新課標(biāo)下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的探究

【摘要】基于《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新是契合素質(zhì)教育要求且符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的重要實(shí)踐。這種創(chuàng)新舉措對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生成為具備科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的全面發(fā)展人才具有不可忽視的教育意義。因此，文章對(duì)這種創(chuàng)新教學(xué)的必要性進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并提出了一系列策略：用豐富多元的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容拓寬視野；用開放設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)；創(chuàng)設(shè)關(guān)聯(lián)現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境引發(fā)興趣；利用以合作探究為主的實(shí)驗(yàn)形式全面調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性；借助虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)促進(jìn)學(xué)生理解；用智能化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析來(lái)助力學(xué)生實(shí)驗(yàn)決策。期望這些策略對(duì)教師們的實(shí)踐教學(xué)起到有益的指導(dǎo)作用?！娟P(guān)鍵詞】新課標(biāo)；初中教學(xué)；物理實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）的指導(dǎo)下，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新必須突破傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，轉(zhuǎn)向以學(xué)生為主體、以探究性學(xué)習(xí)為核心的方式。這樣才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和科學(xué)探究精神。實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，芇他們通過(guò)直觀感知和動(dòng)手操作，將抽象的物理知識(shí)變得具體化，從而深度理解和長(zhǎng)期記憶知識(shí)。教師在推進(jìn)教學(xué)創(chuàng)新的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注重理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，確保實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和趣味性。同時(shí)，教師應(yīng)關(guān)注個(gè)體差異，引導(dǎo)學(xué)生在合作與交流中實(shí)現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展。這樣才能全面提高初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，為培養(yǎng)未來(lái)社會(huì)所需的創(chuàng)新型人才奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。一、新課標(biāo)下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的必要性（一）激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣與探究精神新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新可以將抽象的物理理論知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的實(shí)踐操作，通過(guò)讓學(xué)生親身體驗(yàn)、觀察和分析，激發(fā)其對(duì)物理學(xué)科的濃厚興趣，培養(yǎng)他們主動(dòng)探究、獨(dú)立思考的品質(zhì)，以此提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新潛能［1］。（二）深化理解和鞏固知識(shí)物理學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生直觀地理解物理規(guī)律，進(jìn)而加深對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使實(shí)驗(yàn)更加貼近日常生活實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，使抽象的理論知識(shí)得到具體的應(yīng)用，有助于學(xué)生更好地掌握和運(yùn)用物理原理。（三）提升學(xué)生實(shí)踐操作與創(chuàng)新能力新課標(biāo)背景下的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作技能和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。引入現(xiàn)代科技手段，開展項(xiàng)目式、研究性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，不僅可以提升其實(shí)踐技能，還能培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為他們未來(lái)的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、新課標(biāo)下初中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)策略（一）豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，拓寬學(xué)生視野新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)初中物理實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)注重實(shí)踐與理論相結(jié)合。因此，教師需整合各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，打破傳統(tǒng)的單一學(xué)科教學(xué)模式。具體來(lái)說(shuō)，就是將其他學(xué)科的元素引入物理實(shí)驗(yàn)中，例如數(shù)學(xué)建模和工程技術(shù)等，讓學(xué)生在探究物理現(xiàn)象的同時(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行精確計(jì)算和構(gòu)建模型，理解工程技術(shù)中的力學(xué)原理。以滬科版八年級(jí)物理全冊(cè)“力的平衡”的教學(xué)為例。教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，結(jié)合數(shù)學(xué)建模與工程技術(shù)的理念，讓學(xué)生在實(shí)踐中深入理解“力的平衡”原理。在實(shí)驗(yàn)起始階段，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，鼓勵(lì)他們借助圖形化手段、列表分析法等，系統(tǒng)性地構(gòu)建物體在受力狀態(tài)下的模型。這一步驟有助于學(xué)生直觀地理解力的合成與分解原則，準(zhǔn)確把握力的平衡條件。在實(shí)踐操作中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生制作杠桿式天平模型，調(diào)整掛載物的質(zhì)量和支點(diǎn)位置，觀察天平臂長(zhǎng)對(duì)平衡狀態(tài)的影響，記錄數(shù)據(jù)并借助已掌握的數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行定量分析，逐步揭示實(shí)驗(yàn)背后隱藏的力平衡規(guī)律。除此之外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生將工程技術(shù)方面的知識(shí)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程充分展現(xiàn)了跨學(xué)科知識(shí)的整合與應(yīng)用，學(xué)生在實(shí)踐中深刻體會(huì)到了物理、數(shù)學(xué)和工程技術(shù)之間的緊密聯(lián)系。教師通過(guò)跨學(xué)科的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能加深學(xué)生對(duì)“力的平衡”原理的理解，還能培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力、邏輯推理能力和創(chuàng)新思維。（二）開放實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)在新課標(biāo)背景下，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新應(yīng)該從傳統(tǒng)的教師主導(dǎo)式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主體式教學(xué)［2］。核心策略在于倡導(dǎo)學(xué)生基于基本物理原理主動(dòng)探究、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，旨在激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)其批判性思維和問(wèn)題解決能力，使他們能夠更深入地理解并靈活運(yùn)用物理知識(shí)。以滬科版八年級(jí)物理全冊(cè)“物體的浮與沉”的教學(xué)為例。教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)阿基米德原理開展一系列探索性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在探索性實(shí)驗(yàn)階段，學(xué)生可以選擇不同材質(zhì)、形狀和質(zhì)量的物體進(jìn)行浸沒(méi)實(shí)驗(yàn)，初步驗(yàn)證阿基米德原理。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以結(jié)合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套測(cè)量未知物體密度的裝置，并測(cè)試該物體在不同液體中的浮沉狀態(tài)。在具體實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生需要考慮如何選擇合適的測(cè)量工具，精確測(cè)量物體在空氣中的質(zhì)量和完全浸沒(méi)后受到的拉力差（即浮力）。教師可鼓勵(lì)他們嘗試設(shè)計(jì)復(fù)雜的浮沉調(diào)節(jié)系統(tǒng)，例如構(gòu)建一艘小船模型，保證小船能夠承載不同重量的貨物并保持浮力。在實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)充當(dāng)指導(dǎo)者的角色，幫助學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法和完善實(shí)驗(yàn)方案，而不是直接提供現(xiàn)成的步驟或答案。如此一來(lái)，本節(jié)課不再是理論知識(shí)的灌輸，而是引導(dǎo)學(xué)生在面對(duì)真實(shí)情景時(shí)運(yùn)用所學(xué)原理，不斷試錯(cuò)和改進(jìn)解決方案，進(jìn)而培養(yǎng)其科學(xué)精神和創(chuàng)新能力，全面提高物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。（三）關(guān)聯(lián)生活情境，激發(fā)學(xué)生興趣在實(shí)際教學(xué)中，教師可以將物理實(shí)驗(yàn)與日常生活實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)創(chuàng)設(shè)貼近生活的實(shí)驗(yàn)情境，使抽象的物理概念更加具體，從而有效提高初中生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣和參與度。以滬科版八年級(jí)物理全冊(cè)“滑輪及其應(yīng)用”的教學(xué)為例。教師可以設(shè)計(jì)生活化的實(shí)驗(yàn)情境。首先，通過(guò)生活中常見的實(shí)例，如起重吊車、窗簾滑軌、升降晾衣架等，引導(dǎo)學(xué)生觀察和推導(dǎo)滑輪的運(yùn)作原理，以初步認(rèn)識(shí)定滑輪和動(dòng)滑輪的功能特性，以及它們?cè)诟淖兞Φ姆较蚝褪×Ψ矫娴淖饔?。在?shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師可以組織學(xué)生分組設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)易的滑輪組裝置，如搭建一個(gè)小型的模擬吊車模型，通過(guò)使用不同配置的定滑輪和動(dòng)滑輪來(lái)實(shí)現(xiàn)重物的升降。在此過(guò)程中，學(xué)生需要親自測(cè)量繩索上的施加力，比較不同滑輪組合的省力效果，記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行深入分析和討論，以深化對(duì)滑輪組省力原理及其與繩索段數(shù)的關(guān)系的理解。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生鞏固了對(duì)滑輪知識(shí)的理解，真正實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合。這種教學(xué)方式有助于提高學(xué)習(xí)的實(shí)用性和趣味性，同時(shí)也促進(jìn)了初中生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的發(fā)展。因此，這樣的教學(xué)模式符合新課標(biāo)所提倡的素質(zhì)教育理念，其重要性不言而喻。（四）以合作形式為主，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性教師應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的單向傳授形式，采用小組合作學(xué)習(xí)模式，即鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中積極交流探討，共享思路和成果，共同面對(duì)和解決問(wèn)題，讓每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)成為知識(shí)的傳播者和接受者，提高課堂的活躍度與參與感［3］［4］。以滬科版九年級(jí)物理全冊(cè)“電阻和變阻器”的教學(xué)為例。教師可以將班級(jí)學(xué)生分成若干小組，負(fù)責(zé)研究電阻的基本特性、串聯(lián)與并聯(lián)電路中電阻的計(jì)算，以及變阻器的工作原理和應(yīng)用等內(nèi)容。首先，教師可以設(shè)定小組合作任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并搭建簡(jiǎn)單的串聯(lián)和并聯(lián)電路，在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量各個(gè)電阻的值以及總電阻，然后對(duì)比理論計(jì)算結(jié)果，以加深對(duì)歐姆定律的理解。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，各小組成員需分工合作，分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)讀取、計(jì)算驗(yàn)證、記錄和匯報(bào)等，通過(guò)這種方式來(lái)促進(jìn)彼此間的合作。接下來(lái)，針對(duì)變阻器部分，教師可以安排小組模擬電子產(chǎn)品的制作場(chǎng)景，比如設(shè)計(jì)一個(gè)亮度可調(diào)的手電筒電路。小組成員需要共同探討如何選用合適的變阻器并將其連接到電路中，然后通過(guò)相互配合、共同操作變阻器，觀察并記錄電流和電壓的變化，從而直觀感受變阻器在實(shí)際電路中的功能和作用。通過(guò)小組合作與互動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假設(shè)、驗(yàn)證結(jié)論，提升實(shí)驗(yàn)技能。同時(shí)，這種合作交流有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，促使他們積極互動(dòng)，使得物理實(shí)驗(yàn)課程更加生動(dòng)有趣且具有實(shí)質(zhì)性成效。（五）平臺(tái)虛實(shí)結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生理解基于新課標(biāo)對(duì)信息化教學(xué)的倡導(dǎo)，教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，通過(guò)虛擬與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合方式來(lái)打破時(shí)空限制，使學(xué)生得以隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并得以反復(fù)實(shí)踐，從而加深對(duì)物理現(xiàn)象的理解和記憶。以滬科版九年級(jí)物理全冊(cè)中的“升華和凝華”的教學(xué)為例。虛擬實(shí)驗(yàn)室在此教學(xué)環(huán)節(jié)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。由于升華和凝華的過(guò)程屬于相變現(xiàn)象，傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)無(wú)法直接觀察物體固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之間的動(dòng)態(tài)變化。但是，在虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，教師可以借助專門設(shè)計(jì)的模擬軟件引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行操作。通過(guò)調(diào)節(jié)溫度、壓力等參數(shù)，學(xué)生可以觀看碘、干冰等物質(zhì)的升華和凝華的動(dòng)畫演示。軟件能夠?qū)崟r(shí)顯示物質(zhì)粒子狀態(tài)的變化過(guò)程，并展示溫度曲線與相變的關(guān)系。學(xué)生可以自由調(diào)整視頻進(jìn)度，反復(fù)觀察每一處細(xì)節(jié)，從而深刻理解升華和凝華的概念及其影響因素。同時(shí)，為了進(jìn)一步鞏固理論知識(shí)，教師可以同步安排真實(shí)實(shí)驗(yàn)，例如觀察碘加熱后升華為紫色蒸氣，遇冷玻璃片又凝華為固態(tài)碘的過(guò)程。通過(guò)親眼觀察實(shí)物變化，并將其與虛擬實(shí)驗(yàn)的可視化過(guò)程對(duì)比，學(xué)生能夠形成更加立體的認(rèn)知。這種虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方式讓學(xué)生不僅可以獲得直觀的視覺(jué)體驗(yàn)，還能通過(guò)實(shí)際操作加深對(duì)升華和凝華的物理現(xiàn)象的理解，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，體現(xiàn)了新課標(biāo)中信息化技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合的理念。（六）智能分析數(shù)據(jù)，助力學(xué)生決策在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，不再僅限于傳統(tǒng)的讀數(shù)記錄和手工計(jì)算，而是轉(zhuǎn)向數(shù)字化、智能化的操作，這有助于他們更好地理解和掌握物理概念，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力。為此，教師可以利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與精確測(cè)量［5］，并進(jìn)行可視化展示與分析，以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力和基于數(shù)據(jù)做出科學(xué)判斷的能力。以滬科版九年級(jí)物理全冊(cè)“測(cè)量電壓”的教學(xué)為例。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)通常需要學(xué)生手動(dòng)使用電壓表來(lái)測(cè)量電路中各個(gè)點(diǎn)的電壓值，而引入傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，實(shí)驗(yàn)過(guò)程得到極大的改進(jìn)。例如，將配置帶有無(wú)線傳輸功能的電壓傳感器連接到電路的不同位置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并自動(dòng)將各點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算機(jī)終端。教師可指導(dǎo)學(xué)生布置實(shí)驗(yàn)電路，隨著電流通過(guò)電路，傳感器即時(shí)捕獲電壓數(shù)據(jù)，并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上的專用分析軟件。軟件界面能隨時(shí)更新、動(dòng)態(tài)展示電壓隨時(shí)間變化的曲線圖，并提供不同條件下的電壓分布對(duì)比圖等可視化結(jié)果。通過(guò)分析軟件強(qiáng)大的計(jì)算和擬合功能，學(xué)生不僅能直觀地觀察電壓隨電阻的改變而變化、電壓受變壓器的改變而變化等情況下的變化，還可以進(jìn)一步探究數(shù)據(jù)背后的物理規(guī)律，例如歐姆定律在實(shí)際測(cè)量中的驗(yàn)證等。這種實(shí)踐活動(dòng)培養(yǎng)了學(xué)生未來(lái)進(jìn)入