淺議“三新”背景下應用自制實驗器材進行自主創(chuàng)新實驗

樊作寶

摘 要：在傳統(tǒng)教學模式下，物理實驗的步驟和結論通常是固定不變的，其培養(yǎng)出來的學生缺乏創(chuàng)新性和靈活性，已經(jīng)無法滿足課程改革的要求。隨著“三新”的提出，中學物理創(chuàng)新實驗越來越受到重視，給學生提供了自主發(fā)揮的平臺，構建起高效的實驗課堂。物理教師要順應時代潮流，鼓勵學生自制實驗器材，讓學生在新奇的物理實驗中有所收獲，提高課堂教學的有效性。

關鍵詞：中學物理；物理實驗；實驗器材；自主創(chuàng)新

中圖分類號：G6３ ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-9132（2023）22-00９０-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2023.22.0３０

物理實驗是物理教學的重點，也是難點，對于學生的可持續(xù)發(fā)展起到積極的推動作用。傳統(tǒng)的教學方式限制了學生的思維發(fā)散，教師給學生講述的物理知識多是為了應付考試，每一個實驗都要按照固定的步驟進行，無法激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。在新教材、新高考、新課程背景下，物理實驗教學迎來了新的機遇和挑戰(zhàn)，越來越多的教師意識到自主創(chuàng)新實驗的重要性，并且積極探索多樣化的實驗途徑，希望給中學生帶來更多的提升空間。在實際教學中，物理教師要遵循新課改的要求，通過自制實驗器材開發(fā)全新的實驗活動，適應中學生的認知水平，培養(yǎng)其物理探究力和創(chuàng)造力，使物理教學實現(xiàn)“量變”到“質(zhì)變”?；诖?，筆者先分析了中學物理開展自主創(chuàng)新實驗存在的問題，然后具體闡述相應的實驗教學策略，希望給物理實驗教學提供一些建議。

一、中學物理開展自主創(chuàng)新實驗存在的問題

（一）創(chuàng)新實驗違背學生認知規(guī)律

從目前的物理實驗教學來看，教師過分強調(diào)物理實驗原理的傳授，將實驗流程直接灌輸給學生，導致學生在實驗之前就已經(jīng)知道了全部的實驗信息，沒有達到創(chuàng)新實驗的目標，學生只需要強制記憶就行了。同時，有些物理教師為學生設計的創(chuàng)新實驗較為復雜，超出了學生的認知范圍，沒有考慮到學生的接受能力，如在講摩擦力的時候組織學生探究影響滑動摩擦力的因素，但是學生并沒有學過二力平衡，不知道拉力等于摩擦力，導致學生在學習的時候存在一知半解，不利于全體學生的共同進步。

（二）創(chuàng)新實驗缺少師生互動氛圍

創(chuàng)新實驗考查的是學生的實驗能力和實驗品質(zhì)，要求師生在和諧、愉悅的環(huán)境下進行互動，共同探索實驗方案和實驗難點，啟發(fā)學生的智慧，形成師生學習共同體。然而實際上，物理教師在開展創(chuàng)新實驗過程中缺乏周全的考慮，師生互動效果不佳，存在“教師講”代替“學生做”的情況，物理知識的學習與運用聯(lián)系不緊密，阻礙了學生的長遠發(fā)展。另外，教師缺少對新技術的運用，無法為學生營造出具有創(chuàng)意和靈感的實驗環(huán)境，應用創(chuàng)新實驗攻克難點的想法難以落實，勢必會導致學生的綜合學習能力受到影響。

（三）創(chuàng)新實驗忽視教學評價效果

很多物理教師在開展創(chuàng)新實驗的過程中都存在一個誤區(qū)，那就是認為只要實驗過程足夠創(chuàng)新就可以了，對于實驗評價的重要性認識不足，導致物理實驗課堂出現(xiàn)“虎頭蛇尾”的現(xiàn)象，學生不能從實驗中受到點撥，在實驗中暴露出來的各類問題也不能得到及時解決，不利于其實驗探究能力的培養(yǎng)。而且有些物理教師只評價班級中成績較好的學生，將他們樹立為學習的榜樣，給他們提供多種多樣的幫助，但是對于其他學生則很少評價，這樣容易造成班級學生兩極分化，降低學生創(chuàng)新實驗的參與度。

二、應用自制實驗器材進行自主創(chuàng)新實驗的策略

（一）運用生活素材，提高學生操作能力

物理實驗是中學物理教學的重要組成部分，也是教師教學的重點與難點。以前，往往通過教師講實驗、學生記實驗的方式進行教學，或者通過動畫模擬的形式讓學生背誦實驗知識，學生很少有動手實踐的機會，導致學生的操作能力較為薄弱。出現(xiàn)這些情況的主要原因就在于學校實驗器材不完善、不充足。在“三新”背景下，自制開發(fā)實驗器材有效解決了學校實驗器材不足的問題，促進了學生創(chuàng)新能力和實踐能力的發(fā)展，也深化了學生對物理知識的理解、掌握與應用。

物理源于生活，又高于生活。在日常生活中存在著很多物理現(xiàn)象可以被用作教學素材，還有很多生活物品可以被改造成實驗器材，因此，教師要注重發(fā)揮學生的能動作用，鼓勵學生在課后根據(jù)教學需要，利用家庭中的日常生活用品自制物理實驗器材，提高物理實驗的有效性和靈活性。由于這些生活材料很容易獲得，也更貼近學生的日常，學生操作起來會更有親切感，可以有效激發(fā)學生的學習興趣。在應用自制實驗器材進行創(chuàng)新實驗的過程中，教師要引導學生關注生活中的廢棄用品，比如塑料瓶、塑料袋、紙箱等，將其變廢為寶，如此既節(jié)約了實驗成本，還增添了實驗樂趣。教師要引導學生對其進行創(chuàng)造性的利用，主動去探索一些常見的物品與實驗之間的關系，培養(yǎng)學生的發(fā)明意識，提升學生的節(jié)儉意識和環(huán)保意識，在潛移默化中進行德育教育，促進學生的全面發(fā)展。為激發(fā)學生自制實驗器材的積極性，教師可以采用小組合作的方式，讓學生自愿結組，自主搜集生活中的素材。在學生自制實驗器材的過程中經(jīng)常會遇到各種困難，還會不斷產(chǎn)生新的問題，這時教師就可以發(fā)揮小組合作的作用，讓學生與小組內(nèi)的同學進行交流與合作，共同探尋解決問題的方法，在集思廣益中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維以及協(xié)作能力，在對自制實驗器材的改進和完善中提高操作能力。

（二）滲透環(huán)保習慣，培養(yǎng)學生綠色觀念

物理實驗不只是向?qū)W生傳遞知識的渠道，更是培養(yǎng)學生人文素養(yǎng)的殿堂。在“三新”背景下，應用自制實驗器材進行自主創(chuàng)新實驗是提高學生科學素養(yǎng)的重要途徑。教師在創(chuàng)新實驗的同時，還要注重對學生的環(huán)保教育，抓住時機向?qū)W生滲透環(huán)保習慣，培養(yǎng)學生的綠色觀念，把學生的品質(zhì)養(yǎng)成和全面發(fā)展作為物理實驗教學的出發(fā)點與歸宿。

教師作為學生學習的引領者，在課堂教學中要注重自身的教學細節(jié)，以身作則踐行環(huán)保理念。教師可根據(jù)教學需要在備課環(huán)節(jié)自制一些實驗器材，并在課堂教學中為學生進行演示，用耳目一新的實驗設備和神奇的實驗現(xiàn)象吸引學生的學習興趣，打造具有趣味性的物理課堂，在潛移默化中滲透變廢為寶的理念，培養(yǎng)學生的社會責任與擔當。教師在利用自制實驗器材進行實驗的過程中，除了要科學利用實驗器材外，還要處理好實驗廢棄物，為學生做好表率，引導學生從身邊小事做起，培養(yǎng)學生良好的學習和生活習慣，讓學生成為環(huán)境的保護者。同時，教師還可以結合當前的社會熱點或當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，為學生講述身邊存在的環(huán)境污染問題，以當?shù)仄髽I(yè)發(fā)展為案例，利用自制實驗器材為學生模擬企業(yè)在生產(chǎn)中為減少污染采取的各種措施，引導學生樹立起正確的資源觀與環(huán)境觀。比如以當?shù)氐幕鹆Πl(fā)電廠為案例，講述輸變電工程中電磁輻射的影響、大氣污染的控制、廢水回用等環(huán)保知識，在此基礎上進行知識的拓展與延伸，為學生講述水力發(fā)電站、核電站的環(huán)境保護等，培養(yǎng)學生的環(huán)保意識。另外，教師可以在班級內(nèi)設立廢舊物品回收站，專門收集學生不用的但可以被用到物理實驗教學中的廢舊物品，為自制實驗器材積累材料，同時也能避免資源的浪費。長此以往，綠色理念就會根植于學生心中。

（三）組織趣味活動，開發(fā)學生物理思維

物理是集知識、趣味與探究為一體的學科，單純的課堂講授是枯燥、無趣的，難以引發(fā)學生的學習興趣。為此，教師要對傳統(tǒng)灌輸式的教學方法進行改進與創(chuàng)新，在“三新”背景下借助自制實驗器材進行自主創(chuàng)新實驗，組織豐富多彩的趣味活動，為學生創(chuàng)設富有情趣的物理學習情境，激發(fā)學生的積極思考與主動探究，鼓勵學生運用所學物理知識對富有趣味性的活動成果進行科學解釋，培養(yǎng)其理論聯(lián)系實際的能力，開發(fā)其物理思維。

學生的智慧是無窮的。在日常教學中，教師要鼓勵學生發(fā)揮自身的聰明才智自制實驗器材，并自主設計創(chuàng)新實驗，打破教材傳統(tǒng)實驗的束縛，發(fā)散學生的思維。教師可以在物理課堂上開展自主創(chuàng)新實驗展覽活動，讓學生把自己在課后自制的實驗器材搬到課堂上并進行現(xiàn)場展示，激發(fā)其他學生的好奇心，使其產(chǎn)生躍躍欲試的心理。教師可以利用學生的積極心理，邀請學生參與到實驗器材的操作中，表演新奇有趣的實驗，見證神奇的實驗現(xiàn)象，從而激活課堂氛圍，使學生在愉快的氛圍中探討問題、學習知識。教師還可以開展自制實驗器材評比活動，由教師和學生集體評議選出最具有創(chuàng)意的自制實驗器材，讓學生獲得自主創(chuàng)新的成就感，增強實驗創(chuàng)新的動力。學生學到的物理知識都是經(jīng)過科學家探究得來的，而在實驗器材匱乏的時代，很多物理結論都是通過自制實驗器材而獲得的。教師在物理實驗教學過程中可以融入物理學史的內(nèi)容，從中挖掘有趣、刺激、現(xiàn)實條件能夠完成的物理實驗游戲，指導學生效仿前人的物理探究方式與方法完成實驗操作，讓學生化身科學家，在物理探究中接觸更多新奇的物理現(xiàn)象和現(xiàn)代物理技術。如此，學生不僅可以獲得更多的知識，還能夠啟迪思維，促進持續(xù)創(chuàng)新。

（四）合理運用網(wǎng)絡，拓寬學生知識范疇

應用自制實驗器材進行自主創(chuàng)新實驗是激發(fā)學生學習興趣的最好方法，它不僅可以解放學生的頭腦，還能解放學生的雙手，讓學生獲得更加廣闊和自由的學習空間，在自由的學習氛圍中更好地掌握物理知識內(nèi)在的聯(lián)系，在操作過程中不斷完善自我，獲取更大的進步。但是在現(xiàn)實中，受課堂教學時間的限制，物理教學以教師的教為主，形式單一，知識拓展范圍有限，難以滿足學生日益增長的學習需求。為此，教師可以將網(wǎng)絡融入物理教學，利用網(wǎng)絡的交互性與共享性豐富學生的學習內(nèi)容，把學生從封閉的物理實驗課堂中解脫出來，打造開放性的課堂，拓寬學生的知識范疇，讓學生獲得更多的創(chuàng)新理論與創(chuàng)新方法。

互聯(lián)網(wǎng)提供了豐富的學習資源，當學生在自制實驗器材過程中遇到困難時，教師就可以讓學生利用搜索引擎去查找相關的信息與資料，鼓勵學生借助網(wǎng)絡資源自主突破，提高學生的自學能力。基于網(wǎng)絡技術的發(fā)展，微信、釘釘?shù)染W(wǎng)絡通信工具不斷發(fā)展壯大，打破了人們交流的時空界限，開創(chuàng)了師生交流與互動的新局面。教師可以利用這些網(wǎng)絡通信工具搭建班級學習交流平臺，引導學生將自己在實驗中遇到的問題發(fā)表在平臺上，讓教師和其他學生出謀劃策。學生也可以將自己自制實驗器材的全過程用視頻的方式記錄下來，并將其上傳到平臺中與其他學生進行分享，接受教師和同學的點評，從評價中看到自己的優(yōu)勢與不足。教師也可以就學生在思維和操作過程中存在的缺陷，為學生提供針對性的指導，幫助學生不斷完善自制實驗器材的設計與操作，提高自制實驗器材的有效性。教師還可以推薦優(yōu)質(zhì)的學習APP、物理學習網(wǎng)站等，讓學生利用網(wǎng)絡去瀏覽其他學生自制的實驗器材，拓寬學生的視野，鼓勵學生進行模仿或創(chuàng)造性的改進，激發(fā)創(chuàng)新、創(chuàng)造靈感。

（五）優(yōu)化課堂評價，增強學生綜合能力

課堂評價是物理教學中不可或缺的內(nèi)容，在以往的實驗教學中，教師過分注重實驗結果，忽視了學生的實驗過程，課堂評價具有一定的片面性，對學生難以起到激勵和促進的作用。而在“三新”背景下，教師要樹立正確的現(xiàn)代評價觀，對傳統(tǒng)課堂評價方式進行改進與優(yōu)化，創(chuàng)建與物理實驗教學相適應的評價體系。教師在關注學生學習成果的同時，更要注重對學生學習過程的評價，特別是要加強對學生自制實驗器材進行自主創(chuàng)新實驗過程的評價，要善于發(fā)現(xiàn)學生的閃光點，并給予及時的肯定、鼓勵與表揚，激勵學生自主創(chuàng)新創(chuàng)造的熱情。

在具體的評價中，教師不僅要對學生自制的實驗器材進行評價，還要對學生的制作過程、探究能力以及學生在實驗操作中表現(xiàn)出的情感、態(tài)度、價值觀、創(chuàng)新意識等進行綜合評價，落實過程性評價和終結性評價相結合，體現(xiàn)出評價的科學性和合理性，指引不同層次的學生共同獲得進步。同時，教師還要注重對學生在自制實驗器材和自主創(chuàng)新實驗過程中的合作精神、集體意識等進行評價，力求課堂評價的全面性和真實性，增強學生的綜合能力。現(xiàn)在很多學生都不懂得合作，在合作小組內(nèi)保留自己的創(chuàng)新觀點，擔心同學會超越自己，其實這樣的想法是錯誤的，教師要及時指正。只有學生之間學會分享，才能夠?qū)崿F(xiàn)共同進步。在評價主體上，教師要打破傳統(tǒng)以教師為主的評價方式，鼓勵學生自評、同學互評、小組互評，還可以邀請家長參與到評價中，實現(xiàn)評價方式的多元化，提高學生的自我認知，促使學生不斷完善自我、超越自我。另外，教師要將學生的創(chuàng)新實驗成果發(fā)布到校園網(wǎng)上，或者鼓勵學生參與校外組織的各類物理實驗大賽，讓學生在較高的平臺上進行鍛煉，從而接受更多專業(yè)人員的評價，促進物理綜合能力的提升。

三、結語

綜上所述，物理自主創(chuàng)新實驗是教育改革的必然趨勢，符合新教材、新高考、新課程的特點。在日常教學中，物理教師要認清學生的主體地位，改變固有思維，帶領學生自制實驗器材，向?qū)W生滲透綠色環(huán)保理念，實現(xiàn)學以致用的目標。同時還要善于開發(fā)新的實驗途徑，鼓勵學生大膽創(chuàng)新，深入理解抽象的物理概念和物理規(guī)律，鍛煉動手能力和合作精神，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

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