提升初中生物理實驗操作能力的策略研究

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2025）18 -0107-03

物理學是一門以實驗為基礎的學科，通過物理實驗教學，教師不僅可以培養(yǎng)學生的科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任感，更能幫助學生理解物理概念、掌握物理規(guī)律.然而，現(xiàn)階段初中物理實驗教學存在諸多問題，如實驗資源不足、教學模式單一、學生參與度低、學生興趣不高等，這些問題嚴重影響實驗教學的效果，對學生實驗操作能力的提升極其不利[1].隨著初中物理新版課程標準對科學探究能力的強調(diào)，實驗探究能力成為學生學習物理的關鍵能力之一，因此，提升學生物理實驗操作能力成為亟待解決的重要課題.文章將結合初中物理具體實驗案例，從多個角度探討提升初中生物理實驗操作能力的策略，以期為初中物理實驗教學提供參考.

1優(yōu)化實驗教學設計，夯實操作基礎

1.1 結合生活實際，激發(fā)實驗興趣

將物理實驗與學生的生活實際緊密結合，能有效激發(fā)學生的實驗探究興趣，使學生更加主動地參與實驗操作[2.例如，在“探究浮力的大小與哪些因素有關”實驗教學中，教師可以將學生生活中的常見現(xiàn)象引入實驗教學，如開課時可提問學生：為什么把雞蛋放入清水中會下沉，而向清水中加入大量食鹽攪拌后雞蛋卻能浮起來？為什么鋼鐵制成的巨輪能在海面上航行，而一個用鋼鐵做的小鐵釘放入水中就會下沉？教師通過這兩個與學生生活實際緊密相關的問題，激發(fā)學生的好奇心，引發(fā)其對浮力影響因素的思考.接著，可進行分組實驗，提前為學生準備一盆清水、一個裝滿水的燒杯、彈簧測力計，以及不同體積的石塊、木塊、小塑料袋等實驗器材.先讓學生分別將小木塊和小石塊放入清水中，觀察它們的狀態(tài)，再用彈簧測力計測量小石塊在空氣中的重力，然后將小石塊緩慢浸入清水中，觀察彈簧測力計示數(shù)的變化，引導學生思考彈簧測力計示數(shù)變化與浮力的關系.最后，還可為學生設計趣味實驗環(huán)節(jié)，讓學生嘗試用不同濃度的鹽水，重復雞蛋沉浮實驗，直觀感受液體密度對浮力大小的影響.教師通過這些貼近生活的實驗設計，將抽象的物理知識變得生動有趣，讓學生在動手操作中主動探究浮力的奧秘，從而有效激發(fā)學生對物理實驗的興趣，提升實驗教學效果.

1.2 明確實驗目標，細化操作步驟

在初中物理實驗教學中，明確實驗目標并細化實驗的操作步驟是理解實驗原理、掌握實驗技能的關鍵，也是學生順利、高效完成實驗的前提.例如，在“測量物體的密度”實驗教學中，學生實驗前應該明確以下實驗自標：深入理解密度的物理意義，熟練掌握密度的計算公式，并能準確闡述測量物體密度在實際生活與科學研究中的應用；熟練使用天平精確測量物體的質量，使用量筒準確測量不規(guī)則物體的體積，正確讀取測量儀器的示數(shù)，同時能夠根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行準確計算與誤差分析.通過實驗操作，學生能夠培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、實事求是的精神和團隊協(xié)作能力，激發(fā)對物理實驗的興趣，提高解決實際問題的能力.對于本實驗，細化操作步驟如下：第一步，實驗準備階段.準備實驗器材，包括天平、量筒、砝碼、鑷子、待測物體（如小石塊、金屬塊等）、水、細線等，注意檢查器材并確保器材能正常使用.明確實驗器材的使用方法和注意事項，如天平的調(diào)平方法，使用天平時不能用手直接拿砝碼，量筒讀數(shù)時視線要與凹液面最低處相平行.第二步，實驗操作階段.先測量物體的質量，將天平放在水平桌面上，把游碼移至標尺左端的零刻度線處，調(diào)節(jié)平衡螺母，使指針指在分度盤的中央刻度線處，此時天平橫梁平衡，把待測物體放在天平的左盤，用鑷子向右盤加減砝碼并移動游碼，直至天平再次平衡.記錄此時砝碼的總質量與游碼在標尺上所對的刻度值，兩者之和即為待測物體的質量.接下來測量物體的體積，在量筒中倒人適量的水，記錄此時水的體積，并用細線系住待測物體，將其緩慢浸沒在量筒中，待液面穩(wěn)定后，記錄此時水和物體的總體積，計算待測物體的體積.第三步，實驗數(shù)據(jù)處理.根據(jù)測量得到的物體質量和體積，利用密度公式計算出物體的密度.第四步，誤差分析.組織學生對實驗數(shù)據(jù)進行分析，討論實驗過程中可能產(chǎn)生誤差的原因，如測量質量時天平未完全調(diào)平、讀取量筒示數(shù)時視線偏差等，指導學生整理實驗器材.通過明確的目標設定和細致的步驟分解，學生在實驗過程中能更清楚地知道每一步的操作目的和方法，從而規(guī)范實驗操作，提高實驗操作的準確性和規(guī)范性.

2 創(chuàng)新實驗教學模式，增強學習動力

2.1 引入項目式學習，提升綜合素養(yǎng)

在初中物理實驗教學中，教師可以項目式學習為載體，讓學生在完成項目的過程中綜合運用所學知識，提升實驗操作能力和綜合素養(yǎng).例如，在電磁感應部分教學后，教師可為學生提供“設計制作一個簡易的電動機”項目，讓學生通過項目實踐，深入理解電磁感應、磁場對電流的作用等物理原理，并綜合運用物理、數(shù)學、工程等多學科知識，實現(xiàn)知識與能力的融合發(fā)展.“設計制作一個簡易的電動機”項目實施流程如下：（1）項目啟動與規(guī)劃.教師通過展示生活中常見的電動機應用場景，如電風扇、電動玩具等，提出項目任務，激發(fā)學生興趣并引發(fā)學生思考，同時，讓學生以小組為單位討論項目需求，制定項目計劃.（2）知識學習與探索.教師通過觀看動畫演示、教師講解等方式，幫助學生學習電動機工作原理相關知識，理解通電導體在磁場中受力運動的機制；了解電動機的基本結構，如轉子、定子、換向器等部件的作用，為設計制作奠定理論基礎.（3）設計與制作.這個環(huán)節(jié)最為關鍵，學生需要設計簡易電動機的結構方案，繪制設計圖紙，并精準繞制線圈、正確安裝換向器、調(diào)試電路連接，不斷嘗試和改進.（4）測試與優(yōu)化.完成設計與制作后，實驗小組對簡易電動機進行測試，觀察其轉動情況，記錄運行數(shù)據(jù)，并對電動機進行優(yōu)化調(diào)整，提升電動機的性能.（5）成果展示與評價.各小組展示制作的簡易電動機，并通過PPT匯報項目過程、遇到的問題及解決方法.通過項目式學習開展實驗探究，學生能將理論知識與實踐操作緊密結合，有效提升實驗操作能力和創(chuàng)新能力.

2.2 利用虛擬仿真實驗，突破實驗局限

在初中物理實驗教學中，虛擬仿真實驗能突破時間、空間和實驗條件的限制，為學生提供豐富的實驗體驗.例如，在學習“探究光的折射規(guī)律”時，教師可搭建一個簡潔明亮的實驗室虛擬空間，包含實驗操作臺、光源設備、不同介質（如空氣、水、玻璃等）容器，確保實驗場景中各物體比例與實際相符，營造真實的實驗氛圍.同時，設置可自由調(diào)節(jié)的激光光源，使學生能通過鼠標操作改變光源的位置、強度及人射角度；放置可更換的透明介質模塊，點擊即可切換不同介質，直觀呈現(xiàn)光在不同介質中的折射情況；添加角度測量工具、光線軌跡顯示按鈕等輔助工具，以便學生測量和觀察.教學中，當學生進入虛擬實驗界面后，系統(tǒng)自動彈出實驗指導手冊，介紹實驗目的、原理、操作方法和注意事項.學生借助虛擬仿真平臺，先觀察光的折射現(xiàn)象，開啟激光光源，讓光線從空氣斜射入水中，再觀察光線在水面處發(fā)生偏折的現(xiàn)象，通過光線軌跡顯示按鈕，清晰呈現(xiàn)光的傳播路徑變化.接著，探究入射角與折射角關系，學生自主調(diào)節(jié)激光光源的入射角度，從不同角度入射，使用角度測量工具分別測量入射角和折射角，記錄多組數(shù)據(jù)，并通過改變介質（如將水換成玻璃），重復上述操作，對比不同介質中入射角與折射角的關系.這種虛擬仿真實驗不僅能彌補實際實驗的不足，還能讓學生在安全、便捷的環(huán)境中反復練習實驗操作，加深對實驗原理和操作步驟的理解，為實際實驗操作打下良好基礎.

3強化實驗過程指導，規(guī)范操作流程

3.1 作好實驗前指導，熟悉操作要點

教師在學生開展初中物理實驗前進行指導是實驗順利完成的重要保障，在每個實驗操作之前，教師都應該作好指導，讓學生明確實驗的操作要點和注意事項.例如，在“探究平面鏡成像特點”實驗教學中，教師可從實驗原理、器材使用、操作要點等方面展開實驗前指導，幫助學生明確操作步驟與關鍵細節(jié).第一，實驗原理深度解析.本實驗驗證平面鏡成像的“等大、等距、虛像”三大特點，以照鏡子時人移動鏡子中像也移動的現(xiàn)象為例，引導學生猜想像與物的位置關系，建立理論與實際的聯(lián)系.第二，器材使用與注意事項，如表1所示.第三，操作要點強調(diào).器材組裝時注意玻璃板垂直固定，演示三角板緊貼玻璃板兩側，確保其與桌面垂直.對于蠟燭定位問題，在白紙上畫一條直線代表玻璃板位置，將點燃的蠟燭固定在直線一側，用記號筆標記蠟燭底部中心位置（即“物點”）.在尋找像的位置過程中，緩慢移動未點燃的蠟燭，直至從玻璃板前不同角度觀察時，替代蠟燭與像完全重合，注意強調(diào)必須從多個角度確定重合，避免視覺誤差.記錄數(shù)據(jù)過程中，用鉛筆標記替代蠟燭的位置（即“像點\"），用刻度尺測量物點與像點到玻璃板的距離，重復3次實驗記錄數(shù)據(jù).在驗證像的虛實時，演示在像的位置放置白紙，觀察白紙上是否能承接像，說明“虛像無法用光屏承接”的特點，對比小孔成像（實像）的區(qū)別.

3.2 加強實驗中巡視，及時糾正問題

在學生進行實驗操作過程中，教師要加強巡視，及時發(fā)現(xiàn)學生存在的問題并給予糾正.例如，在“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗中，教師應該重點關注以下問題：（1）彈簧測力計讀數(shù)是否準確.學生通常未勻速拉動木塊，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，讀數(shù)時視線未與刻度線垂直.（2）變量控制不當.在探究某一因素對滑動摩擦力的影響時，學生同時改變了壓力和接觸面粗糙程度兩個變量.（3）實驗操作不熟練.部分學生組裝實驗器材較慢，如在添加砝碼時，砝碼掉落或安裝不穩(wěn)固，更換接觸面時手忙腳亂.（4）數(shù)據(jù)記錄錯誤或不完整.學生記錄的數(shù)據(jù)存在筆誤，未按要求記錄多次測量的數(shù)據(jù)，或未標注數(shù)據(jù)單位.針對這些問題，教師要及時指出，并給予正確的指導，幫助學生規(guī)范實驗操作，確保實驗數(shù)據(jù)的真實性和有效性.

4 結束語

提升初中生物理實驗操作能力是初中物理教學的重要目標之一，對學生的核心素養(yǎng)培養(yǎng)和未來發(fā)展具有深遠意義.在實際教學中，教師應不斷探索和實踐，靈活運用各種策略，以推動實驗教學改革，提升實驗教學質量，促進學生全面發(fā)展.

參考文獻：

[1］梁斌.物理實驗課提升初中生科學素養(yǎng)和探究能力的策略研究[J].數(shù)理天地（初中版），2024（08） ：90 -92.

[2］張樹英.在實驗操作中提升實踐能力：培養(yǎng)初中生化學實驗操作能力的教學策略[J].新課程（下），2019（10）：210.