實(shí)驗(yàn)教學(xué)法在初中物理教學(xué)中的意義

李幸檜

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在物理學(xué)習(xí)與研究中涉及大量的實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)可以更好地理解物理概念，掌握物理科學(xué)原理，提高物理思維能力和實(shí)驗(yàn)操作能力。初中生剛剛學(xué)習(xí)物理科學(xué)，具有強(qiáng)烈的好奇心與求知欲，但在學(xué)習(xí)過程中也會(huì)遇到各種各樣的問題。實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的“第二課堂”，初中物理中含有各種各樣的實(shí)驗(yàn)，具有較強(qiáng)的趣味性、實(shí)踐性、開放性，能引領(lǐng)學(xué)生積極參與其中，在實(shí)驗(yàn)操作中更好地學(xué)習(xí)物理，探究物理科學(xué)的秘密。因此，在初中物理教學(xué)中可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，具有極其重要的意義。

一、培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣

實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是指在教師的指導(dǎo)下，師生根據(jù)實(shí)驗(yàn)主題與步驟，利用一定實(shí)驗(yàn)器材，通過控制條件的操作過程，可能引起實(shí)驗(yàn)對(duì)象的不同變化，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲取和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而得出或驗(yàn)證某種結(jié)論、獲取新知識(shí)的教學(xué)方法。實(shí)踐是檢驗(yàn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)初中物理教學(xué)來(lái)說，最好的實(shí)踐就是參與物理實(shí)驗(yàn)，很多物理概念和定理很難通過語(yǔ)言和文字信息表達(dá)出來(lái)，必須通過物理實(shí)驗(yàn)完成。初中物理教學(xué)中，教師通過演示實(shí)驗(yàn)可以生動(dòng)直觀地展現(xiàn)物理現(xiàn)象，或者指導(dǎo)學(xué)生參與探究實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷知識(shí)生成的全過程，獲得更直接的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在課前導(dǎo)入課堂講解中，教師可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，能培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣。

例如，在剛開始進(jìn)行初中物理教學(xué)中，為培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣，教師先要通過趣味演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生生動(dòng)而直觀地感受到物理的神奇之處。比如，北師大版初中物理的第一章是“物態(tài)及其變化”，教師根據(jù)升華的概念，提前準(zhǔn)備若干干冰、熱水、盆和筐子等器材。教師上課時(shí)做“干冰升華”實(shí)驗(yàn)，模仿電視上舞臺(tái)效果，播放電視劇《西游記》中的背景音樂，將筐子放在盆上面，將干冰倒在筐子內(nèi)，然后倒熱水，頓時(shí)霧氣開始彌漫，宛若仙境。由于學(xué)生通常只在電視中看到過這類現(xiàn)象，但是在實(shí)際生活中很少見到，在物理教學(xué)剛開始時(shí)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以有效激起學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣。教師根據(jù)現(xiàn)有條件，還可以結(jié)合“聲現(xiàn)象”章節(jié)知識(shí)，準(zhǔn)備若干個(gè)一次性紙杯、棉線、火柴棒等器材，先制作好一個(gè)土電話，在課上讓兩名學(xué)生用這個(gè)土電話“通電話”，初步感受聲現(xiàn)象，再分發(fā)材料讓學(xué)生動(dòng)手制作，運(yùn)用制作好的土電話“通電話”，同樣可以讓學(xué)生感受到物理的趣味性。

以上小實(shí)驗(yàn)的趣味性較強(qiáng)，與物理知識(shí)息息相關(guān)，蘊(yùn)涵一定的物理科學(xué)原理，可以快速引起初學(xué)者的注意力，激發(fā)與培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣。隨著初中生進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理知識(shí)，可以逐步理解其中蘊(yùn)涵的科學(xué)原理，進(jìn)一步提升求知欲。

二、更好地理解物理概念規(guī)律

在初中物理學(xué)科中，還包括大量的物理概念和物理規(guī)律，如熔化和凝固的概念，熔化吸熱和凝固放熱的規(guī)律，光的反射概念和“三線共面、兩線分居、兩角相等”的規(guī)律，重力的概念和重力方向總是豎直向下的規(guī)律。類似的物理概念和物理規(guī)律給學(xué)生的物理學(xué)習(xí)帶來(lái)了諸多困難，通過口述與圖文講解很難讓學(xué)生理解，借助實(shí)驗(yàn)可以直觀展現(xiàn)各類現(xiàn)象，幫助學(xué)生更好地理解和掌握物理概念規(guī)律。在初中物理課堂教學(xué)中，教師可以靈活運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)驗(yàn)，在講解物理概念時(shí)多運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)，在探究物理規(guī)律時(shí)多運(yùn)用探究實(shí)驗(yàn)，通過布置實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)，讓學(xué)生通過自主探究實(shí)驗(yàn)更好地理解物理概念與相關(guān)規(guī)律。

例如，北師大版八年級(jí)上冊(cè)的“汽化和液化”，本課的教學(xué)重點(diǎn)是通過列舉生活中的實(shí)例，讓學(xué)生了解表面積、溫度、氣流等都會(huì)影響蒸發(fā)，得出汽化與液化概念，認(rèn)識(shí)汽化分為蒸發(fā)和沸騰，探究理解沸點(diǎn)的概念等。教師可以準(zhǔn)備濕布，在課堂上這樣展示：用濕布在黑板上寫下一個(gè)大大的“水”，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)此時(shí)的“水”是液態(tài)的，沒過一會(huì)兒這個(gè)“水”字慢慢消失了。接著，教師再讓學(xué)生回顧晾衣服、燒開水冒熱氣的生活情景，讓學(xué)生思考這些現(xiàn)象，進(jìn)而總結(jié)得出汽化的概念：即物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程。關(guān)于理解液化的概念，教師可以借助微視頻，播放模擬降雨形成的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)北師大版八年級(jí)下冊(cè)的“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究——摩擦力的大小與什么有關(guān)”，教師可以提前準(zhǔn)備相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生分組探究摩擦力的大小影響因素，通過實(shí)驗(yàn)歸納這個(gè)物理規(guī)律。通過前期學(xué)習(xí)，可以讓初中生認(rèn)識(shí)摩擦力的概念與分類，知道什么是滑動(dòng)摩擦力以及形成條件，之后通過指導(dǎo)學(xué)生提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用彈簧測(cè)力計(jì)、木塊、長(zhǎng)木板、毛巾等器材操作實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用控制變量法，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和進(jìn)行分析，從而得出滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小相關(guān)。

教師通過操作簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)，與實(shí)際生活現(xiàn)象緊密結(jié)合，可以幫助學(xué)生理解很多物理基礎(chǔ)概念，通過指導(dǎo)學(xué)生完成探究實(shí)驗(yàn)，可以促進(jìn)學(xué)生掌握物理規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)操作中還涉及猜想與假設(shè)、實(shí)驗(yàn)原理等，可以幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)物理。

三、提高學(xué)生物理思維能力

物理思維能力是初中學(xué)生必須掌握的一種基本能力，在初中物理教學(xué)中，要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。思維能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，教師在日常教學(xué)中要注意多提出啟發(fā)性、探究性的問題，激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)思考，鼓勵(lì)學(xué)生自主提問、突破傳統(tǒng)、積極實(shí)踐與進(jìn)行創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生參與探究實(shí)驗(yàn)。教師可以根據(jù)物理課程主題與相關(guān)原理，演示一些物理實(shí)驗(yàn)，或讓學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)驗(yàn)中提出一些問題，引發(fā)學(xué)生思考，與學(xué)生一起解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或總結(jié)結(jié)論。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過落實(shí)這樣的流程，可以提高學(xué)生物理思維能力。

例如，北師大版八年級(jí)下冊(cè)的“牛頓第一定律”，本課程是讓學(xué)生掌握牛頓第一定律，理解伽利略理想實(shí)驗(yàn)推理過程，通過完成斜面小車的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析，培養(yǎng)學(xué)生分析、概括、推理等思維能力。開始本實(shí)驗(yàn)之前，教師先要準(zhǔn)備小車、木塊、木板、毛巾、棉布和玻璃板等實(shí)驗(yàn)器材。為讓學(xué)生更好地操作實(shí)驗(yàn)和思考，教師可以先用木塊演示兩個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)：先在桌面上緩慢推動(dòng)木塊，當(dāng)不推動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)木塊停止移動(dòng);用力推動(dòng)木塊，當(dāng)快速撤出力時(shí)發(fā)現(xiàn)木塊會(huì)向前移動(dòng)一點(diǎn)距離才停止。以此引發(fā)學(xué)生思考：第一個(gè)演示中可以得出什么結(jié)論？學(xué)生答道“物體運(yùn)動(dòng)要用力維持”，這也是亞里士多德得出的結(jié)論，但是第二個(gè)演示中可以看出沒有推力后木塊仍然會(huì)向前移動(dòng)，這與以上結(jié)論不符。通過這個(gè)導(dǎo)入引發(fā)學(xué)生思考，教師指導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)器材做慣性實(shí)驗(yàn)，探究牛頓第一定律。這需要利用毛巾、棉布、玻璃當(dāng)作平面分別做三次實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的阻力大小分別為最大、較大、較小，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)滑行距離為最短、較短、長(zhǎng)，基于這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提問：如果是無(wú)限光滑的平面，阻力為0，那么滑行距離會(huì)怎樣？通過推導(dǎo)得出滑行距離會(huì)無(wú)限長(zhǎng)，以恒定不變速度永恒運(yùn)動(dòng)。結(jié)合這個(gè)結(jié)論，教師繼續(xù)提問：物體在運(yùn)動(dòng)之外還有靜止，靜止的物體在未受到外力作用時(shí)會(huì)保持怎樣的狀態(tài)？先讓學(xué)生思考，再補(bǔ)充牛頓的結(jié)論，完善牛頓第一定律（慣性定律）。

教師通過布置探究實(shí)驗(yàn)任務(wù)，通過問題導(dǎo)入引發(fā)學(xué)生思考與探究，通過實(shí)驗(yàn)觀察、思考、推導(dǎo)得出相關(guān)物理定律，在這個(gè)過程中可以有效提高學(xué)生物理思維能力，學(xué)習(xí)物理思想方法和實(shí)驗(yàn)方法，認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)與推導(dǎo)對(duì)物理學(xué)習(xí)的重要性。

四、提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力

通過研讀最新版的初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，可以明確：物理教學(xué)中教師應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生思維能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主、合作、探究學(xué)習(xí)。初中物理課堂教學(xué)中，教師運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法實(shí)施教學(xué)，學(xué)生需經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的全過程，在具體的實(shí)驗(yàn)操作中提升設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力，增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)操作水平，逐步形成科學(xué)實(shí)驗(yàn)與規(guī)范實(shí)驗(yàn)的意識(shí)。教師要多布置探究實(shí)驗(yàn)任務(wù)，要求學(xué)生在課前、課中與課后完成各類實(shí)驗(yàn)，以此提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。

例如，北師大版八年級(jí)下冊(cè)“大氣壓強(qiáng)”，本課主要是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)大氣壓強(qiáng)的概念，理解形成大氣壓強(qiáng)的原因，簡(jiǎn)單解釋實(shí)際生活中大氣壓強(qiáng)現(xiàn)象，通過各類大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ?。在上課前，教師可以布置兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，分別是“瓶吞雞蛋”“氣球提瓶”。教師可以直接展示實(shí)驗(yàn)步驟：準(zhǔn)備熟雞蛋并剝?nèi)ネ鈿ぃ瑴?zhǔn)備瓶口稍小于熟雞蛋的瓶子，點(diǎn)燃多根火柴并投入瓶中，迅速將雞蛋扣在瓶口中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;準(zhǔn)備吹氣的小氣球和瓶口稍小于氣球的飲料瓶，點(diǎn)燃火柴投入瓶中，在火柴快熄滅時(shí)將氣球放入瓶口上，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都與大氣壓強(qiáng)相關(guān)，趣味性較強(qiáng)，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，可以提高動(dòng)手能力，真切感受大氣壓強(qiáng)。在“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究——影響浮力大小的因素”教學(xué)中，教師要求學(xué)生分組做這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，需要準(zhǔn)備雞蛋、金屬塊、小石塊、食鹽、玻璃瓶等器材，讓學(xué)生操作：先將雞蛋投入玻璃瓶的清水，再向水中加入食鹽，觀察雞蛋浮沉現(xiàn)象;彈簧測(cè)力計(jì)提著金屬塊緩慢沉入水里，觀察示數(shù)變化;彈簧測(cè)力計(jì)提著小石塊緩慢沉入水里，改變深度觀察示數(shù)變化。這些實(shí)驗(yàn)操作需要一定的技巧，能逐步提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力。

初中物理知識(shí)與生活實(shí)踐息息相關(guān)，在實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，教師可以在課前布置簡(jiǎn)單的自主實(shí)驗(yàn)任務(wù)，要求學(xué)生利用簡(jiǎn)單的生活材料自主動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，初步熟悉物理知識(shí)，之后在課堂上指導(dǎo)學(xué)生參與探究實(shí)驗(yàn)。通過合理運(yùn)用這兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，可以有效提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力。

五、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作精神

初中物理新課標(biāo)的教育理念倡導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主、合作、探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、合作探究精神。初中物理課程中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，同樣可以培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。在物理探究實(shí)驗(yàn)中，往往涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和步驟，包括探究實(shí)驗(yàn)原理、進(jìn)行猜想與假設(shè)、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、進(jìn)行動(dòng)手操作、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、推導(dǎo)得出結(jié)論等，為更好地提高實(shí)驗(yàn)的效率，一般需要小組合作完成，這就需要分工協(xié)作。教師在布置分組探究實(shí)驗(yàn)后，要求各小組長(zhǎng)分配任務(wù)，比拼哪個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)完成得又快又好。

例如，北師大版九年級(jí)“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究——電流與電壓、電阻的關(guān)系”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用控制變量法，分別探究電流與電壓的關(guān)系、電流和電阻的關(guān)系。教師要求學(xué)生分組完成這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用電流表、電壓表、定值電阻、電源和滑動(dòng)變阻器等器材，基于實(shí)驗(yàn)原理，分別控制電阻和電壓一定時(shí)，探究電流與電壓、電阻的關(guān)系。在分組探究實(shí)驗(yàn)中，各組需先明確需要測(cè)量的物理量，運(yùn)用哪些測(cè)量的工具，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作步驟，根據(jù)步驟具體做實(shí)驗(yàn)。在小組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，學(xué)生發(fā)揮自身的力量或與小伙伴合作，或動(dòng)手連接電路，或觀察電流表和電壓表的示數(shù)變化，或記錄數(shù)據(jù)，或分析數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過共同研討后得出結(jié)論。教師根據(jù)各組學(xué)生的結(jié)果展現(xiàn)情況，進(jìn)行針對(duì)性的總結(jié)與鼓勵(lì)評(píng)價(jià)。

在以上的學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)中，教師布置自主實(shí)驗(yàn)任務(wù)，要求學(xué)生分組完成這項(xiàng)探究實(shí)驗(yàn)，各組學(xué)生在組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下分工合作，可以形成團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。

六、發(fā)展物理學(xué)科核心素養(yǎng)

物理核心素養(yǎng)是與物理學(xué)科相關(guān)的，能促進(jìn)學(xué)生個(gè)體發(fā)展與終身發(fā)展的關(guān)鍵能力和必備品格，分為物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。在初中物理課程中，教師運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法實(shí)施教學(xué)，可以有效發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。在物理實(shí)驗(yàn)中，初中生可以逐步形成用物理學(xué)的視角看待客觀世界的意識(shí)，也可以逐步形成基于事實(shí)證據(jù)、科學(xué)推理提出獨(dú)特見解的思維與品質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作中發(fā)展科學(xué)探究能力，形成人與自然和諧發(fā)展的科學(xué)態(tài)度，以及用科技改變生活、促進(jìn)人類進(jìn)步的社會(huì)責(zé)任感。

例如，北師大版九年級(jí)“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究——產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)分為：認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，探究影響感應(yīng)電流方向和大小的因素，掌握發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與電流產(chǎn)生特點(diǎn)等。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的核心在于磁生電，通過提問引發(fā)學(xué)生思考，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中深入體會(huì)和總結(jié)結(jié)論，可以培養(yǎng)學(xué)生物理思維、科學(xué)素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作精神、實(shí)驗(yàn)探究能力等，有效發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。教師先提問：奧斯特實(shí)驗(yàn)中，電能生磁，反過來(lái)想磁可以生電嗎？通過這樣的啟發(fā)性提問，引發(fā)學(xué)生思考，導(dǎo)入這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。通過完成探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以明確感應(yīng)電流產(chǎn)生條件、影響方向和大小的因素等。

在以上的電與磁的探究實(shí)驗(yàn)中，涉及多個(gè)探究要素，需要科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和進(jìn)行多項(xiàng)操作，還要與所學(xué)知識(shí)緊密結(jié)合，才能最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在這樣的探究實(shí)驗(yàn)中，通過教師引導(dǎo)、學(xué)生思考、小組探究，有效發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

綜上所述，實(shí)驗(yàn)作為自然科學(xué)研究中的基礎(chǔ)，在初中物理課程中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法教學(xué)，與初中物理的學(xué)科性質(zhì)相適應(yīng)，具有重要的意義，包括培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣、幫助理解物理概念定律、提高學(xué)生物理思維能力和實(shí)驗(yàn)操作能力、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、發(fā)展物理學(xué)科核心素養(yǎng)。初中物理教師根據(jù)基本學(xué)情，綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，能提高物理教學(xué)的有效性。

（左毓紅）