初中物理实验教学中学生操作能力的培养

陆秀丽

【摘要】素质教育对初中物理实验教学的有效性提出了更高要求，教师讲授理论知识的同时，要注重学生实践操作能力等学科核心素养的发展，以此促进学生的全面发展.教师将培育素养的任务贯穿教学的全程，通过课前自主设计小实验进行预习，课上指导学生有效进行实验操作，课后实验创新改革等教学措施，潜移默化地发展学生的知识技能，达到预期的教学效果.

【关键词】初中物理；实验教学；培养策略

初中物理知识复杂繁琐，通过实验操作可直观理解抽象的物理理论和思想.但传统灌输式的教法，学生接触实验操作和研究的机会和时间少，学生处于被动学习地位，学习效果不尽理想.在物理实验教学中注重发展学生的实践操作能力，让学生在实践活动中解放双手和头脑，尤其是课内外的整合，更利于解放学生的思想和时间，发展学生高阶思维的同时，加深其对所学知识的理解和记忆，从而丰富学生的学习体验和收获.

1 课前指导学生通过自主小实验进行预习

以往粗读教材找出新旧知识关联点、明确本节重难点内容等学习方式，学习预习兴趣低，学生被动和形式化地完成预习任务，俨然不能满足新课改和素质教育的要求，还需优化预习指导模式，让学生养成良好的预习习惯，促使发展学生操作能力的教学目的得以落地.实施自主小实验的学习方式，学生在预习中完成设计小实验的学习任务，会激发学生自主探究理论知识的积极性，发展学生对问题的分析和解决等能力，学生专心听课上教师的精讲，更利于减小学习的压力和难度，确保课上的深度学习.

例如 在学习“质量”的相关内容时，教师为了让学生了解质量是物质的属性，不随着状态和形状及位置的变化而改变，设计课前实验，包括：分别在院子里和屋子里测量小石块的质量；测量橡皮泥的质量，将其捏成其他形状再测一次；测量一碗水的质量，将其放在冰箱冷冻后再测一次.

教师在预习阶段布置小实验的操作任务，要求学生规范实施和记录实验现象，契合初中生物理实验能力不足的学情特点.

例如 讲解“声音”的相关内容时，教师课前利用微课方式讲解重难点知识，在课前预习的跟踪训练环节，布置探究音调的影响因素的预习小实验任务，让学生思考“音调高低除了受发声体的长短因素影响，还与哪些影响因素有关”的问题，教师给予适当的提示，学生自主设计小实验，观察实验现象，线上讨论得出完整性的结论.课上学生展示自主设计的实验，如用芦苇叶做成的哨子、用嘴吹不同大小的水瓶等.

又如，在学习“电流与电压关系”的相关内容时，教师在课前预习的环节，讲解生活中手电筒等电子设备的相关知识点，在实验设计的环节，师生构建学习共同体，教师引导学生利用器材展开自行研究，通过小实验的操作和观察，得出导体中的电流随着导体两端电压的增大而增大的结论.学生根据预习阶段的实验学习体验，课上学习电阻与温度之间关系等相关内容的理解更加容易.

课前设计小实验的预习方式，转变了学生以往的学习观念，即认为物理是一门实验学科，只需課上认真听讲即可，观察教师演示的实验，背下来实验现象即可，无须提前预习.学生课前观察实验结果，深刻体会到了物理实验的神秘感和趣味性及科学性，尤其是学生在教师的指导下自主设计实验，利于发展学生的发散思维，提高预习的针对性，可强化学生的归纳总结和观察发现、动手操作等素质能力.学生经过设计小实验，经历概念和规律形成的认知过程，利于学生建立完整的知识结构体系.利用实验取代阅读预习的方式，学生预习的执行力和学习的兴趣度更强，实验现象和结果相对形象，便于学生理解抽象的物理知识，契合陶行知的六大解放思想等现代化教学理念.

2 课前指导学生通过实验操作展开合作探究

2.1 创新实验演示方法

教师创新初中物理实验的演示方法，可集中学生的注意力，保证良好的实验效果，活跃课堂氛围，有助于学生更好地完成实验操作.

例如 在学习“浮力”的相关内容时，教师组织学生围绕浮力产生的原因展开探究实验操作.教师利用乒乓球、可乐瓶、水等实验道具演示实验，教师将剪去底部的可乐瓶倒置，往可乐瓶中放入乒乓球并倒水，会发现乒乓球浮起来.让学生思考乒乓球浮起来的原因，鼓励学生各抒己见.学生发表自己的见解后，教师总结原因和结论，让学生通过实验了解浮力产生的原因.

除此之外，教师可通过课上实验的有效失败，让学生了解实验细节.

例如 学生对凸透镜和光屏中心、火焰中心处于同一高度与处于同一直线的理解片面，究其原因在于学生空间思维缺乏，无法区分同一直线和同一高度的不同.学生在实验操作中，经历了移动烛焰后，无法在光屏中央承接清晰像的失败后，多次调节和反复操作后发现，唯有三者处于同一高度，才能够达到理想的效果，认识到同一直线和同一高度的明显差异.

2.2 分组实验操作

教师在课上采取小组实验操作的学习方式，突出学生学习的主体地位，让学生在实际操作和合作探究中构建理论和认知.教师明确把握分组实验的开展流程，包括小组设计实验方案，明确实验操作注意事项和实施要点，派代表展示实验成果，学生自评和互评等.教师加强指导和启发，从以往的主导者角色，逐步向组织者和点拨者等角色过渡，辅助学生的自主学习和探究总结.

例如 在学习“平面镜”的相关内容时，教师介绍平面镜成像的生活现象，围绕学生认为平面镜成像会随着距离的不断变化而发生同步变化的错误观点，引导学生采取小组合作学习方式，展开分组实验操作学习.小组合理设计实验方案和操作步骤，包括将书本放在平面镜一侧，观察平面镜成像等步骤.学生在实验操作中，发现距离出现变化时，平面镜成像也会出现改变，负责观察的学生来到平面镜与课本中间时，发现书本位置移动，看到平面镜中的“像”与实物大小完全相同.最终在小组的讨论交流中，得出平面镜成像的大小保持不变的正确结论.小组合作可培养学生的团队协作意识和动手能力，发展学生的物理思维，学生经历概念形成的过程，可纠正从生活经验中得到的错误前概念，对知识的理解记忆更加深刻.

2.3 信息化虚拟实验操作

现代教育技术与物理实验教学的整合，可利用信息技术模拟实验，多媒体屏幕上放大实验操作步骤和实验现象，可让学生获得直观的学习体验，确保了实验教学的安全可靠性.学生的任何实验疑惑或创新观点等，都可以借助电子白板强大的功能去演示操作和验证，切实强化了学生课上学习的主人翁意识.

例如 在学习“光的折射”的相关内容时，为了让学生明确物理定义，可绘制并准确读取光路图，了解镜面反射与漫反射.教师可利用软件展开虚拟实验，实现教学内容与现代教育技术的有机整合.教师在实验前指导学生设计实验，掌握软件的使用方法，明确虚拟实验的具体操作，鼓励学生展开数字化的实验操作和学习.根据实验结果数据，分析和总结光的反射规律知识.

3 课后指导学生通过改进实验巩固知识

3.1 思考和改进实验

针对教材中实验现象不明显或不好操作的实验，课后可引导学生进行实验的思考和改进.

例如 “音调”实验的“纸片划过木梳”“橡皮筋振动”等操作，旨在让学生感受音调高低，了解音调高低与振动之间的关系.

又如，“压缩体积，乙醚液化”的实验，常温下只靠拉开活塞，难以实现液态乙醚全部消失，压缩体积气态乙醚液化后，分布注射器筒壁，实验现象不理想，学生观察不直观形象.可借助透明外壳打火机与充气罐改造教材中的实验器材，打火与充气罐的位置合理调节，打火机充气，学生可直观看到内部气体压缩后液化的现象，自然而然地想到液化气罐的灌入情景.

再如，物体沉浮的实验，教材中清水中加盐会让已沉底鸡蛋上浮的实验操作，可用彩色气球中注满盐水，通过调节烧杯中的盐水浓度去演示该实验现象.气球有密度不变、颜色鲜艳和坚韧不易破等特点，相对于鸡蛋的实验器材，气球的实验效果更加理想.如马德堡半球实验的阅读课，课后组织学生模拟马德堡半球实验，让学生通过对球形铁制品的操作，带到有浓厚传奇色彩的历史氛围中.如“内能转化为机械能”的实验，按照教师的实验设计，当瓶塞跳起时，瓶内出现白雾，说明物体对外做功，内能减少，温度降低.但实际操作中，影响实验现象的因素较多，如瓶内水的蒸发量不足，瓶内空气中水蒸气少，导致瓶内出现白雾的实验现象并不明显，学生观察不直观.在实验改进中，可利用乙醚或酒精取代瓶内的水，借助乙醚或酒精的蒸发特质，将瓶塞挑起时，瓶内会冒出浓浓的白雾，实验效果理想.

3.2 实验创新设计

过于抽象或难度较大的实验，可通过课后的创新实验设计，帮助学生巩固和复习课上所学的知识内容.

例如 判别静摩擦力方向的实验，学生课上理解难度较大，课后教师引导学生创新设计实验，将两只鞋刷的刷毛相对地叠放在粗糙的台面上，水平推上面的一只鞋刷，发现上下物体间刷毛形变的方向相反，以此建立摩擦力的表象思维的模型，形象地理解抽象的物理知识.

又如，热效应实验的创新设计，本着直观明了和生动简洁、简单易做和有效时效性等原则，用一段电阻丝绕成螺旋状，在螺旋导线中放置火柴，接通电路后发现火柴迅速燃烧.如在两块木块的两侧装上弹簧测力计，在粗糙的水平桌面上对拉，演示拔河胜负的决定因素，学生发现中间一对弹簧测力计示数相等，让学生意识到彼此给予对方的作用力不是拔河胜负的决定因素，从而转变思考方向，分析木块的受力情况，了解木块整体移动的物理本质.如利用封闭的薄壁烧瓶放入水中，可制作成空气凸透镜，经过的平行光线，会向相反的现象发散，帮助学生直观了解光在不同媒质之间传播的折射规律.教师在课后鼓励学生利用生活用品和自制教具，创新设计教材中的实验，切实發展学生的实验操作能力和创新思维等.

3.3 课后实验活动

课后的时间充足，可采取课外实践活动的方式补充课上的物理实验教学，尤其是用时较长的观察实验，无法课上完成的实验教学，都可以在课后进行.初中物理受实验条件的限制，部分实验无法课上演示和操作，可在课后组织学生在科技馆等场所，让学生在教师和专业人士的指导下展开实验操作和观察，认真记录实验数据，仔细观察实验现象，发展学生的自主学习能力.教师将学生的课后实验操作成果，发送到网络平台，接受师生和专业物理学者的评价和鼓励及补充，让学生的实验操作方案更加完善，实验操作流程更加严谨.教师将学生的实验操作成果整理至资料库内，作为实验教学的宝贵参照素材，切实让学生意识到实验操作和动脑思考的价值意义.

4 结语

教师在初中物理实验教学中，可通过课前小实验设计预习和课上分组实验、课后创新改造实验等措施，有效发展学生的操作能力，帮助学生理解抽象晦涩的物理知识，促进学生独立思考能力等学科核心素养的发展.

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