在初中物理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

【摘要】在當(dāng)前“雙減”的背景下，學(xué)生有更多可支配的時(shí)間，這要求教師切實(shí)培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)的能力。學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力的提升將有助于他們更好地利用額外的時(shí)間促進(jìn)自身的全面發(fā)展。實(shí)驗(yàn)在初中物理教學(xué)中扮演著重要角色，因此在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力是必然的趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】初中物理；自主能力；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：王衛(wèi)平（1981—），男，江蘇省泰州市姜堰區(qū)張甸初級(jí)中學(xué)。

教師在初中物理實(shí)驗(yàn)中致力于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，關(guān)鍵之一是選擇符合學(xué)生興趣和能力的實(shí)驗(yàn)形式。同時(shí)，教師還需引導(dǎo)學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)材料，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟與方法，自主觀(guān)察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，自主分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出結(jié)論，自主反思和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程?？偟膩?lái)說(shuō)，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生全程參與，包括觀(guān)察、思考、操作、記錄、分析以及交流，從而使他們更深入地理解實(shí)驗(yàn)知識(shí)，更全面地提升自身能力。

一、激發(fā)興趣與好奇心

開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，教師要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，盡可能為實(shí)驗(yàn)增添趣味元素，以激發(fā)學(xué)生的興趣與好奇心，引導(dǎo)他們自主參與。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，教師可采取多樣化的方式，如引入富有趣味性的故事、創(chuàng)設(shè)游戲環(huán)節(jié)、利用動(dòng)畫(huà)視頻、開(kāi)展角色扮演以及列舉生活中的例子等。這些趣味性元素融入實(shí)驗(yàn)中能使學(xué)生集中注意力，主動(dòng)探究［1］。

以蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)“壓強(qiáng)和浮力”中的“浮力”的教學(xué)為例。首先，教師可以呈現(xiàn)曹沖的畫(huà)像和大象圖像，讓學(xué)生猜測(cè)相關(guān)故事。通過(guò)激發(fā)學(xué)生好奇心，讓他們走進(jìn)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段。其次，教師可以要求學(xué)生講述曹沖稱(chēng)象的故事，使學(xué)生從故事中領(lǐng)悟物理原理。最后，教師問(wèn)學(xué)生能否利用盒子代替故事中的船、圖釘代替大象、砝碼代替石頭，完成曹沖稱(chēng)象的整個(gè)過(guò)程，并解釋其中的物理原理。許多學(xué)生因?qū)?shí)驗(yàn)的好奇而愿意主動(dòng)地參與每一個(gè)步驟，不需要教師過(guò)多督促，只需教師在適當(dāng)時(shí)刻進(jìn)行引導(dǎo)。學(xué)生將按照曹沖稱(chēng)象的步驟，為水中的空盒畫(huà)上一條吃水線(xiàn)，放上圖釘并畫(huà)上第二條吃水線(xiàn)，然后再取出圖釘，換上砝碼使吃水線(xiàn)恢復(fù)原來(lái)的位置。學(xué)生必須理解曹沖稱(chēng)象的步驟才能完成這一實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生在好奇心的驅(qū)使下自行思考，曹沖為何提出此方法以及其中涉及了哪些物理現(xiàn)象。教師實(shí)質(zhì)上是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一項(xiàng)與浮力相關(guān)的簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，讓他們自己解開(kāi)其中的奧秘。在此過(guò)程中，教師并未引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)備相關(guān)器材并按照給定步驟操作，而是借助故事引發(fā)學(xué)生興趣，使實(shí)驗(yàn)成為教師激趣、學(xué)生尋趣的互動(dòng)過(guò)程。

在上述的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生因?yàn)楹闷妫M(jìn)而更專(zhuān)注于實(shí)驗(yàn)過(guò)程，更認(rèn)真地觀(guān)察和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這能提高他們的實(shí)驗(yàn)質(zhì)量?？梢?jiàn)，好奇心是激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索、學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的內(nèi)在動(dòng)力。因此，教師應(yīng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的好奇心，推動(dòng)他們更主動(dòng)地投入學(xué)習(xí)并積極探索答案。

二、設(shè)定探究任務(wù)

在開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，教師可以設(shè)定探究性的任務(wù)，以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考、提出假設(shè)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。通過(guò)這種主動(dòng)學(xué)習(xí)的方式，學(xué)生能夠完成任務(wù)并驗(yàn)證他們的假設(shè)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)現(xiàn)式探究，即先提供相關(guān)問(wèn)題情境，然后引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題。教師也可進(jìn)行接受式探究活動(dòng)，即先提供相關(guān)知識(shí)和背景材料，然后讓學(xué)生根據(jù)這些信息進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。此外，教師還可組織項(xiàng)目式探究活動(dòng)，即將探究任務(wù)分解成不同的項(xiàng)目，讓學(xué)生自主選擇并制訂詳細(xì)的研究計(jì)劃，應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)多樣化的探究任務(wù)，學(xué)生可以提高實(shí)驗(yàn)技能并發(fā)展科學(xué)探究能力。

例如，教師可以將教材分解為不同的知識(shí)單元，包括力學(xué)單元、光學(xué)單元、熱學(xué)單元、電磁學(xué)單元、聲學(xué)單元等，并設(shè)置多樣化的探究任務(wù)，讓學(xué)生自主選擇并展開(kāi)獨(dú)立探究。在力學(xué)單元中，學(xué)生可以探究不同材料表面的摩擦力大小以及物體的慣性等問(wèn)題；在光學(xué)單元中，學(xué)生可以探究光的折射規(guī)律和凸透鏡成像規(guī)律等問(wèn)題。通過(guò)這些富有探究性質(zhì)的任務(wù)，學(xué)生不僅能夠深刻理解物理概念，還能促進(jìn)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐能力的提升。以蘇科版初中物理九年級(jí)上冊(cè)“機(jī)械能和內(nèi)能”中的“內(nèi)能 熱傳遞”的教學(xué)為例，教師設(shè)置探究任務(wù)：比較不同材料的吸熱能力。首先，教師將探究任務(wù)引入學(xué)生的日常生活，提出問(wèn)題情境以激發(fā)學(xué)生自主思考［2］：“在相同加熱條件下，不同材料吸熱的效果如何？這背后涉及了哪些科學(xué)原理？”學(xué)生易將問(wèn)題與日常經(jīng)驗(yàn)連接，并愿意主動(dòng)展開(kāi)探索。其次，為確保學(xué)生有效探究，教師提供實(shí)驗(yàn)器材并鼓勵(lì)他們自主選擇，如酒精燈、易拉罐、溫度計(jì)、玻璃棒、鐵架臺(tái)、石棉網(wǎng)等。最后，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，收集數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，引導(dǎo)他們從不同角度思考問(wèn)題。

教師的探究任務(wù)旨在激發(fā)學(xué)生深入實(shí)驗(yàn)和自主思考，完成相關(guān)的操作，使其從實(shí)踐中學(xué)習(xí)。關(guān)注點(diǎn)不在于學(xué)生的任務(wù)結(jié)果，而在于他們自主發(fā)展的能力，即是否能自主探究和自主學(xué)習(xí)。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)水平制訂可完成的探究任務(wù)，讓他們發(fā)揮潛力，體會(huì)到實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的成就感。

三、引導(dǎo)合作學(xué)習(xí)

在實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)當(dāng)通過(guò)引導(dǎo)合作學(xué)習(xí)的方式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的自主能力。通過(guò)將學(xué)生劃分成不同的小組，引導(dǎo)小組成員共同討論、探索和實(shí)踐并完成實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)內(nèi)容，可以為他們提供更多的自主空間，有助于他們更加自主地投入實(shí)驗(yàn)。

以蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)“力”中的“摩擦力”的教學(xué)為例，教師可以讓學(xué)生在小組合作中探究滑動(dòng)摩擦力大小與影響因素之間的關(guān)系。通過(guò)組織小組合作，讓學(xué)生在相互協(xié)助、相互督促和相互質(zhì)疑中完成實(shí)驗(yàn)，從而提升對(duì)滑動(dòng)摩擦力的認(rèn)識(shí)。首先，教師將學(xué)生分組，確保每個(gè)小組的成員互補(bǔ)專(zhuān)長(zhǎng)。隨后，教師指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位選擇實(shí)驗(yàn)器材，并組建實(shí)驗(yàn)裝置。學(xué)生可以描述實(shí)驗(yàn)流程、列出所需器材，并從器材室中自主取用。這其實(shí)就是一個(gè)自主和合作的過(guò)程，學(xué)生要選對(duì)器材，還要在相互幫忙中組裝器材。接下來(lái)，教師幫助小組分解任務(wù)，確保每個(gè)成員都有任務(wù)可執(zhí)行且能夠勝任。例如，學(xué)生可以商量并將任務(wù)分為操作彈簧測(cè)力計(jì)、改變壓力大小、更換接觸面、觀(guān)察現(xiàn)象與記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)總結(jié)與匯報(bào)等五個(gè)部分［3］。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，教師可以通過(guò)巡堂來(lái)提供專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)，并提出具有深度的問(wèn)題，以便針對(duì)學(xué)生在不同分工和實(shí)際操作情況下的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估和指導(dǎo)。對(duì)于操作彈簧測(cè)力計(jì)的學(xué)生，教師可以問(wèn)：“在拉動(dòng)木塊的過(guò)程中，如何確保彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)穩(wěn)定且準(zhǔn)確？”對(duì)于負(fù)責(zé)改變壓力大小的學(xué)生，則可以問(wèn)：“你是如何調(diào)節(jié)木塊對(duì)接觸面的壓力的？”這些問(wèn)題可以幫助學(xué)生深入理解滑動(dòng)摩擦力，促使學(xué)生深入思考。通過(guò)這一過(guò)程中的自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以提高自主學(xué)習(xí)興趣，還能夠更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)實(shí)踐，可以得出結(jié)論：教師促進(jìn)學(xué)生合作的根本目的在于拓展學(xué)生的自主空間，為他們提供自主學(xué)習(xí)和展示的機(jī)會(huì)。學(xué)生在選擇符合自己興趣和特長(zhǎng)的操作內(nèi)容時(shí)，能更好地激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，并通過(guò)與同伴的交流和協(xié)作，獲得更全面的知識(shí)和技能。

四、提供自主學(xué)習(xí)資源

在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師應(yīng)創(chuàng)造條件讓學(xué)生盡可能地自主學(xué)習(xí)，其中提供豐富的學(xué)習(xí)資源尤為重要。傳統(tǒng)的教學(xué)模式依靠教科書(shū)、教案、掛圖和實(shí)驗(yàn)器材等資源，而為了增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)體驗(yàn)，教師可以考慮引入信息技術(shù)，比如電子課件、視頻、學(xué)習(xí)網(wǎng)站、應(yīng)用程序和在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室等。

以蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)“力與運(yùn)動(dòng)”中的“牛頓第一定律”為例，教師可以設(shè)立自主實(shí)驗(yàn)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能證明物體具有慣性的實(shí)驗(yàn)。首先，教師提供相關(guān)學(xué)習(xí)網(wǎng)站和在線(xiàn)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主查閱關(guān)于物體慣性的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)案例，以深入理解慣性的概念。其次，教師準(zhǔn)備簡(jiǎn)單易操作的且能直觀(guān)展示物體慣性實(shí)驗(yàn)的器材，例如硬幣和厚書(shū)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)展示物體的慣性特性。再者，教師提供一些器材，如小車(chē)、木塊和平滑的桌面等，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：將木塊平穩(wěn)地放在小車(chē)上，以恒定的速度推動(dòng)小車(chē)，再讓小車(chē)撞擊桌面的邊緣［4］。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，制作電子課件，描述實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果和理論原理。在涉及小車(chē)與木塊的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在課件中這樣描述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：當(dāng)小車(chē)停止時(shí)，木塊繼續(xù)向前移動(dòng)一段距離，然后才慢慢地停下來(lái)。同時(shí)，在課件上，學(xué)生這樣解釋實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)小車(chē)停止時(shí)，木塊由于慣性仍然保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而會(huì)繼續(xù)向前移動(dòng)一段距離。在描述結(jié)果與原理的過(guò)程中，學(xué)生可以自主加入動(dòng)畫(huà)、圖片等元素，使實(shí)驗(yàn)更具個(gè)性化。最后，教師提供在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的討論區(qū)，供學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)成果和討論問(wèn)題，使學(xué)生加深對(duì)主題實(shí)驗(yàn)的理解。

通過(guò)提供豐富的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以更自主地選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容，加強(qiáng)信息獲取、篩選和利用能力，提升自主學(xué)習(xí)能力。

五、鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通常是由教師向?qū)W生提出問(wèn)題，學(xué)生的主要任務(wù)就是回答這些問(wèn)題，以深化知識(shí)理解和提高能力。然而，除了回答問(wèn)題，教師還應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題，以激發(fā)他們自主學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、要求和個(gè)人理解提出各種問(wèn)題，并通過(guò)解決這些問(wèn)題來(lái)拓展自主學(xué)習(xí)的范圍。

以蘇科版八年級(jí)上冊(cè)“物體的運(yùn)動(dòng)”中的“直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，教師設(shè)置實(shí)驗(yàn)：要求學(xué)生使用刻度尺和停表來(lái)測(cè)量小車(chē)的平均速度。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，通過(guò)觀(guān)察和思考提出問(wèn)題，包括一系列有關(guān)小車(chē)通過(guò)斜坡、記錄路程與行駛時(shí)間以及計(jì)算平均速度的問(wèn)題。例如，小車(chē)在不同坡度的斜坡上行駛時(shí)，其平均速度如何隨斜度變化？為了確保準(zhǔn)確測(cè)量小車(chē)行駛時(shí)間，是否需要準(zhǔn)備足夠長(zhǎng)的木板或選擇適度的斜面坡度？通過(guò)不斷提出問(wèn)題，學(xué)生將逐漸培養(yǎng)獨(dú)立思考、形成見(jiàn)解和判斷能力，從而提高自主學(xué)習(xí)能力［5］。

教師引導(dǎo)學(xué)生提問(wèn)的方式實(shí)質(zhì)上是引導(dǎo)學(xué)生自主思考、自主表達(dá)，促使他們對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原理進(jìn)行質(zhì)疑與內(nèi)化。通過(guò)提出問(wèn)題，學(xué)生將能夠更加系統(tǒng)地梳理思路、明確學(xué)習(xí)方向，進(jìn)而規(guī)范自主學(xué)習(xí)過(guò)程。因此，在實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)當(dāng)給予學(xué)生更多提問(wèn)的機(jī)會(huì)，以激發(fā)他們從多個(gè)角度深度思考問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)習(xí)中扮演著重要角色，能夠促使學(xué)生深入理解物理知識(shí)并拓寬認(rèn)知視野。教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)自主探索的能力，激發(fā)其不斷思考，推動(dòng)他們?cè)趯?shí)踐中不斷挑戰(zhàn)自我。只有通過(guò)自主思考和實(shí)踐，學(xué)生才能將所學(xué)物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中，并將其應(yīng)用于日常生活中以提高問(wèn)題解決的能力。

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