初中物理實驗教學優化策略探析

趙春燕

【摘要】本文以魯科版九年級上冊物理教材電學部分的典型物理實驗教學為例，探討分析在學科核心素養理念下，對演示性物理實驗、測量性物理實驗、驗證性物理實驗及探究性物理實驗進行優化及完善的策略方法，意在以初中物理實驗及教學模式的革新為支點，推動義務教育物理課程的教學改革，全面促進立德樹人根本任務的落地.

【關鍵詞】初中物理；物理實驗；實驗教學

電學，是九年級學生在初中物理課程學習中所需掌握與理解的核心內容，在促進學生物理學習能力進階，推動學生物理核心素養等方面上有突出的現實意義.《義務教育物理課程標準（2022年版）》（下稱《物理課標》）在“課程內容”中更是將“用電流表、電壓表測量電流、電壓、電阻”“探究電流與電壓、電阻關系”等電學實驗定位為中學生必做物理實驗.鑒于此，本文便以中學物理電學部分實驗教學為例，對行之有效的優化革新方法展開探析，望能為處于教學一線的初中物理教師帶去重構物理實驗教學模式的啟發與借鑒.

1 發掘微課技術智慧，理實結合，優化演示性實驗

演示性物理實驗是一種讓學生以觀察為主要學習方式的物理實驗類型.在誘發學生物理學習動機、提高學生課堂參與度、激發學生求知欲與好奇心等方面有積極作用.在核心素養導向下，優化初中物理演示性實驗教學時，教師可充分借助微課等現代信息化教學技術的直觀形象優勢，將肉眼較難觀察到的實驗現象以更為立體與真實的方式呈現到學生眼前，在吸引學生注意力、調動學生多重感官的同時，激發學生對未知的好奇及渴求，促進學生對抽象、晦澀物理概念的高效建構.

例如 以魯科版九年級上冊物理教材（以下簡稱“魯科版物理教材”）為例，在“電流和電路”一課中，以演示性物理實驗“電荷的定向移動”引導學生學習新知、建構“電流”“電流方向”等關鍵物理電學概念時，初中物理教師就可利用微課教學技術將該物理演示性實驗以更為清晰、直觀與立體的形式呈現給學生，以其中驗電器A與B金屬箔張開角度的變化激起學生的求知欲與物理學習興趣.

首先，初中物理教師可為學生提供驗電器實物，讓學生在課堂中傳閱觀察、觀看驗電器的構造，即上部有一與金屬桿相連的金屬球，金屬球穿過橡皮塞，其下端懸掛兩片極薄的金屬箔，金屬桿的下端與金屬箔被封裝在玻璃瓶中.而在學生細致觀察驗電器構造時，教師則可將驗電器的工作原理繪聲繪色地講述給學生，使學生在觀察驗電器構造、觸摸觸碰驗電器結構的過程中，通過細致聆聽教師的說明，認識到：驗電器是一種能夠檢測物體是否帶電和粗略估計帶電量大小的儀器，其工作原理為同種電荷相互排斥，驗電器的金屬箔會自動分開，張成一定角度，可根據兩片金屬箔張開的角度粗略估計物體帶電量，從而為解釋、演示實驗現象，總結歸納演示實驗結論打好基礎.

其次，初中物理教師可緊隨其后地利用微課為學生播放“電荷的定向移動”演示實驗視頻，并運用“放大鏡”“倍速播放”“暫停”等功能，將視頻中“帶電的驗電器A與不帶電的驗電器B在被金屬桿相連后，驗電器A的金屬箔張開角度逐漸變小，驗電器B的金屬箔逐漸張開”這一現象以更為直觀、具體的形式呈現給學生，引發學生對其中電荷移動情況的分析探討，即根據驗電器A金屬箔張開可知，驗電器A帶電；根據驗電器B金屬箔閉合可知，驗電器B不帶電.而在用金屬桿連接兩個驗電器上端金屬球后，驗電器A金屬箔張開角度逐漸變小，驗電器B金屬箔張開角度逐漸變大，可以感知到有電荷通過金屬桿從驗電器A流向到了驗電器B，形成了短暫的電流.

最后，初中物理教師可立足學生的實驗觀察發現，因勢利導地向學生滲透簡易電路中電流的移動方向，讓學生在一邊觀察一邊傾聽的過程中，自然而然地完成對“電流”“正電荷定向移動方向是電流方向”等物理電學基本概念的建構與理解認識，進而在直觀形象演示性物理實驗現象的推動下實現深度物理學習與精準的概念建構.

2 開發情境導學作用，寓教于樂，優化測量性實驗

測量性物理實驗是中學物理課程中極為重要與關鍵的實驗類型，直接作用著學生實驗用具操作能力、實驗方案設計能力與數據收集解釋能力的發展提升.相較于其他物理實驗類型，測量性物理實驗的開放性與自由度相對較低，需要初中學生嚴格遵循物理實驗原則與測量工具的規范使用方法進行動手操作.因此，在學科核心素養視域下優化改進初中物理測量性實驗教學形式時，教師就可以以增強測量性實驗對學生吸引力為切入點，合理運用情境教學法將能夠有效調動學生積極物理學習情緒與興趣熱情的趣味元素融入測量性物理實驗之中，以此來有效緩解學生對物理實驗的排斥及抵觸，推動寓教于樂理念的落地.

例如 在魯科版物理教材“電流的測量”一課教學中，引導組織學生展開“用電流表測電流”物理實驗活動時，教師可以將對電流表規范使用情況作為劃分學生層次的重要依據，將其劃分為基礎層、發展層與進階層三個層次，并按照基∶發∶進=2∶3∶2的比例組建物理實驗小組，確保學生能夠在實際動手測量中與組員緊密配合和團結協作.

而在科學劃分實驗小組之后，初中物理教師就可關聯學生現實生活經驗，為學生創設“我們是專業電工團隊！”的角色扮演教學情境，并利用多媒體教學設備將電工規范使用電流表測量家庭住宅、辦公樓以及大型商場等場所電路電流的情形呈現出來，增強學生角色扮演代入感的同時，向學生滲透一絲不茍、精益求精的工匠精神，驅使各個學習小組嚴格遵循電工工作規章制度（電流表的規范使用方法）展開本次測量性物理實驗活動.

在這一過程中，學生能夠在團隊（物理實驗小組）的密切配合與互動協作中，把握正確規范使用指針式電流表的五個“必須”：必須在使用電流表前“調零”；必須讓電流從電流表標有“+”的接線柱流進去，從標有“－”的接線柱流出來；必須讓電流表和被測用電器串聯；必須保證電流表不直接連到電源兩極；必須以正確的方式讀電流表示數.在測量性物理實驗操作過程中，模擬還原生活中電工一絲不茍的工作態度與安全用電規范時，學生也會對工匠精神、嚴謹求真的科學態度形成更為真切及深刻的認知體會，從而得到物理核心素養及科學素養的協調發展.

3 重視問題意識培養，授之以漁，優化驗證性實驗

驗證性物理實驗，是以驗證已知物理原理、規律及定理為主要內容的實驗形式.在驗證性物理實驗中，學生既需要對既定的科學事實進行批判性質疑，同時也需要立足自身的猜想假設，設計出契合實驗目的、要求與科學的實驗方案.因此，可以說驗證性物理實驗是初中物理課程教學中進階學生科學思維能力、樹立學生嚴謹科學態度與發展發育學生實驗設計能力的最佳渠道.但由于初中學生的認知能力、思維能力尚處低階到高階的過渡轉化階段，這就使得絕大多數的青少年學生在驗證性物理實驗中，往往不能對既定物理原理、科學事實發出有理有據的質疑批判.

基于這一認識，初中物理教師在學科核心素養視域下開展優化驗證性物理實驗教學工作時，就可對問題導學法的思維引領、思維發散作用進行深度開發，通過向學生提出具有深刻探究價值核心教學問題的形式，促進學生的思維碰撞，激發開化學生的潛在智能，并將規范合理的實驗方法、探究策略以內隱的形式嵌入教學問題之中，讓學生在問題的引導及推動下形成較好的問題意識，學會用正確有效的實驗方法進行驗證及推理.

例如 在魯科版物理教材“歐姆定律及其應用”一課教學中，在學生通過學習物理理論知識內容，理解認識歐姆定律的實質為I=UR，即導體中的電流導體與導體兩端電壓成正比，與導體的電阻成反比后，初中物理教師便可立足于此，向學生提出核心教學問題“聯系已有物理電學學習經驗與電學實踐經驗，你們認為歐姆定律一定是正確的嗎？對于導體中電流與電壓、電阻的關系，你們有什么不同的見解或觀點？”活躍發散學生的思維，驅使學生主動關聯原有物理學習經驗對歐姆定律提出基于事實證據的批判質疑，如認為導體中的電流與導體兩端電壓成反比，與導體電阻成正比等等.

4 突出任務驅動優勢，合作學習，優化探究性實驗

探究性物理實驗，是最能夠體現出物理課程實踐性、綜合性特點的實驗類型，在發展提升學生物理核心素養，進階鍛煉學生科學探究能力等方面有無可替代的重要作用.在核心素養視域下的初中物理探究性實驗教學中，教師可采用“任務驅動+小組合作學習”的組合教學模式對其進行優化與改進，在充分突出學生實驗操作、科學探究的主體作用的基礎上，使其通過積極參與探究性物理實驗學會學習、學會合作，并真實體會到物理研究是建立在觀察和實驗基礎之上的創造性工程，形成與發展面向未來社會、滿足個人全面發展、終身發展需要的品格、能力及價值觀.

例如 在魯科版初中物理教材“探究串、并聯電路中電流的規律”一課的實驗教學中，教師可嚴格遵循“組間同質，組內異質”的分組原則劃分學習小組，并為各個學習小組布置如下驅動型學習任務.

任務1 根據串、并聯電路的特點，繪制電路圖.并根據電路圖，利用開關、導線、電池與兩只小燈泡搭建串、并聯電路，對串、并聯電路中各點電流的大小提出基于事實證據的科學假設.

任務2 綜合應用控制變量法、實驗推理法、比值定義法等方法設計物理實驗方案.

任務3 解釋分析實驗數據，總結歸納實驗結論，以公式的形式簡潔明了地表示出串、并聯電路中電流的規律.

以如此方式對中學物理探究性實驗教學模式進行優化，不僅能夠有效驅動初中學生物理學習方式的變革，學生在以小組合作的形式依次推進指向實驗裝置搭建、實驗方案設計與實驗結論總結的學習任務時，學生的問題解決能力、合作學習能力及實驗探究能力也會得到應有的鍛煉提升.

5 結語

總而言之，在學科核心素養導向下優化初中物理實驗教學，教師可在充分把握不同教學主題下演示性、測量性、驗證性及探究性物理實驗特點的基礎上，將更為先進、更具智慧的現代教育手段、理念思想及技術方法融入學生的物理實驗學習過程之中，在促使學生以多種學習方式、探究方式展開科學探究活動、動手操作活動及創新實踐活動的同時，為其物理核心素養與科學素養的協調發展、整體提升助力.

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