教师要为学生提供良好的评价环境和充足的评价机会，鼓励学生对实验的过程和结果进行评价。可见，通过创设自主评价机制，可以有效提高学生的反思能力，促进学生全面发展。

在“阻力对物体运动的影响”实验中，学生需要使小车从斜面的顶端静止释放，再比较小车分别在水平的毛巾、棉布、木板上运动的距离。在实验开始之前，笔者与学生一起讨论评价实验的标准。学生考虑将小车滑行距离的长度、滑行的平稳程度、停止的位置作为评价标准。在确定评价标准之后，学生自主设计评价内容。如描述小车滑行距离的具体数值、评价小车滑行的平稳程度是否满足预期。在实验的过程中，学生记录实验的现象和数据。在实验结束后，学生根据评价标准来评价自己的实验结果，并与其他同学进行互评。在自评和互评的过程中，学生可以发现自己在实验中的不足和改进的方向，也可以从他人的实验中获得新的启发。笔者通过给予学生自主评价的机会，增加学生的主动性和参与度，激发学生对实验的兴趣和热情，从而有效提升学生的自主学习

效果。

自主评价机制要求学生对自己的实验表现和实验结果进行评价和分析，从而促使学生主動思考自己在实验中的问题和不足，思考实验结果的合理性和可靠性。这样的评价机制不仅可以培养学生的自我反思能力，也可以提高学生独立思考和解决问题的能力。此外，学生进行互相评价，可以促进学生之间的合作，培养学生的合作意识和合作能力。

结语

教师在实验教学中创设自主机制，能够有效促进学生综合能力的发展。通过自主实验探究，学生可以培养对物理学科的兴趣，体验科学探究的过程，掌握物理研究的方法，深入理解物理知识，发展科学思维，提高实验操作能力和创新能力。教师在学生开展自主实验的过程中，应该发挥指导者、促进者和帮助者的作用，鼓励学生自主观察、分析和反思，从而推动学生的全面发展。

【参考文献】

［1］杨链.自主创新小实验在初中物理教学中的作用［J］.理科爱好者，2023（3）：85-87.

［2］陈单飞.以自主创新实验促进初中生的物理深度学习［J］.学园，2023，16（17）：37-39.

［3］冉小林.初中物理探究式实验教学的应用［J］.数理天地（初中版），2023（12）：71-73.