物理实验是初中物理教学中的重要部分,它不仅可以帮助学生巩固理论知识,还可以培养学生的实践操作能力、观察力和科学思维。然而,在实验教学中,需要注意选择适当的教学策略,以提升学生的学习效果。文章将从实验教学的意义、原则和策略等方面进行探讨。
一、对初中物理实验课教学的思考
(一)实验考查趋向生活化
当前,初中物理对一些实验类项目设置越来越趋于生活化,一些实验本身既带有鲜明的学科特色,更富含浓郁的生活气息。这就降低了学生对知识背景理解的难度。同时,对物理学科内容的考查愈加新颖。
(二)拓展实验内容的深度和广度
在核心素养理念的指引下,物理学科实验内容考查越来越灵活,跳出了单纯对课程内容与课本知识点的考查,旨在增强学生的实验探究意识,提升学生综合学习能力,加大物理教学的深度、广度。在实验探究中引入一些开放性探究问题,启发学生积极思考、科学思维。譬如在学习动能的相关知识时,除让学生们按照课本上给出的实验来探究外,还出示了高速公路的限速路标。物体的动能与物体的大小、形状、速度、质量有何关系,再引导学生用实验来证明自己的设想。这样的探究类实验,来源于真实生活,而且打破了对实验原理考核的陈规,引导学生质疑和探索。
(三)与时代发展相融合
初中物理实验教学,既要通过实验促进学生对一些物理原理的理解,更要让学生关注时代发展的景象,融合一些新问题、新情境进行开放性探究。物理实验教学要体现出时代性、科学性和前沿性。
(四)体现跨学科问题渗透
以新课标为指引,物理教学既要让学生进行实验探究,更要注重引领学生跨学科实践。如结合多媒体技术向学生展示古代打击乐器——磬,引导学生用实验来探索乐器发声原理。这些跨学科融合性实验,进一步增强了学生学习物理的兴趣,提高了学生科学探究的意识。
二、初中物理实验教学的重要性
(一)实验是激发学生物理学习兴趣最有效的手段
当前初中物理教学中要发挥学生主体作用,也就是要让学生有积极性和主动性,需要激发学生主动学习的内驱力,因此兴趣的影响非常关键。实验是激发学生兴趣最有效的手段,具有直观、形象和生动的特点,且能给学生提供动手参与的机会,这对初中生来说极具吸引力,能激发其学生兴趣。
(二)有利于培养学生的物理学科核心素养
随着 2022 版《义务教育物理课程标准》的颁布,新时期初中物理教学的中心工作已经确定,即要培养学生的物理学科核心素养,包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面。实验教学被称为“落实物理课程育人的重要载体”,在实验教学的过程中不仅需要学生理解知识、掌握方法,还需要学生有较强的思维能力和动手能力,要有严谨求实的科学态度,这些与核心素养的培养要求非常一致,有利于培养学生核心素养。
三、对初中物理实验课教学的启示
在新课标的指引下,对学生综合运用物理知识能力的考查越来越深入,尤其是对一些实验原理的考查、实验方法的应用、实验内容的延伸等都在不断更新。这就需要初中物理教师基于常规性实验教学,开展创新性实验探索。
(一)创新实验设计,优化实验过程
进入初中阶段,学生已经具备了一定的学习能力,培养学生的创新能力,才能更好地激发学生学习的热情。教师可以让学生探索对实验所用的仪器、用品进行有效的创新。例如在物品称重的过程中,除了用一些基本的天平、量筒、滴管等常用仪器,可以让学生探索用电子秤、注射器、矿泉水瓶等生活化器材来代替。还可以让学生尝试借助杠杆原理来自主设计称重工具。再比如,沸腾的实验用酒精灯比较危险,可以让学生在家庭中,尝试用电磁炉来加热家中的一些平底锅、小铁锅来有效观察现象,记录数据,提高实验安全性,促进学生对学科知识的有效理解。
(二)分析实验错因,引导以错为进
在初中物理实验过程中,有时候学生能够直接得出结果、达到目标,但有的学生可能会因为操作不当或者自己观察出现偏差,影响最终实验的结果。对于学生在实验中出现的一些错误,既不能单纯地批评,也不能回避这类错误,而是要分析错因、以错为进。比如在学习浮力的相关知识时,学生会产生各类认知误区。有学生认为,在水面上的物体会受到浮力,在水中下沉的物体不受浮力。还有学生会说,在液体中的所有物体都会受到浮力。针对这些绝对性观点,教师就要让学生通过实验来进一步验证分析,从而让学生具体理解物体在何种情况下会受到浮力,在什么样的情况下会不受浮力,进一步提升学生逻辑推理的严谨性。再比如,利用排开水的质量测定浮力大小时,有的学生取得的结果非常明显,但有的学生取得的结果并不明显。结合学生遇到的这些问题,可以让他们从错误出发,分析实验结果不够准确可能是因为哪几方面的原因,并尝试改变实验思路,完善实验方法,更换实验器材,实现自身理念有效完善。通过让学生主动去想一想如何改进实验思路,针对性解决问题,凸显学生主体性地位,提高学生学习探究的热情。
(三)掌握基本原理,启发深入思考
物理实验教学要从观察入手,引导学生举一反三。让学生进行物理实验不要以完成任务、写出报告为目标,而要让学生从实验中分析实验现象,理解实验原理,并让学生说出实验现象出现的原因。例如学习了杠杆的原理后,明白了怎样做省力杠杆,也知道了生活中一些常见的简单杠杆,如剪刀、钳子、螺丝刀、开瓶器、锤子等。除了让学生知道它们应用杠杆原理外,还可以让学生试着具体画一画杠杆的受力图,分一分哪里是支点,F1与F2分别朝向哪个方向。学生既要知道杠杆原理,又要分清其中的具体支点与受力方向,尝试结合工具使用的不同场景,画一下受力分析图,亲自动手操作一下看看怎么做更省力。再如学习浮力时,老师就可以组织学生进行开放性体验活动。首先教师可以给出探究情境:将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,用手试着慢慢把它竖直压入水中,结合生活经验,让学生想一想这时候手部会有什么感觉。很多学生能够联想到压力很大,瓶子不容易往里压。在此基础上教师进一步引导,让学生想一想空筒全部没入水中后,继续试着把它压向桶底会发生什么。教师可以给出四个备选研究课题:
A.手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系
B.浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系
C.浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D.浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系
引导学生通过讨论的方式,思考这几个问题研究的可行性,并选择其中最有探究价值且易于探究的科学问题来进一步展示实验与分析,并梳理出各自的探究成果。
(四)鼓励自主实验,提升探究能力
物理是在实验基础上发展起来的一门综合性学科,对物理的很多知识不仅要从课本上学,而且要让学生在实验中认真探究,积极发现。教师除在课堂上进行一些演示以及带领学生在实验室中开展一些具体操作性实验外,还要鼓励学生立足家庭生活,积极进行自主实验。例如在学习水的沸点这部分内容时,立足课堂可以让学生进行相应的沸腾实验。而为了进一步提升学生探究热情,在课堂上教师可以引入一个趣味小实验的视频,用纸锅烧水使水沸腾。学生对这一现象感到非常好奇,教师就可以鼓励学生在家庭中进行自主实验来验证这一现象,并让学生思考为什么水沸腾了,纸张却没有被点燃。这样的自主性实验,既锻炼了学生的动手能力,还能让学生在猜想论证中感受物理学习的奇妙。再比如学习摩擦力的知识,除了让学生借助一些玩具车来感受摩擦力的大小与方向,探究摩擦力的影响因素,教师还可以让学生借助家庭中的跑步机来进行摩擦力的测量,让学生试着调节跑步机的速度,看看摩擦力的大小有没有变化。尝试放上不同物品,测定不同速度情况下物品所受摩擦力的变化,引导学生进一步学会应用测力计有效读出示数,明确摩擦力大小与速度无关。这样的自主实验过程让学生知道“是什么”“为什么”及“怎么做”,给学生带来更加丰富的学习体验。要想使学生更好地参与实验教学,需要学生夯实基础,督促学生掌握基础知识、基本技能,这是学生能够参与实验的重要前提。同时,为了确保学生能够参与实验教学,教师也要引导学生养成良好的物理学习习惯,尤其是要在课前预习、课上参与、课下及时解决问题上多下功夫,引导学生转变被动的学习方式,鼓励学生“动起来”,这样才能够在实验学习中取得新突破。
初中物理实验教学是培养学生实践操作能力、观察力和科学思维的重要途径,通过合理选择教学策略和引导学生进行实验探究,可以提高学生的学习兴趣和主动性,优化他们的学习效果。教师应借助以上实验教学策略,激发学生的学习兴趣,引导他们主动思考和探索,提高他们的实践操作能力,加深他们对物理知识的理解,培养他们的团队合作精神和科学思维,为他们的全面发展打下良好基础。
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