在初中物理實驗中培養(yǎng)學生自主學習的能力

【摘要】在當前“雙減”的背景下，學生有更多可支配的時間，這要求教師切實培養(yǎng)他們自主學習的能力。學生的自主學習能力的提升將有助于他們更好地利用額外的時間促進自身的全面發(fā)展。實驗在初中物理教學中扮演著重要角色，因此在實驗中培養(yǎng)學生的自主學習能力是必然的趨勢。【關鍵詞】初中物理；自主能力；實驗教學教師在初中物理實驗中致力于培養(yǎng)學生自主學習的能力，關鍵之一是選擇符合學生興趣和能力的實驗形式。同時，教師還需引導學生自主選擇實驗材料，自主設計實驗步驟與方法，自主觀察和記錄實驗現象，自主分析實驗結果并得出結論，自主反思和改進實驗的過程。總的來說，教師應在實驗過程中引導學生全程參與，包括觀察、思考、操作、記錄、分析以及交流，從而使他們更深入地理解實驗知識，更全面地提升自身能力。一、激發(fā)興趣與好奇心開展實驗教學的過程中，教師要改變傳統(tǒng)的教學方式，盡可能為實驗增添趣味元素，以激發(fā)學生的興趣與好奇心，引導他們自主參與。為了實現這一目標，教師可采取多樣化的方式，如引入富有趣味性的故事、創(chuàng)設游戲環(huán)節(jié)、利用動畫視頻、開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驗中能使學生集中注意力，主動探究［1］。以蘇科版初中物理八年級下冊“壓強和浮力”中的“浮力”的教學為例。首先，教師可以呈現曹沖的畫像和大象圖像，讓學生猜測相關故事。通過激發(fā)學生好奇心，讓他們走進實驗準備階段。其次，教師可以要求學生講述曹沖稱象的故事，使學生從故事中領悟物理原理。最后，教師問學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，完成曹沖稱象的整個過程，并解釋其中的物理原理。許多學生因對實驗的好奇而愿意主動地參與每一個步驟，不需要教師過多督促，只需教師在適當時刻進行引導。學生將按照曹沖稱象的步驟，為水中的空盒畫上一條吃水線，放上圖釘并畫上第二條吃水線，然后再取出圖釘，換上砝碼使吃水線恢復原來的位置。學生必須理解曹沖稱象的步驟才能完成這一實驗。在實驗的過程中，學生在好奇心的驅使下自行思考，曹沖為何提出此方法以及其中涉及了哪些物理現象。教師實質上是引導學生進行一項與浮力相關的簡單的實驗，讓他們自己解開其中的奧秘。在此過程中，教師并未引導學生準備相關器材并按照給定步驟操作，而是借助故事引發(fā)學生興趣，使實驗成為教師激趣、學生尋趣的互動過程。在上述的實驗中，學生因為好奇，進而更專注于實驗過程，更認真地觀察和分析實驗結果，這能提高他們的實驗質量?？梢姡闷嫘氖羌ぐl(fā)學生主動探索、學習和解決問題的內在動力。因此，教師應優(yōu)化實驗設計，激發(fā)學生對實驗現象的好奇心，推動他們更主動地投入學習并積極探索答案。二、設定探究任務在開展物理實驗活動時，教師可以設定探究性的任務，以激發(fā)學生主動思考、提出假設和設計實驗方案。通過這種主動學習的方式，學生能夠完成任務并驗證他們的假設。教師可以引導學生進行發(fā)現式探究，即先提供相關問題情境，然后引導學生提出問題。教師也可進行接受式探究活動，即先提供相關知識和背景材料，然后讓學生根據這些信息進行實驗操作。此外，教師還可組織項目式探究活動，即將探究任務分解成不同的項目，讓學生自主選擇并制訂詳細的研究計劃，應用所學的知識和技能解決實際問題。通過多樣化的探究任務，學生可以提高實驗技能并發(fā)展科學探究能力。例如，教師可以將教材分解為不同的知識單元，包括力學單元、光學單元、熱學單元、電磁學單元、聲學單元等，并設置多樣化的探究任務，讓學生自主選擇并展開獨立探究。在力學單元中，學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題；在光學單元中，學生可以探究光的折射規(guī)律和凸透鏡成像規(guī)律等問題。通過這些富有探究性質的任務，學生不僅能夠深刻理解物理概念，還能促進獨立實驗和實踐能力的提升。以蘇科版初中物理九年級上冊“機械能和內能”中的“內能熱傳遞”的教學為例，教師設置探究任務：比較不同材料的吸熱能力。首先，教師將探究任務引入學生的日常生活，提出問題情境以激發(fā)學生自主思考［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原理？”學生易將問題與日常經驗連接，并愿意主動展開探索。其次，為確保學生有效探究，教師提供實驗器材并鼓勵他們自主選擇，如酒精燈、易拉罐、溫度計、玻璃棒、鐵架臺、石棉網等。最后，鼓勵學生自主設計實驗方案，收集數據，分析結果，引導他們從不同角度思考問題。教師的探究任務旨在激發(fā)學生深入實驗和自主思考，完成相關的操作，使其從實踐中學習。關注點不在于學生的任務結果，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習。因此，在實驗教學中，教師應根據學生學習水平制訂可完成的探究任務，讓他們發(fā)揮潛力，體會到實驗帶來的成就感。三、引導合作學習在實驗中，教師應當通過引導合作學習的方式來培養(yǎng)學生的自主能力。通過將學生劃分成不同的小組，引導小組成員共同討論、探索和實踐并完成實驗的各項內容，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驗。以蘇科版初中物理八年級下冊“力”中的“摩擦力”的教學為例，教師可以讓學生在小組合作中探究滑動摩擦力大小與影響因素之間的關系。通過組織小組合作，讓學生在相互協(xié)助、相互督促和相互質疑中完成實驗，從而提升對滑動摩擦力的認識。首先，教師將學生分組，確保每個小組的成員互補專長。隨后，教師指導學生以小組為單位選擇實驗器材，并組建實驗裝置。學生可以描述實驗流程、列出所需器材，并從器材室中自主取用。這其實就是一個自主和合作的過程，學生要選對器材，還要在相互幫忙中組裝器材。接下來，教師幫助小組分解任務，確保每個成員都有任務可執(zhí)行且能夠勝任。例如，學生可以商量并將任務分為操作彈簧測力計、改變壓力大小、更換接觸面、觀察現象與記錄實驗數據以及實驗總結與匯報等五個部分［3］。在實驗進行過程中，教師可以通過巡堂來提供專業(yè)指導，并提出具有深度的問題，以便針對學生在不同分工和實際操作情況下的表現進行評估和指導。對于操作彈簧測力計的學生，教師可以問：“在拉動木塊的過程中，如何確保彈簧測力計的讀數穩(wěn)定且準確？”對于負責改變壓力大小的學生，則可以問：“你是如何調節(jié)木塊對接觸面的壓力的？”這些問題可以幫助學生深入理解滑動摩擦力，促使學生深入思考。通過這一過程中的自主學習和合作學習，學生不僅可以提高自主學習興趣，還能夠更好地理解實驗內容，達到更好的學習效果。通過觀察實驗中的教學實踐，可以得出結論：教師促進學生合作的根本目的在于拓展學生的自主空間，為他們提供自主學習和展示的機會。學生在選擇符合自己興趣和特長的操作內容時，能更好地激發(fā)學習動力，并通過與同伴的交流和協(xié)作，獲得更全面的知識和技能。四、提供自主學習資源在實驗的過程中，教師應創(chuàng)造條件讓學生盡可能地自主學習，其中提供豐富的學習資源尤為重要。傳統(tǒng)的教學模式依靠教科書、教案、掛圖和實驗器材等資源，而為了增強學生的自主學習體驗，教師可以考慮引入信息技術，比如電子課件、視頻、學習網站、應用程序和在線實驗室等。以蘇科版初中物理八年級下冊“力與運動”中的“牛頓第一定律”為例，教師可以設立自主實驗任務：設計一個能證明物體具有慣性的實驗。首先，教師提供相關學習網站和在線資源，引導學生自主查閱關于物體慣性的理論知識和實驗案例，以深入理解慣性的概念。其次，教師準備簡單易操作的且能直觀展示物體慣性實驗的器材，例如硬幣和厚書，讓學生通過實驗展示物體的慣性特性。再者，教師提供一些器材，如小車、木塊和平滑的桌面等，引導學生設計實驗方案：將木塊平穩(wěn)地放在小車上，以恒定的速度推動小車，再讓小車撞擊桌面的邊緣［4］。學生進行實驗后，制作電子課件，描述實驗步驟、結果和理論原理。在涉及小車與木塊的實驗中，學生在課件中這樣描述實驗的結果：當小車停止時，木塊繼續(xù)向前移動一段距離，然后才慢慢地停下來。同時，在課件上，學生這樣解釋實驗原理：當小車停止時，木塊由于慣性仍然保持原來的運動狀態(tài)，進而會繼續(xù)向前移動一段距離。在描述結果與原理的過程中，學生可以自主加入動畫、圖片等元素，使實驗更具個性化。最后，教師提供在線實驗室平臺的討論區(qū)，供學生分享實驗成果和討論問題，使學生加深對主題實驗的理解。通過提供豐富的學習資源，學生可以更自主地選擇適合自己的學習內容，加強信息獲取、篩選和利用能力，提升自主學習能力。五、鼓勵學生提出問題在傳統(tǒng)的實驗教學中，通常是由教師向學生提出問題，學生的主要任務就是回答這些問題，以深化知識理解和提高能力。然而，除了回答問題，教師還應該鼓勵學生提出問題，以激發(fā)他們自主學習的積極性。學生可以根據實驗內容、要求和個人理解提出各種問題，并通過解決這些問題來拓展自主學習的范圍。以蘇科版八年級上冊“物體的運動”中的“直線運動”教學為例，教師設置實驗：要求學生使用刻度尺和停表來測量小車的平均速度。在這個實驗中，教師可以鼓勵學生在進行實驗的同時，通過觀察和思考提出問題，包括一系列有關小車通過斜坡、記錄路程與行駛時間以及計算平均速度的問題。例如，小車在不同坡度的斜坡上行駛時，其平均速度如何隨斜度變化？為了確保準確測量小車行駛時間，是否需要準備足夠長的木板或選擇適度的斜面坡度？通過不斷提出問題，學生將逐漸培養(yǎng)獨立思考、形成見解和判斷能力，從而提高自主學習能力［5］。教師引導學生提問的方式實質上是引導學生自主思考、自主表達，促使他們對實驗現象和原理進行質疑與內化。通過提出問題，學生將能夠更加系統(tǒng)地梳