基于促进初中物理实验教学改革的探索

王新华

(江苏省灌南县初级中学,江苏 灌南 222500)

物理实验教学具有趣味性、科学性以及实用性等特点,能够激发起学生的学习兴趣,促进学生参与物理知识的思考、物理现象的探索.新课改倡导学生自主学习、主动参与、乐于探究,培养学生的综合能力.物理教学的改革重视学生经历物理认知过程,倡导多样化的实验教学方式,促进初中物理实验教学改革,促使学生全面发展,教师需对物理实验教学给予充分关注,提升实验教学水平.

1 初中物理实验教学中存在的问题

1.1 实验条件问题

实验条件问题,主要是指实验材料、实验仪器的数量、质量问题.为了适应初中物理实验教学的需求,中学普遍设置了专门的实验教室,大多数的物理实验,需要在实验教室中应用实验器材完成.因此,教师会安排学生进入实验教室参与实验学习.然而,受到经费、管理等因素的影响,部分实验室中存在着器材质量不佳、数量不足等问题,如物理实验中的消耗性实验材料未能得到及时补充,后续的实验课程就会受到影响.

1.2 学生问题

学生的问题主要包括两个方面.其一,部分学生对于物理实验课程缺乏兴趣.这类学生在实验课堂中表现出态度不积极、不能严格按照实验要求完成物理实验等问题,如果这类学生的数量较多,物理实验教学的氛围就会受到影响.其二,实验课程的教学地点、学习模式等与日常的物理课堂有着显著差异,学生在进入实验室后容易出现注意力不集中、不能遵循课堂秩序要求等问题.

1.3 教师问题

教师的问题主要存在于教学观念与教学行为两个方面.目前,仍旧有部分物理教师存在“重理论轻实验”的观念,对实验教学投入不足,实验教学的教研水平有待提升.例如,在实验教学中教师并未对学生的实验参与过程进行详细记录,也未能定期进行教学总结与实验教学的改进,而是长期采取同一种实验教学模式,这就会影响到实验教学的有效性.在实验教学的教学行为中,某些教师存在着过度引导的问题,这会影响学生的自主思考与自主实践参与.

2 初中物理实验教学改革的意义

在物理学科的发展过程中,物理实验与物理学理论的发展具有同步性,物理实验为物理学理论提供了重要的物质基础,是物理研究的基本方法,也是推动物理学理论发展的重要动力.受到传统教学观念、应试、物质条件等因素的影响,长期以来初中物理教学中存在重视理论教学,对实验教学关注不足的问题[1].物理实验教学的改革,能够促进教师教学与学生学习观念、行为的转变,推动初中物理教学综合水平的提升.另外,当前的物理学科核心素养中,关注物理观念、科学探究、科学思维、科学态度与责任四个维度,物理实验课程更新与改革符合各素养的要求,能够促进学生学科核心素养的提升.

3 促进初中物理实验教学改革的策略

3.1 充分融合现代教育技术

实现初中物理实验教学和信息技术有效整合,不仅是新课改的要求,更是物理教师一直在思考和探究的课题.初中物理教师在实验教学中不但可以通过信息技术诱导学生发现实验问题,还可以利用信息技术直接模拟物理实验,增强实验的可操作性.因此,现代信息教育技术与物理实验的融合,既能够适应教师讲解实验的需求,也可以适应学生的实践需求[2].

第一,教师可以借助于信息技术,呈现实验相关的问题与问题的情境,引导学生参与到问题的思考中.例如,在声音相关知识的学习中,教师需要引导学生通过实验探究声音产生、传播的具体条件.在正式实验开始前,可借助于多媒体设备展示不同类型的声音,要求学生结合声音的情境,推测声音是如何发出与传播的.具体的情境设置如下,在展示自然界声音时,教师可以借助于多媒体播放自然纪录片中蟋蟀鸣叫的声音与画面,要求学生观察蟋蟀在鸣叫时的身体状态.通过多媒体展示,学生可以发现蟋蟀在鸣叫时翅膀振动与声音的发出具有同步性,一旦蟋蟀停止振动翅膀,鸣叫声音也会停止.据此,某学生推测,蟋蟀声音的发出与其翅膀的振动有关.在案例的观察中教师需向学生说明孤证不立的原则,并继续展示青蛙鸣叫的画面,引导学生继续进行猜想、探讨.

第二,在现有的技术水平下,部分物理实验可以通过虚拟实验的模式完成.例如,在实验器材不易得、实验具有危险性、实验难度较高等情况下,教师可以引导学生应用信息学习设备完成虚拟的物理实验.与现实中的实验相比,虚拟实验的操作较为便利,应用时间短且安全性具有保障.例如,在电学知识的学习中,触电实验就具有较高的危险性,教师可选择物理实验模拟软件展示触电实验,并引导学生在教师的指导下完成虚拟实验,教师需说明真实实验状态下的危险性,严禁学生根据虚拟实验的经验自行参与真实实验.

3.2 调整实验教学的引导模式

在传统的物理实验教学中,实验演示会限制学生的实验参与主动性,演示过程是由教师完成的,学生不能实际动手参与其中,仅仅通过观看获得的信息比较有限.为此,教师可将实验演示转化为分组实验,要求学生在小组中参与实验观察的过程,并进行动手实验[3].首先,教师需结合学生的实验能力、物理学习水平等,对学生进行适度的分层,并将不同层次的学生划分入物理小组中,每个小组需由一名实验能力较为出色的学生担任小组长,由组长负责分配实验任务,引导组员完成实验,并记录实验的过程与结果.其次,小组成员需要自行完成实验的过程.学生可通过不断模拟操作,了解实验操作的各类规范要求,提升实验的能力,并逐一完成实践.事实上,这种方式是对课堂实验演示模式的一种合理变形,学习小组的规模相对较小,且小组中学生之间的身份更为平等,组员之间可以自由探讨,共同确定实验的具体操作方案,并由实验能力较为出色的组长进行初步的操作.组长的初步操作,就是学生间的自主演示过程,学生可以更为清晰地观摩到实验演示的过程,也能够充分参与实验的前期思考.最后,各小组的实验过程与实验结果可能存在一定差异,教师可以要求不同小组进行实验演示,通过对比的方式向学生展示实验中可能存在的问题.

3.3 鼓励学生探究实验创新

研究实验创新,能够培养学生的创新思维与动手能力.考虑到初中学生的物理知识水平较为有限,教师可通过师生共创的方式,鼓励学生探究实验创新.

第一,课内实验的创新.物理课程的课内实验受到课程教学内容的限制,实验的设计、实验的形式多年来变化较为有限.就苏教版的物理实验课程设置来看,当前探究性实验的数量有所增加.然而,实验的具体模式仍旧较为固定,学生很少参与到实验设计、实验调整等方面的创新探究.为此,教师可以引导学生就较为简单的物理问题,借助于可用的各类器材,设计物理小实验.在这类小实验中,学生可以自由地选择实验器材,也可以根据自己的疑问设置具体的实验问题,这均属于实验中的创新行为.例如,在浮力相关知识的学习中,某些学生坚持认为处于漂浮状态的木块与处于沉底状态的铁块,其所受的浮力不同,木块受到的浮力更大.为此,教师可以为学生提供弹簧测力计,要求学生自行设计验证实验.

第二,课外实验的创新.物理课内的实验受到课程知识内容限制,可应用的实验器材较为有限.在课外实验中,学生可以根据发散性思维提出物理问题,并应用生活物品设计实验.教师需要向学生强调实验安全、科学的原则,为保证实验的安全学生不得应用危险的实验器材,为保障实验的科学性,需通过重复实验验证实验过程的可复制性[4].例如,在力学知识的学习中,“筷子提米”的生活化实验,就可以作为课外实验.在玻璃杯内装入半杯大米,用筷子竖直插入米中将米压紧,并加入少量水,静待数分钟后提起筷子,玻璃杯会同时被提起.可将该实验作为样本,要求学生设计类似的实验,继续验证力学的理论知识.

3.4 拓展实验教学的功能

首先,在实验教学中需重视实验目的的设置,实验可用于验证、探究或者提供问题.教师需要结合实验的内容,引导学生思考实验应用的目的,在此之前,需通过举例说明的方式,讲述不同类型实验的目的.在明确的实验目的引导下,学生能够更为集中地关注实验中与实验目的关系更为密切的部分.例如,在以验证为目的的实验中,实验的结果是最为关键的,学生会注意把握实验结果的准确性,以确保实验教学的有效性.其次,为了适应学生思考认知的过程,教师可以将实验的目的进行更改,如可将验证目的的实验更改为探究实验,这就可以帮助学生更多地关注实验过程,做好过程的记录.再次,教师还需引导学生进行自主性的实验学习总结.以往的实验学习总结以填写实验报告与教师评价为主,学生按照规定的实验报告内容完成填写,并提交给教师由教师进行评价.学生实验参与的感受,在实验中的发散性思考并不能体现在实验报告当中,这意味着部分学习的成果未能得到关注.为此,可通过附加信息等方式,在实验报告周围增加自己的实验参与感受、提出与实验相关的各类问题,教师评价时,需将这类信息纳入评价考核范围[5].

总之,在初中阶段的物理教学中,教师需结合现状对实验教学进行改革.首先,需借助技术手段促进实验教学的改革,通过融合现代教育技术可以丰富实验的实践方式,为学生思考实验问题提供情境与空间;其次,需重视学生的学习主体地位,调整实验教学的引导模式,由教师演示转化为学生的小组合作实验;再次,在实验教学中教师还需结合不同的实验场景,鼓励学生探究实验创新,可分别参与课内实验创新与课外实验创新;最后,需拓展实验教学的功能,关注实验参与对学生思考的促进作用.