初中物理实验教学在新课程标准下的变革与探索

摘 要：随着新课程标准的实施，初中物理实验教学面临着前所未有的机遇和挑战。新课程标准强调学生核心素养的培养，要求教学方法与时俱进，更加注重实验教学的实用性和探究性。然而，当前的初中物理实验教学存在诸多问题，包括实验内容和形式的滞后、实验教学方法的单一陈旧以及实验条件和设备的不足。为了应对这些挑战，文章提出了一系列变革措施，包括更新实验教学内容和形式、创新实验教学方法和加强实验条件保障。通过这些措施，旨在提高学生的物理实验技能和科学探究能力，进一步促进学生的全面发展。

关键词：初中物理；实验教学；新课程标准；变革与探索

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2024）26-0123-04

物理是一门以实验为基础的学科，实验教学在物理教育中占有极其重要的地位。新课程标准的推出为初中物理实验教学带来了新的要求和挑战，强调培养学生的探究能力和科学态度，以及将知识与实践相结合的重要性。面对这些新要求，传统的实验教学模式已经难以满足现代教育的需求。因此，探索和实施新的实验教学模式和方法，对提升学生的物理学习兴趣、培养其核心素养以及适应未来社会的发展需求具有重大意义。文章通过分析当前初中物理实验教学的状况和存在的问题，提出针对性的改革措施和建议，旨在为初中物理实验教学的变革与探索提供理论支持和实践指导。

一、 新课程标准对实验教学的新要求

新课程标准明确提出了培养学生核心素养的目标，这对实验教学提出了新的要求。首先，实验教学不应仅仅是验证已有知识和公式，更应注重培养学生的科学探究能力、科学思维方式和创新意识。其次，实验教学应当贴近生活实际，体现学科知识与生活经验的联系，培养学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力。最后，实验教学应采用多种形式，包括实物操作实验、虚拟仿真实验、小组探究实验等，激发学生的学习兴趣，提高其学习效率。

二、 实验教学变革的必要性

伴随新课程理念的实施，实验教学亟须革新。传统的验证性实验教学模式已经不能满足新课程标准的要求，很容易使学生产生厌学情绪，削弱学习积极性。同时，社会发展对学生能力素质提出了更高的要求，单一的实验教学方式也难以培养学生综合运用知识的能力。此外，信息技术的发展为实验教学提供了新的教学手段，如果教学形式停留在传统层面，也会与时代发展格格不入。因此，顺应新形势，主动革新实验教学模式已经刻不容缓。

三、 初中物理实验教学现状及问题分析

（一）实验教学内容及形式滞后

目前，初中物理实验教学内容大多停留在验证定律、公式层面，缺乏联系生活实际的实验项目，没有很好地体现学科知识与生活经验的融合。实验形式也相对单一，以教师演示和学生操作为主，很少涉及探究式、虚拟仿真等新型实验形式，不利于激发学生主动探究的学习兴趣和创新思维。

（二）实验教学方法单一陈旧

初中物理实验教学大多采用“演示—操作—复述”的传统模式，教师主导色彩浓厚，学生处于被动接受的地位，很少有机会自主提出问题、设计方案、分析讨论。教学评价也过于注重结果，忽视了实验过程。这种单一的教学方法，很难培养学生的实践探究能力、协作能力、创新思维等核心素养。

（三）实验条件和设备不足

不少中学由于经费投入有限，物理实验室建设滞后，实验设备陈旧、种类有限，很多新颖探究性实验无法开展。有些学校利用多媒体等现代教学手段开展虚拟仿真实验的条件也不太理想。这无疑会在一定程度上制约实验教学改革的深入推进。

四、 初中物理实验教学变革的主要举措

（一）更新实验教学内容和形式

1. 体现课程核心素养

为了契合新课程标准的要求，实验教学内容必须注重培养学生的核心素养，特别是科学探究实践能力和创新意识。具体来说，实验项目不应仅停留在验证定律层面，而是要更多地设置开放性探究实验，允许学生自主提出问题、设计方案、分析数据、得出结论，真正体会科学探究的全过程。例如，在学习“力和运动”相关内容时，可以设置“用弹力测量物体的质量”的探究实验，引导学生围绕相关变量和测量方法等自主开展探究。实验教学还应注重培养学生的科学思维方式。实验过程中，教师应引导学生运用比较、分析、归纳、类比、建模等科学思维方式去认识问题、分析问题、解决问题，避免仅停留在操作层面。比如在研究“分子热运动”的实验中，可以让学生绘制分子运动模型图，培养建模思维。创新意识和实践能力也是实验教学所需侧重培养的核心素养。可以增设一些设计性、创新性的实验项目，引导学生动手实践，提出创新想法，培养创新精神。比如在声学实验中，可以让学生根据共振原理自行设计制作一种乐器模型。

2. 融入生活情境

新课程标准倡导学科知识与生活实际相结合，因此实验教学内容也应该体现这一理念，努力贴近学生生活，增强学习的自觉性和内驱力。一方面，可以精选一些生活化的实验项目，如研究扑克牌、皮球等日常物品的运动状态，探究热水壶、冰箱等家用电器的热学原理，分析自行车、游乐设施等应用力学知识的案例。另一方面，应注重在实验教学过程中渗透生活情景和实例，让实验问题情境化、探究过程生活化、实验现象具象化。比如在学习“压强”时，不仅要做压强实验，还可以结合水底潜水、热气球升空等生活情景，引导学生思考压强在生活中的应用；在研究“能量”时，不仅要做能量守恒定律实验，还可以联系健身运动、家庭节能等实例，培养学生应用所学知识分析问题的能力。

3. 采用多种实验形式

单一的实验形式难以激发学生的学习兴趣，因此要采用多种实验形式，以更好地契合不同学生的认知特点。首先，可以在传统实物操作实验的基础上，积极引入虚拟仿真实验。借助多媒体技术，学生可以在虚拟环境中开展无法在实验室进行的实验，或是事先进行预演练习。比如在学习“光”时，可以先通过虚拟仿真了解光线在不同介质中的传播规律，为后续实物实验做好准备。其次，要大力推行探究式实验教学，提高学生的参与度。教师在开展实验前应明确提出探究问题，允许学生自主操作、探索规律、分析现象。在一定程度上，还可以让学生自行选择探究课题，设计实验方案，全面参与科学探究全过程。比如在研究“相对论简介”时，可以让不同小组围绕“相对性原理是否矛盾”等课题进行自主探究。最后，要发挥小组合作的作用，培养学生的协作意识和团队精神。实验教学中，适当安排小组活动，让学生在分工协作、互帮互助中提高实践能力。比如在研究“动能和机械能守恒”时，可将学生分成几个小组，分别承担设计方案、搭建装置、记录数据、分析结论等任务，进行团队合作探究。通过多种形式的实验教学，可以更好地激发学生的学习兴趣，实现知识、能力、情感、态度的有机统一。

（二）创新实验教学方法

1. 探究式实验教学

探究式实验教学是一种以学生为主体、以探究为核心的教学模式，有利于激发学生的学习主动性，培养科学探究意识和创新思维。具体操作上，教师应当在实验前明确提出探究性问题，鼓励学生自主思考、查阅资料、设计方案，然后根据自己的方案开展实验操作。在实验过程中，教师不应过多指导，而应给予学生自主探索的空间，让他们遇到疑惑、反思纠正、总结规律。比如在学习“动能和动量”时，教师可以先引导学生观察日常生活中的各种运动现象，诸如台球、跳水等，然后抛出问题。教师适时对实验过程予以点评，启发式指导。这种教学方式较好地体现了“学生主导—教师引领—师生互动”的实践探究过程，符合发现学习的理念，有利于培养学生主动学习、勇于质疑、善于探索的品质，使学生在实践中掌握科学方法和创新意识。

2. 虚拟仿真实验教学

伴随现代教育技术的发展，虚拟仿真实验教学应运而生，为实验教学增添了全新的教学形式。虚拟仿真实验是借助计算机多媒体技术，在虚拟空间中模拟物理现象和过程。相比传统实验，它无须大量实验器材，成本较低；同时操作灵活，易于模拟一些危险性强或者条件苛刻的实验；而且便于即时显示实验数据和运算结果。例如，在学习“液体压强”时，可以通过虚拟仿真先观察液体压强与液面高度、液体密度的关系。学生可以自由控制参数变化，观察压强计读数的变化，加深对压强公式的理解。在此基础上再开展液体压强的实物实验，虚实结合使知识内化和迁移转化更为有效。虚拟仿真实验还可与探究式实验教学相结合，鼓励学生自主设计虚拟实验方案，培养科学探究能力。比如在学习“图像原理”时，教师可以给出研究主题，让学生自行在虚拟环境中布置光源、透镜、屏幕等器材，调节相关参数，探究影响成像质量的因素。当然，虚拟实验也有一定局限性，难以完全替代实物操作，因此应合理安排虚实结合，发挥不同实验形式的优势。

3. 小组合作实验教学

小组合作实验教学是指学生分成若干小组，以小组为单位开展实验探究活动。小组成员可以分工合作，相互启发、共同探讨，最终完成实验任务。这种教学方式有利于培养学生的团队协作意识，提高交流表达和人际沟通的能力。同时小组内行为互助、思维互鉴，有助于深化思维，达到事半功倍的效果。具体实施时，教师可以先将课题或实验项目下发到小组，由小组自行分工、讨论制订方案。如果是实物操作实验，成员可以分工操作装置、观察现象、记录数据等；虚拟仿真实验时，则可以分工控制参数、描述现象、分析数据、作图呈现等。小组探究过程中，成员应当积极交流想法，协作讨论分析，最后总结归纳实验结果。在小组活动结束后，教师可以组织小组代表进行实验交流，各小组相互评价，促进思想碰撞，增进相互了解。教师也要及时对学生产生的疑惑予以解答和点拨，使学生真正掌握知识重点和科学的探究方法。小组合作实验有利于增强学生的团队协作能力、沟通表达能力。与此同时，通过互帮互学，也有助于培养学生的自主学习能力、批判思维能力。小组内部分工协作、小组间思维交锋，从不同角度切实把握知识要点，真正做到活学活用。

（三）加强实验条件保障

1. 完善实验室建设

实验室是开展实验教学的重要硬件保障，因此必须加大投入力度，全面完善实验室建设。首先，实验室的基础设施需要达标，满足实验教学的基本需求，包括供电、供气、消防、网络、采光、通风等设施的配套完善。其次，实验室的空间布局要合理规划，区分不同功能区域，如实验操作区、教师演示区、计算机区、样品柜区等，确保教学有序开展。此外，实验室内的环境氛围也不可忽视。可以运用一些设计手法，打造一个安全、舒适、有科学气息的空间，营造良好的学习环境。比如在实验室内部布置一些科学展品、励志标语等，激发学生的学习兴趣；在外部区域设置一些自然景观、充足采光，使学生在轻松愉悦的环境中开展学习。同时，我们也要高度重视实验室的安全防范。既要在硬件设施上达标，做好防火、防爆、防毒、通风、供电等安全措施，确保实验教学环境安全可靠；又要对学生加强安全教育，在教学过程中督促学生遵守操作规程，增强安全防范意识，保障师生人身安全。只有这样，实验教学活动才能顺利高效地开展。

2. 更新实验设备

随着科学技术的发展和新课程改革的深入，物理学科的内容和要求也在不断更新，实验设备自然也要与时俱进、及时更新换代。一方面，要根据教学大纲，适时添置一些全新的实验设备，满足新增加的实验项目需求，如声学、电磁学等方面的仪器设备。另一方面，要对现有陈旧设备予以更新换代，提高精度、扩大量程、增强功能。比如更换一些高精度的测量仪器，添置可编程控制的智能化设备等，为探究式实验创造良好条件。除了更新设备种类，设备的数量也要适当增加。要确保每个小组都能配备完整的设备，避免出现“有的设备几个组抢占”的现象，影响实验教学的正常进行。特别是在推行小组合作探究式实验后，设备配备量更应与小组数量相适应。对一些常用的基本实验设备，应当适量备足，避免长期分组使用。此外，还要兼顾实验设备和虚拟仿真设备的配备，促进不同实验教学形式的融合发展。比如配置一些仿真实验软硬件系统，搭建虚拟实验平台，为虚拟仿真实验教学创造必要条件。

3. 开发实验资源库

随着信息技术的日新月异，构建实验资源库已经成为实验教学改革不可或缺的重要内容。实验资源库主要包括实验视频资源、实验软件资源、实验素材资源等。这些资源可以广泛应用于探究式实验、虚拟仿真实验、翻转课堂等新型教学模式中，大幅提升实验教学的趣味性和有效性。实验视频资源可以对实验全过程实行清晰记录，并附带相关说明、实验数据统计、思考评析等，形成系统的实验课程录像。学生可以借助这些视频资源随时随地进行预习和复习，提高自主学习的能力。比如某些探究性和危险性较高的实验，学生可以先通过观看视频对实验步骤和注意事项有所了解，再在课堂上与同伴互动开展实践操作。实验软件资源则主要用于虚拟仿真实验教学。可以开发一些仿真软件系统，例如力学实验仿真软件、光学实验仿真软件等。这些软件不仅图像效果逼真，操作灵活，而且可以将实验数据和运算结果及时呈现，便于分析和探究。学生可以根据探究需求灵活调节参数，加深对实验的理解。实验素材资源主要包括文字、图像、音视频等各类实验相关素材，可用于教师制作教学课件、学生制作实验报告或探究总结等。通过集中收集、系统整理，构建实验素材库，师生便可以根据需要调用和使用，以更好地开展实验教学的各个环节。通过构建实验资源库，不仅可以推动虚拟实验和探究式实验的开展，还为实物实验教学插上信息化的翅膀，实现了实验教学的现代化和智能化，必将进一步深化实验教学改革。

五、 结论

在新课程标准的指引下，初中物理实验教学面临着深刻的变革。这一变革旨在通过更新教学内容和形式、创新教学方法以及加强实验条件保障，来应对传统实验教学中存在的问题，从而更好地培养学生的科学探究能力和核心素养。通过实施这些措施，不仅可以激发学生对物理学习的兴趣和热情，还可以提高他们解决实际问题的能力，为他们的全面发展打下坚实的基础。初中物理实验教学的变革与探索是一个长期且复杂的过程，需要持续的努力和创新。只有这样，我们才能在新课程标准的指引下，真正实现物理实验教学的现代化，培养出更多具有创新精神和实践能力的未来人才。

参考文献：

［1］张伟东.在新课程标准下提高初中物理实验课堂教学质量的几点策略［J］.数理化学习：教研版，2012（6）：27-28.

［2］李景福.新课改下初中物理实验教学改革探索［J］.数理化解题研究：初中版，2017（5）：58.

［3］胡倩.试论新课改下初中物理实验教学的改进与创新［J］.广西物理，2023，44（1）：118-120.

［4］张勤学.新课改下初中物理实验教学的改进与创新［J］.试题与研究：高考版，2020（4）：184.

［5］龚从荣.新课程背景下的初中物理实验教学改革探索［J］.新教育时代电子杂志（教师版），2018（48）：110.

［6］姜天义.新课程标准下农村初中物理实验教学初探［J］.中国现代教育装备，2008（11）：136-137.

作者简介：沈庆华（1984～），男，汉族，江苏高邮人，苏州大学高邮实验学校，研究方向：初中物理教学。