新課程背景下初中物理實驗教學(xué)有效性的研究

楊軍梅 上海市松江二中（集團(tuán)）初級中學(xué)

“授人以魚，不如授人以漁。”學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)并非學(xué)生被動地接受教師所授予的知識，而是主動去構(gòu)建屬于其自身已有的知識和經(jīng)驗。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》指出：“通過物理實驗建構(gòu)物理概念，深化對物理規(guī)律的認(rèn)識，根據(jù)所學(xué)知識解決現(xiàn)實中的簡單問題。”眾所周知，物理學(xué)作為一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，其是觀察、實驗和科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，物理教學(xué)活動在開展的過程中，就應(yīng)以實驗為依據(jù)，通過實驗活動的開展來檢測理論知識的真實性和有效性。實驗活動的開展，不僅可以直觀呈現(xiàn)整個物理過程或物理規(guī)律，還能促進(jìn)物理教學(xué)活動的高質(zhì)量發(fā)展。本文針對如何提高初中物理實驗教學(xué)的有效性展開具體的分析與討論。

一、初中物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

（一）“墨守成規(guī)”的實驗教學(xué)方式

合理的教學(xué)方式直接決定實驗教學(xué)的質(zhì)量和高度。目前，初中階段教師主要通過視頻播放和演示實驗完成物理實驗教學(xué)。其中，視頻課程教學(xué)借助多媒體信息手段，在學(xué)生面前直觀、動態(tài)、真實地展現(xiàn)實驗過程。使用視頻播放可以節(jié)約時間和空間成本，且具有可重復(fù)性，提高教學(xué)效率。但是長此以往，將降低學(xué)生科學(xué)探究的欲望。物理是一門“動手”的實驗學(xué)科，只有學(xué)生親身接觸了實驗，才能真正感受到、學(xué)習(xí)到其中的物理規(guī)律。實驗教學(xué)中存在一些難度較高或者危險系數(shù)較高的實驗，可選擇通過視頻播放的方式進(jìn)行教學(xué)。

演示實驗是一種較為直觀的課堂實驗教學(xué)方式，也是絕大部分教師采用的手段。通過演示實驗，學(xué)生可以直觀且較為真實的驗證所學(xué)內(nèi)容。在演示實驗中，教師扮演的是演員的身份，而學(xué)生始終扮演著觀眾的角色。長期以“演示實驗”為主的教學(xué)，將會降低學(xué)生的動手能力以及自主探究能力，且逐漸喪失對新事物的好奇心與研究力。

（二）“屆屆相傳”的實驗教學(xué)器材

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，物理學(xué)科也得到了不同程度的發(fā)展，新材料、新應(yīng)用、新方法以及新設(shè)備正在以較快的速度涌現(xiàn)和更新。但是，學(xué)校中的實驗設(shè)備更新速度卻較為緩慢，物理器材“屆屆相傳”，導(dǎo)致實驗設(shè)備的使用與當(dāng)前物理科學(xué)的發(fā)展存在著嚴(yán)重脫節(jié)的情況，目前學(xué)校關(guān)于學(xué)生科學(xué)技術(shù)的培養(yǎng)無法滿足當(dāng)前社會的發(fā)展需求。

（三）“急于求成”的實驗評價標(biāo)準(zhǔn)

實驗評價標(biāo)準(zhǔn)在一定程度上決定著學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。目前物理實驗成績的評定，往往是參考平時學(xué)生實驗報告的情況，由于物理實驗在中考中所占的比重不大，導(dǎo)致一些學(xué)校對實驗教學(xué)的重視度不夠，而學(xué)生也為了獲得較高的成績，隨便更改實驗數(shù)據(jù)，對實驗報告草草了事。而實驗評價標(biāo)準(zhǔn)制定的目的不是為了評價某個學(xué)生實驗成績的好壞，而是全方位對學(xué)生所掌握知識的程度和學(xué)習(xí)水平的測評。

二、提高初中物理實驗教學(xué)有效性的策略

（一）優(yōu)化改革傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式

1.實驗教學(xué)分組分層化

物理實驗教學(xué)中，分組實驗是經(jīng)常使用的一種教學(xué)方法。在具體實驗中，師生共同參與，學(xué)生作為主體，教師作為主導(dǎo)。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生能夠通過親身體驗和操作各種實驗儀器，有效積極地開展實驗，順利完成實驗。

在分組實驗中，不同學(xué)生的個性千差萬別，實際動手能力根據(jù)個體差異會有強有弱，對知識的掌握程度也各有不同。教師在教學(xué)中要根據(jù)實際情況優(yōu)化實驗小組成員，合理分配學(xué)生組合，能力強的搭配能力弱的，個性穩(wěn)重的搭配急躁的，這樣的組合下，可以起到優(yōu)勢互補、互幫互助的作用。在實驗過程中，教師不能把學(xué)生管得太死，既不讓動這個，又不讓碰那個，而應(yīng)該在保證安全的前提下，最大限度地放手。中學(xué)階段的學(xué)生普遍好奇心重，對新奇事物的興趣特別濃，實驗課在他們看來就是在“玩實驗”。這時教師應(yīng)放開手，只需在旁邊全程監(jiān)督指導(dǎo)，在保證安全的前提下給予學(xué)生足夠的自由做實驗，同時也要把控全局進(jìn)度，在有效的指導(dǎo)下，引導(dǎo)學(xué)生順利地完成實驗任務(wù)。

每個孩子都是獨一無二的個體，教師要善于發(fā)現(xiàn)孩子的特點，進(jìn)而“因地制宜”地進(jìn)行針對教學(xué)。特別是對于動手能力差的學(xué)生，需要重點關(guān)注，發(fā)現(xiàn)他們的優(yōu)點，進(jìn)而鼓勵學(xué)生多多參與，增強其自信心，減少對實驗的抵觸情緒。對于動手能力強又有創(chuàng)新能力的學(xué)生，老師要積極思考如何設(shè)計實驗，讓學(xué)生充分發(fā)揮創(chuàng)新能力。因材施教讓每個學(xué)生都能在親身實驗中品嘗到屬于自己的那一份成功的甜蜜。

2.實驗教學(xué)信息科技化

在現(xiàn)代化背景下，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了社會的飛速進(jìn)步，同時也推動著教育領(lǐng)域的信息化建設(shè)。近幾年，電腦、智能手機作為最具影響力的使用工具進(jìn)入物理實驗課堂。手機以及電腦內(nèi)部眾多豐富的App 應(yīng)用軟件為一線教師的實驗教學(xué)提供了更多富有創(chuàng)意的思路和方法。

（1）“傳感器”在實驗教學(xué)中的應(yīng)用。傳感器對于現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)以及信息技術(shù)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，它是能夠?qū)⒎请妼W(xué)信號轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號的儀器。而智能手機中就含有種類豐富的傳感器，包含聲、力、磁、運動等初中階段大部分的科學(xué)內(nèi)容。學(xué)生通過使用智能手機的傳感器應(yīng)用，實現(xiàn)對物理量的精確測量。以軟件“Phyphox”為例，其包含的傳感器如圖1所示。

圖1

（2）“虛擬實驗室”在實驗教學(xué)的應(yīng)用。虛擬實驗平臺是一類為教師和學(xué)生打造的智能教學(xué)工具，軟件內(nèi)一般涵蓋了中學(xué)階段所有的重點操作實驗，教師還可以自由地創(chuàng)建、開發(fā)實驗。虛擬實驗室同時開放學(xué)生端，學(xué)生通過它可以不受時間、空間的限制完成探究實驗。在實際教學(xué)中，虛擬實驗室可以實時地追蹤物理測量數(shù)據(jù)，同時可以協(xié)助教師完成現(xiàn)實中比較危險或者無法順利完成的實驗。以“浮力的產(chǎn)生原因為例”。通過使用虛擬實驗室，教師為學(xué)生展示了“一個木塊在某種液體中從底部逐漸浮起來的”整個動態(tài)過程，并有實時的數(shù)據(jù)測量記錄，能幫助學(xué)生理解浮力產(chǎn)生的原因，并對漂浮物體的浮力有了深刻的理解。圖2 為軟件“NB 物理實驗室”在課堂中應(yīng)用的截圖。

圖2

（二）實驗設(shè)備“更新化”“創(chuàng)新化”和“生活化”

物理實驗對學(xué)校實驗室的硬件設(shè)備有一定要求，“屆屆相傳”的實驗器材不能滿足學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。學(xué)校應(yīng)最大限度地滿足實驗所需的場地和設(shè)備，及時引進(jìn)較為先進(jìn)的實驗設(shè)備，并做到實驗設(shè)備的實時更新，確保物理實驗設(shè)備的性能能夠有效地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，這樣才能真正地發(fā)揮物理實驗教學(xué)的開展作用。

教師亦可充分利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備，整合現(xiàn)有資源，與學(xué)生一起動手開發(fā)創(chuàng)造新的實驗設(shè)施。例如，師生可以一起回收生活中的廢舊物品，再廢物利用制成簡單的實驗器材。如生活中的廢紙、垃圾袋、木板、飲料瓶等簡單改造，巧妙利用后就能成為實驗室的器材。如此既環(huán)保，又能節(jié)約實驗經(jīng)費。例如，在講解浮力時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生動手制作一個小紙船，放入水中后往小船中一點點地放小石子，觀察小紙船能承載多少小石子，同時可以引導(dǎo)學(xué)生參考曹沖稱象的故事，使學(xué)生對浮力和排開液體體積的關(guān)系感知更加直觀。

物理來源于生活，因此教師應(yīng)充分挖掘?qū)W生身邊的物理器材。例如，通過拍打籃球，用手感受作用力與反作用力；利用吸盤掛鉤掛重物實驗，證明大氣壓強的存在等。教師也可將生活中常見的物理現(xiàn)象作為課堂實驗，與學(xué)生一起剖析其背后所蘊含的物理知識，這樣既能激發(fā)學(xué)生對物理的探究興趣，又能對刻板的物理知識和規(guī)律有更深刻的理解，降低學(xué)習(xí)物理的畏難情緒。同時教師還要加強與學(xué)生的溝通交流，及時了解學(xué)生現(xiàn)階段的學(xué)情，及時調(diào)整實驗教學(xué)方案。

（三）實驗評價“標(biāo)準(zhǔn)化”“細(xì)致化”

合理制定實驗評價標(biāo)準(zhǔn)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能在課堂及課外增加學(xué)生對物理實驗課程的重視程度。因此，學(xué)校物理教研組應(yīng)建立一套科學(xué)完善的評價體系，包含詳細(xì)的評定方案和評定細(xì)則，這樣既可以檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也可以了解學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的掌握程度，還能檢驗教師的教學(xué)效果。一份完整的實驗評價量表至少包含五項評價要素，即“提出問題，猜想與假設(shè)”“設(shè)計實驗，制訂計劃”“分組實驗，采集數(shù)據(jù)”“分析解釋，歸納結(jié)論”和“評價交流，改進(jìn)創(chuàng)新”。對于其中的每一項評價要素，都應(yīng)確定具體的表現(xiàn)內(nèi)容，確保學(xué)生清晰知道自己要完成的內(nèi)容。同時要對每一條表現(xiàn)性任務(wù)進(jìn)行評價標(biāo)準(zhǔn)的分級描述，可以是分值描述，也可以“優(yōu)秀、合格、需改進(jìn)”等進(jìn)行描述，同樣描述的分級標(biāo)準(zhǔn)也要具體清晰。評價量表的參評對象應(yīng)多元化，包含學(xué)生自評、學(xué)生互評以及教師評價等。

（四）師資隊伍“專業(yè)化”

教師作為物理實驗活動的主要組織者和展開者，其專業(yè)水平的高低在一定程度上決定著整個物理實驗活動的開展效率。因此，學(xué)校應(yīng)大力培養(yǎng)教師的各項技能，定期派遣教師去優(yōu)秀高校交換學(xué)習(xí)，互換交流成果，更新其各項專業(yè)技能，促使教師在實驗及教學(xué)上的專業(yè)成長，以此促進(jìn)物理實驗活動的高質(zhì)量開展。此外，各學(xué)校間還可以建立一個屬于教師的論壇，作為教師之間溝通交流的平臺，各個學(xué)校的教師可以在上面交流經(jīng)驗或者提問，每位教師都可以在這里答疑解惑。同時，教師能夠在該平臺上實現(xiàn)教學(xué)經(jīng)驗以及實驗技能的交流，這樣不僅可以確保物理實驗活動的高質(zhì)量展開，還能改進(jìn)和提高實驗水平。

（五）實驗教學(xué)管理“嚴(yán)格化”

每一項教學(xué)改革，都需采用合理化的教學(xué)管理措施，這樣才能實現(xiàn)教學(xué)方式的更新，提高教學(xué)質(zhì)量。因此，學(xué)校應(yīng)加大對物理實驗的重視度，積極實踐國家的素質(zhì)教育理念，做到與時俱進(jìn)，完善物理實驗過程中的考核辦法。同時，為了盡可能地激發(fā)學(xué)生對物理實驗課程的學(xué)習(xí)興趣，教師還應(yīng)加強對課程的宣傳和管理，以實際需要安排相應(yīng)的實驗，而不能草草了事。教師在實驗課堂上，需要充分給予學(xué)生自由。學(xué)生通過自己動手親自體驗物理學(xué)的魅力，由此觀察獲得的知識遠(yuǎn)比傳授得更形象，記得也就更牢固。

開展物理實驗教學(xué)活動，對于有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新及自主探究意識，提高物理課堂的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展都具有至關(guān)重要的作用。因此，我們應(yīng)首先清楚當(dāng)前實驗物理教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題，進(jìn)而從實驗教學(xué)“分組分層”化、實驗設(shè)備“更新化”“創(chuàng)新化”和“生活化”，實驗評價“標(biāo)準(zhǔn)化”“細(xì)致化”，師資隊伍“專業(yè)化”以及實驗教學(xué)管理“嚴(yán)格化”五個方面促進(jìn)物理實驗課程的高質(zhì)量開展，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，在實驗中有效提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)而逐漸激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，以此來提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。