新课改下初中物理实验教学的改进与创新研究

张峰

【摘 要】实验是物理学科的基础，根据新课标的要求，初中物理教学应充分发挥实验的育人价值，促进学生物理核心素养的全面发展.本文基于对《义务教育物理课程标准（2022年版）》的研究，明确对初中物理实验教学提出的新要求，并以深化课程改革为目的，采取案例分析等方法对实验教学的改进与创新进行研究，进而从改进实验情境、改进实验过程、改进实验应用三个角度提出建议，以供参考.

【关键词】  新课改；初中物理；实验教学

《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称“课程标准”）将“实验探究”调整为一级主题，将学生必做实验分为测量类学生必做实验和探究类学生必做实验，对探究内容进行了规范性说明，新增针对实验探究的活动建议、学业要求和教学提示，针对此，教育工作者有必要认真研读课程标准，以探究初中物理实验教学改进与创新的有效策略.

1  改进实验情境；创新实验教学

应拓展思路，构建生活化情境、问题情境，并利用现代技术赋能丰富情境内涵，以促使学生在情境引导下发现、生成物理知识，提升实验探究能力.

1.1  构建生活情境，激发学生实验兴趣

初中物理与现实生活密切相关，教师应遵循学生的心理特征和认知规律、结合学生的生活经验，构建熟悉而生动的实验情境，引导他们迁移经验，探索物理现象.

例如在研究“声音的产生”这一现象时，教师结合生活中各种各样的声音，提出“声音是如何产生的？”，并为学生提供直尺、A4纸、橡皮筋等生活中常见的材料，指导学生动手实验：（1）拨动钢直尺发声；（2）晃动纸发声；（3）拨动绷紧的橡皮筋发声.在实验过程中学生观察到：声音产生的过程中发声的物体都在振动，然后在教师的启发下猜想：声音是由物体的振动产生的.为了验证这一猜测，教师展开演示实验：（1）敲击音叉使其发声，并将正在发声的音叉接触乒乓球；（2）敲击音叉使其发声，并将正在发声的音叉放入水中：（3）敲击音叉使其发声，并用手握住正在发声的音叉.教师采用转换法把发声音叉的振动放大，使肉眼能直观看到，也能够通过肉眼观察到，以此验证猜想.通过演示实验，学生在教师的启发下：声音是由物体的振动产生的；一切正在发声的物体都在振动，振动停止，发声也停止.最后，教师鼓励学生回归生活，观看、聆听青蛙、蟋蟀、鸟类的声音，思考生活中的这些动物是如何发声的，以巩固实验结论.

在这一教学案例中，教师充分利用生活中的教育资源来构建实验情境，并利用情境中的问题启发学生思考，让学生经历了从观察实验现象到总结实验规律的过程，充分体验了生活中的物理，也提高了对生活与物理关系的认识.

1.2  构建问题情境，启发学生科学思维

应创新物理实验教学，设计使学生感兴趣且与知识密切相关的情境作为驱动问题，并构建层层递进的“问题链”，引导学生开展对新知识的探究.

例如  在引导学生认识“压力的作用效果”这一物理概念的过程中，教师通过引入小实验、构建问题情境，促进学生生成概念.在课堂上，教师播放民间杂技“胸口碎大石”，并抛出“人为什么没有受伤？”的问题引发学生思考，进而开展教学.在物理概念的建构上层层递进，通过一系列的探究活动，引导学生建立压力的概念.在“探究压力作用效果的影响因素”时，教师为学生提供多种器材，让学生分组围绕“如何体现压力的作用效果？”“如何改变压力大小和受力面积？”这两个问题，自主选择合适的器材设计并完成实验，分享结果，充分调动学生的主观能动性.最后，教师引导学生将知识学以致用，揭示“胸口碎大石”的秘密，并进一步用来解释生活中的其他现象.

综上，这样的教学设计能够将学生带入一个“冲突情境”之中，让学生深入思考学习内容，进而运用科学思维解决问题，实现了有效的探究学习.

1.3  构建多媒体情境，调动学生实验热情

应积极探索信息技术与实验教学融合的路径，构建生动直观的多媒体情境，提升学生实验探究兴趣与学习效果.

例如  在“温度与物态变化”相关内容的教学指导中，教师在课前向学生提出问题：物体被加热可能发生哪些变化？学生根据问题展开生活化实验，并将实验结果拍摄成视频，在课堂上展示物体被加热时发生的变化.教师利用多媒体播放学生拍摄的视频，与学生一同分析交流物体被加热发生的变化，并围绕“什么是温度？”“如何测量温度？”“物态发生变化的条件是什么？”这三个关键问题指导学生进一步展开实验，同时利用多媒体课件给指导，提高学生的实验效果.

综上，教师在使用信息化技术时，引入了课件的制作以及多媒体技术，充分利用信息技术高效、便捷的特点，使实验教学情境更具丰富性和趣味性，激发了学生的探究兴趣，提高了实验教学质量.

2  改进实验过程，创新实验教学

在实验的细节上下功夫，强化学生的过程体验，提高学生实验的正确率，也让学生在实验中实现深度学习.

2.1  规范实验教学，突出实验育人

课程标准基于物理实验的育人功能，强调要规范物理实验教学.基于此，在改进与创新物理实验教学的过程中，教师要结合演示实验、测量探究类实验的特点，规范实验操作，夯实实验教学，以更好地落实物理核心素养.

例如 在“探究平面镜成像的特点”的实验教学中，教师规范了实验步骤：首先进行猜想与假设.学生结合生活经验、根据教师的提示，猜想：平面镜所成像的大小与物体的大小相等；像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等.然后，设计实验方案、展开实验探究.教师将学生分组，引导学生通过集思广益确定实验材料，即白纸、薄玻璃板、刻度尺、两根相同的蜡烛等，然后制定实验方案：在白纸中央画线、玻璃板壓在线上、玻璃板与桌面垂直、物和像的位置作标记，移动物体到平面镜的距离，观察平面镜成像，并测量像到平面镜的距离、比较像与物的大小.最后观察记录数据、验证猜想、得出结论.教师指导学生按照方案展开实验操作，并通过列表格的方式整理物到平面镜的距离、像到平面镜的距离、像与物的大小比较的数据信息.为启发学生进一步思考，教师则通过问题引导学生分析实现现象，并归纳实验结论：（1）平面镜中的像与物体大小是否相同？怎么知道的？学生基于实验结果，回答：平面镜中的像与物体大小相同．因为无论蜡烛到玻璃板的距离是远还是近，一支蜡烛与另一支蜡烛的像总是重合的.（2）像到镜面的距离与物体到镜面的距离是否相等？怎么知道的？学生基于实验结果，回答：像和物体到镜面的距离相等，因为用刻度尺量出两根蜡烛到玻璃板的距离相等.（3）通过观察实验现象和所记录的数据，可得平面镜成像有着怎样的特点.学生基于实验结果，回答：像和物体的大小相等（像物等大）．像和物体到镜面的距离相等（像物等距）.像和物体的连线垂直于镜面.

综上，通过规范物理实验教学过程，能够培养学生的科学思维和探究能力，让学生深入理解实验原理，同时在规范操作中学生也可以实现探究思考，亲身体验感知，在物理知识的深度学习中发展学科核心素养.

2.2  指导实验改进，培养创新思维

在初中物理教学中，教师应基于常规的实验步骤、实验器材，启发学生创新思考，探索实验改进，以提升学生的思维品质，锻炼学生实验操作能力.

例如 在学习“压强”相关知识时，为印证大气压强存在，教师通常会做“水杯－纸片”的实验，即把纸片盖在装满水的杯口再倒过来，实验做完即了事，让学生目睹了一个“理所当然的事实”.学生在这个实验中虽然观察到了现象，但是对于大气压强的存在缺乏更加具体的认识.针对此，教师对这一实验进行了改进：首先提出问题：当纸片盖在装满水的杯口再倒过来时，纸片是否能够掉下来？学生在问题启发下观察演示实验，发现纸片并没有掉下来，并由此产生疑问：为什么纸片没有掉下来？怎样才能让纸片掉下来.针對这些问题，教师继续调整实验：分别演示水杯盛满水杯口向下和向侧面，盛少量水和不盛水，在盛满水的薄纸片和厚纸片，尾部开口的水杯与不开口的等多种条件下纸片变化的情形.在对比观察中，学生对实验结果与条件关系进行了分析，回答了自己的疑问，也充分认识到了大气压强的存在.

在这一案例中，教师改进物理实验，使操作过程更加直观，突显实验所蕴涵的“思维”教育教学功能，既可以直观展现、示范抽象的思维方式，又可以训练学生，避免思维“惰性知识”的形成.

3  改进实验应用，创新实验教学

根据课程标准要求，在初中物理实验教学的改进与创新过程中，教师不仅要引导学生从生活走向物理，更应该促使学生从物理走向社会，培养学生学以致用的能力，发展学生的核心素养.

3.1  利用实验结果，解释生活现象

应优化实验应用过程，引导学生结合实验探究掌握物理知识，进而回归生活，解释物理现象.这对于强化学生学习物理的动机，培养学生的科学思维、理性思维具有重要意义.

例如在完成课堂实验后，教师有意识地指导学生利用物态变化解释自然界中的各种现象，利用电学知识解释生活中的静电现象，用内能的知识解释内燃机原理等等.由此可见，在改进物理实验应用的过程中，生活实验激发了学习物理的兴趣，加深了学生对物理知识的掌握；促进了学生思维的发展，也培养了学生创造性的思维和能力，让他们学会了运用物理知识去解决生活问题，形成科学素养.

3.2  安排实验课题，促进拓展应用

在学生完成课内物理实验，掌握了科学原理之后，教师应设计具有创新意义的小课题，引导学生实现跨学科知识的融合，指导学生拓展应用所学知识，并促进他们创新意识、创新能力的形成.例如，在学习了杠杆相关知识后，教师基于STEAM教育理念，组织开展项目式学习，引导学生自主选择小课题进行研究，参与趣味实验活动.在活动中，同学们根据杠杆原理，利用小球、木板、橡皮圈、螺丝、细绳、小木棒、胶水等材料制作出了“杠杆投石器”.在制作过程中，有的学生以木板与螺丝钉接触点为支点，在杠杆一边用力，使小球做抛物线运动，抛入篮圈中，再用细绳拉住小球回收.有的同学用一根小木棒做底座，再在上面平放两根小木棒，在两根小木棒间叠放一根小木棒；在上方搭上一根木棒，用橡皮筋固定住木棒；将小瓶盖横截面中心打一个洞，安在上方小木棒后部；底部再放一根小木棒，确保和上方两根小木棒形成三角形，保证稳定性.在生活中，“杠杆投石器”可以利用杠杆改变物体运动方向，达到投掷重物的目的.这样的拓展实验活动能够激发、培养学生科学探究的兴趣，培养学生动手能力、独立思考问题能力，全面提升学生的核心素养.

4  结语

总之，实验是落实物理课程育人要求的重要载体，而改进和创新实验教学能够充分发挥课程实践活动的综合育人功能，促进学生学科核心素养的发展.教育工作者应深入解读新课标的要求，通过实践搭建出最优化的实验探究教学过程，从而强化实验教学，实现学生的深度学习，进一步发挥物理实验的育人功能.

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