通過實(shí)驗(yàn)提高初中生物理解題能力的教學(xué)策略研究

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

物理作為一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過程中占據(jù)重要地位.然而，當(dāng)前初中物理教學(xué)中普遍存在重概念輕實(shí)驗(yàn)、重結(jié)論輕過程的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生解題能力不足.文章聚焦初中物理“力”章節(jié)教學(xué)，探索將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與解題訓(xùn)練相結(jié)合的教學(xué)方法，旨在提高學(xué)生的理解和應(yīng)用能力，為初中物理教學(xué)提供參考.

1 理論基礎(chǔ)與研究背景

1. 1 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在物理教學(xué)中的應(yīng)用

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)教師精心設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的教學(xué)情境，引發(fā)已有經(jīng)驗(yàn)與新知識(shí)間的聯(lián)系.在力學(xué)教學(xué)中，教師可以創(chuàng)設(shè)日常生活中的相關(guān)情境，如觀察自行車運(yùn)動(dòng)或分析電梯啟動(dòng)時(shí)的感受，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索力的本質(zhì)[1].通過設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)，如測量不同物體間的摩擦力或探究彈簧伸長與彈力的關(guān)系，學(xué)生能夠親身經(jīng)歷科學(xué)探究過程，從觀察假設(shè)到驗(yàn)證歸納，逐步對(duì)力學(xué)概念和規(guī)律進(jìn)行深刻理解.這種教學(xué)方式不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，還培養(yǎng)了其批判性思維、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析能力.學(xué)生在建構(gòu)知識(shí)的過程中，逐步形成文章編號(hào)：1008-0333（2025）17-0072-03了科學(xué)的思維方式，并找到了問題解決策略，從而為發(fā)展物理解題能力奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).

1.2 初中生認(rèn)知特點(diǎn)與物理學(xué)習(xí)的關(guān)系

初中生正處于皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論中的具體運(yùn)算向形式運(yùn)算過渡的關(guān)鍵階段，這一特點(diǎn)與物理學(xué)習(xí)的需求高度契合.學(xué)生初步具備抽象思維能力，能夠理解和運(yùn)用物理學(xué)中的符號(hào)表示數(shù)學(xué)公式，如 F =ma 這種力學(xué)基本定律.然而，學(xué)生的抽象思維能力尚未完全成熟，在學(xué)習(xí)物理概念時(shí)，仍需要具體實(shí)例和直觀體驗(yàn)的支持.如在學(xué)習(xí)力的合成與分解時(shí)，通過操作力的平行四邊形模型，學(xué)生能更好地理解向量加法的抽象概念[2].教師設(shè)計(jì)引人入勝的實(shí)驗(yàn)，不僅能激發(fā)學(xué)生的求知欲，還能培養(yǎng)其科學(xué)探究能力.此外，初中生的邏輯推理能力逐漸增強(qiáng)，但仍需通過引導(dǎo)來建立系統(tǒng)的物理知識(shí)結(jié)構(gòu).教師通過創(chuàng)設(shè)情境化的問題解決過程，能夠幫助學(xué)生將零散的物理知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)成連貫且有機(jī)統(tǒng)一的概念網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而為后續(xù)的物理學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).

1.3 當(dāng)前初中物理解題教學(xué)中存在的問題

在教學(xué)方法上，許多教師過于注重題型歸類和解題技巧的傳授，忽視了對(duì)物理概念本質(zhì)的深入探討.例如，在講解力的相互作用時(shí)，往往直接給出公式 F=ma ，而缺乏對(duì)力的本質(zhì)及其與加速度關(guān)系的深入分析[3].這種做法導(dǎo)致學(xué)生只能機(jī)械套用公式，無法靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題.同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與解題訓(xùn)練之間的脫節(jié)也是一個(gè)突出問題，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)往往不能將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論知識(shí)有效結(jié)合，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)流于形式，未能真正起到鞏固概念、提升解題能力的作用.在學(xué)生學(xué)習(xí)方面，普遍存在對(duì)物理概念理解不深、解題思路僵化等問題，學(xué)生往往依賴題型記憶和固定解法，缺乏對(duì)問題本質(zhì)的分析.

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1基于“力”章節(jié)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)以學(xué)生為主導(dǎo)的探究性實(shí)驗(yàn)，將抽象概念具象化.例如，在學(xué)習(xí)摩擦力時(shí)，設(shè)計(jì)“影響摩擦力大小的因素”探究實(shí)驗(yàn).學(xué)生通過改變接觸面材料、接觸面積和壓力等因素，測量不同情況下的摩擦力，從而形成摩擦力與壓力成正比、與接觸面積無關(guān)的認(rèn)知.這一實(shí)驗(yàn)不僅讓學(xué)生親身體驗(yàn)了摩擦力的特性，還培養(yǎng)了其控制變量、數(shù)據(jù)處理的能力.在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，引入相關(guān)的解題訓(xùn)練，如計(jì)算斜面上物體的平衡條件，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，學(xué)生能更好地理解力的分解，進(jìn)而提高解決復(fù)雜力學(xué)問題的能力[4].

2.2 實(shí)驗(yàn)、解題一體化教學(xué)模式的構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)、解題一體化教學(xué)模式包含四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：問題導(dǎo)人、實(shí)驗(yàn)探究、數(shù)據(jù)分析和解題應(yīng)用.在問題導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師設(shè)置與實(shí)際生活相關(guān)的物理情境，如自行車上坡時(shí)如何減小所需的力，引發(fā)學(xué)生思考；在實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)，學(xué)生設(shè)計(jì)并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，如測量不同坡度下推車所需的力，收集數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制力與坡度的關(guān)系圖，發(fā)現(xiàn)規(guī)律[5]；在解題應(yīng)用環(huán)節(jié)，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論解決類似問題，如計(jì)算特定坡度下需要的最小力.這種模式通過實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)其實(shí)踐能力，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接應(yīng)用于解題，使抽象的物理概念具象化，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力.

2.3 教學(xué)實(shí)施過程與方法

課堂開始時(shí)，教師展示木塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的視頻，引發(fā)學(xué)生思考影響運(yùn)動(dòng)的因素.隨后，學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使用測力傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器測量推動(dòng)木塊時(shí)的力，并探討其與加速度的關(guān)系.在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生通過改變木塊重量、表面材料等因素，探究摩擦力.數(shù)據(jù)收集后，學(xué)生利用電子表格軟件處理數(shù)據(jù)，繪制力一加速度圖像，發(fā)現(xiàn)線性關(guān)系.在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo) F=ma+f 的關(guān)系式.解題應(yīng)用環(huán)節(jié)中，學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論解決類似問題.整個(gè)過程中，教師注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和物理建模能力，使抽象的力學(xué)概念具象化，加深學(xué)生對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解和應(yīng)用.

3研究結(jié)果與分析

3.1學(xué)生對(duì)物理概念理解能力的變化

在力學(xué)概念測試中，學(xué)生對(duì)力的合成、分解和平衡等抽象概念的理解表現(xiàn)突出.例如，在理解摩擦力性質(zhì)時(shí)，學(xué)生能夠準(zhǔn)確解釋摩擦力與壓力的關(guān)系，并正確分析復(fù)雜情境中的力學(xué)平衡.學(xué)生對(duì)“力是相互作用\"這一核心概念的理解更為深入，能夠在多體系統(tǒng)中正確識(shí)別作用力和反作用力.此外，學(xué)生對(duì)力學(xué)公式的理解不再局限于機(jī)械記憶，而是能從物理本質(zhì)出發(fā)解釋公式含義.在解釋 F=ma 時(shí)，學(xué)生能夠聯(lián)系日常生活中的加速和減速過程，展現(xiàn)出對(duì)力與加速度關(guān)系的深刻理解.學(xué)生在概念的靈活應(yīng)用上也有明顯進(jìn)步，能夠在新情境中遷移運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，這反映出他們對(duì)物理概念的理解已經(jīng)從表面記憶轉(zhuǎn)向內(nèi)在認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重構(gòu).

3.2 問題分析能力與解題策略的提升

學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜物理問題時(shí)，表現(xiàn)出更強(qiáng)的系統(tǒng)思維和分析能力，能夠準(zhǔn)確識(shí)別問題中的關(guān)鍵信息，并將其與相應(yīng)的物理概念和定律進(jìn)行聯(lián)系.在處理涉及多個(gè)力的平衡問題時(shí)，學(xué)生能夠熟練運(yùn)用力的分解和合成技巧，正確畫出受力分析圖.解題過程中，學(xué)生展現(xiàn)出更強(qiáng)的邏輯推理能力，能夠清晰地闡述從已知條件到求解結(jié)果的思路.學(xué)生在選擇和應(yīng)用解題策略時(shí)變得更加靈活，不再局限于單一的解題方法，而是能夠根據(jù)問題特點(diǎn)選擇最優(yōu)策略，如在適當(dāng)情況下運(yùn)用能量守恒原理代替牛頓運(yùn)動(dòng)定律.學(xué)生在處理實(shí)際生活中的物理問題時(shí)表現(xiàn)出更強(qiáng)的應(yīng)用能力，能夠?qū)⒄n堂所學(xué)知識(shí)遷移到新的情境中.

3.3 學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展

學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)和分析結(jié)果等方面都表現(xiàn)出了明顯的進(jìn)步.在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，學(xué)生能夠提出合理假設(shè)，并設(shè)計(jì)出控制變量的有效方案.例如，在研究影響摩擦力大小的因素時(shí)，學(xué)生能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)出改變接觸面材料、壓力和接觸面積的實(shí)驗(yàn)步驟.數(shù)據(jù)收集過程中，學(xué)生能夠正確使用各種測量工具，并注意到實(shí)驗(yàn)誤差的來源和處理方法.在數(shù)據(jù)分析階段，學(xué)生不僅能夠熟練運(yùn)用圖表等可視化工具呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，還能從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律和趨勢.特別值得一提的是，學(xué)生在解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)表現(xiàn)出更強(qiáng)的批判性思維，能夠?qū)Ξ惓?shù)據(jù)進(jìn)行合理解釋.此外，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫上也有顯著提升，能夠清晰闡述實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論.

4 討論與建議

4.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)提高解題能力的作用機(jī)制

實(shí)驗(yàn)過程為抽象的物理概念提供具體的感知體驗(yàn)，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際現(xiàn)象聯(lián)系起來.例如，通過測量不同質(zhì)量物體的加速度，學(xué)生能深刻理解牛頓第二定律中力、質(zhì)量和加速度的關(guān)系，從而在解題時(shí)正確應(yīng)用這一定律.實(shí)驗(yàn)還培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力和數(shù)據(jù)分析能力，這些能力直接轉(zhuǎn)化為解題時(shí)的問題分析能力.在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，學(xué)生學(xué)會(huì)了識(shí)別關(guān)鍵變量、控制無關(guān)因素，這種思維方式有助于他們?cè)诮忸}時(shí)快速抓住問題本質(zhì).此外，實(shí)驗(yàn)過程中遇到的各種困難和異常情況，培養(yǎng)了學(xué)生的問題解決能力和創(chuàng)新思維，使他們?cè)诿鎸?duì)復(fù)雜題目時(shí)能夠靈活運(yùn)用多種策略.實(shí)驗(yàn)教學(xué)還提高了學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的直觀認(rèn)識(shí)，減少了學(xué)生對(duì)公式的盲目依賴，使他們能夠從物理本質(zhì)出發(fā)進(jìn)行解題.

4.2 實(shí)驗(yàn)、解題一體化教學(xué)模式的優(yōu)化策略

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與解題問題的關(guān)聯(lián)性至關(guān)重要，可通過設(shè)計(jì)與課本習(xí)題相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn).引入現(xiàn)代信息技術(shù)也是優(yōu)化該模式的有效途徑，利用傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以提高實(shí)驗(yàn)精度，使用模擬軟件也可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)范圍，解決難以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn).此外，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力也是優(yōu)化策略的重要組成部分，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)解題需求自主設(shè)計(jì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn).在評(píng)價(jià)體系方面，應(yīng)建立更加全面的評(píng)估機(jī)制，不僅要關(guān)注最終解題結(jié)果，還要重視學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)和思維發(fā)展.

4.3 在其他物理教學(xué)單元中的推廣應(yīng)用

在熱學(xué)單元中，可設(shè)計(jì)熱膨脹系數(shù)測量實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過觀察不同材料在加熱過程中的長度變化，能夠直觀理解熱脹冷縮原理，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用于解決熱脹冷縮相關(guān)問題；電學(xué)單元可引入串并聯(lián)電路的搭建實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過調(diào)節(jié)電路元件，測量電壓、電流變化，能夠加深對(duì)歐姆定律的理解，提高解決復(fù)雜電路問題的能力；電磁學(xué)單元可設(shè)計(jì)電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過改變磁場強(qiáng)度、線圈匝數(shù)，觀察感應(yīng)電流變化，能夠加深對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解，提高解決電磁感應(yīng)問題的能力.

5 結(jié)束語

綜上所述，運(yùn)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解題一體化教學(xué)模式，能夠有效解決初中生物理解題能力不足的問題.實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅加深了學(xué)生對(duì)力學(xué)概念的理解，還培養(yǎng)了其分析問題、解決問題的能力.未來教學(xué)中，可進(jìn)一步探索該教學(xué)模式在其他學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用，將其與信息技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)更加豐富多樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

[1］張林峰.基于物理觀念培養(yǎng)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究[J].安徽教育科研，2024（23）：52-54.

[2］趙娟，謝慧勤，楊紅梅.指向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略[J].廣西教育，2024（19）：121 -124.

[3］高帆，閆麗麗.新課改下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)與創(chuàng)新[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)，2024（19）：63-65.

[4］李明.淺談新課程下初中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的解題能力[J].數(shù)理化解題研究，2023（29）：86-88.

[5］張楊.初中物理力學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究[D].沈陽：沈陽師范大學(xué)，2022.

[責(zé)任編輯：李 璟]