初中物理实验课堂中对探究式教学模式的运用研究
摘要
关键词
初中物理;实验课堂;探究式教学;教学模式
正文
引言:新课程标准改革背景下,初中物理教学的优化与创新已经成为必然,教师需要紧密结合学生实际需求与课程标准,制定全新教学计划,其中,巧妙应用探究式教学模式,使学生享受物理知识探究过程,从而在自主意识的驱动下将所学灵活应用。同时,实验作为初中物理教学的关键环节,教师必须提高对其关注度,并将探究式教学模式应用其中,确保实验教学不再是表面形式,挖掘学生无限潜能,并能在教学期间及时发现学生学习问题,提出针对性改进方案,最终培养学生创新能力,使之在高效学习中得到核心素养的发展。
一、初中物理探究式实验教学的必要性
初中学生初次接触物理学科时,往往因其抽象性和难度而感到困惑,学习兴趣和积极性不高,而物理作为一门实验性学科,许多核心概念和原理的传授都离不开实验的支持,教师在教学期间自然融入探究式教学理念,能使学生提供观察与亲身体验的方式解读物理现象、分析实验结果,更直观地理解抽象物理理论,并自然加深对所学的印象。与此同时,初中物理教师应用探究式教学模式构建课堂,可以帮助学生克服物理学习中的畏难情绪,生成学习兴趣,获得科学精神和实践能力,在参与实验活动过程中,学生需要自主提出问题、设计实验方案、进行实验操作、观察记录并分析实验结果,这一完整流程下,学生思维能力、创新能力、解决问题能力都得到充分锻炼。此外,探究式实验教学还注重学生的主体性和参与度,鼓励学生发挥主观能动性,积极参与实验过程,与教师和其他同学进行互动交流,共同探索物理世界的奥秘,基于此,教师能于课内营造活跃、轻松氛围,维持学生对物理知识的探究热情,为其未来学习与成长奠定坚实基础[1]。
二、初中物理实验课堂中对探究式教学模式的运用策略
探究式物理实验教学模式落实的难点在于学生理解与掌握知识之间的平衡、实验设计与实际操作之间的有机结合、培养学生的探究兴趣以及确保理论知识与实验结果之间的对应关系。新课改背景下,初中物理教师将探究式教学模式应用于实验课堂时,必须明确关键点,并且结合学生实际情况,制定最具适应性、实效性的策略,确保学生自主学习、全面发展。
(一)电子课件直观演示,引导学生自主提问
初中是学生逻辑思维能力、语言表达能力发展的关键时期,物理教师在教学期间,必须在充分尊重学生课堂主体地位的前提下,为他们提供自主思考、表达的机会,从而提高其课堂参与度,提高教学整体质量。而在初中物理实验课堂上,教师为引导学生自主提问、自主表达,需要充分发挥出现代化信息技术的作用,利用电子课件中的动画、视频、图片等多媒体元素,直观地展示物理现象和实验过程,由此,物理知识在学生心中的形象不再是抽象的语言文字,而是拥有具体形象内容,进而更好地理解物理原理,并在好奇心与求知欲双重驱动下,更深入地分析实验中各种现场的产生原因,总结物理知识规律[2]。
同时,教师在演示电子课件的过程中,可以通过设计巧妙的问题情境、设置启发性问题,激发学生的思维,使之自主思考与探索,并利用电子课件的交互功能,让学生参与到问题的讨论和解答中来,以小组讨论、全班交流等形式,降低学生的抵触、畏惧心理,使之分享自己的观点和想法,在相互启发和补充中,加深对物理概念的理解和掌握,从而培养学生思维能力和科学素养,为其未来学习与成长奠定坚实基础。
(二)结合现实创设情境,兴趣转化向上动力
初中阶段物理知识处于基础难度,其中大部分内容与学生的现实生活紧密连接,许多物理现象和原理都能在生活中找到对应的实例,因此,为拉近学生与物理知识之间的距离,确保学生积极、主动学习,教师应该在进行教学设计阶段,充分挖掘生活素材,创设贴近学生生活经验的情境,从而进行师生合作实验探索,共建高效课堂。实际教学中,教师可以通过讲述生活中的物理故事或展示生活中的物理现象,引导学生关注身边的物理世界[3]。
例如,在进行苏科版八年级上册第二章第2课《光的直线传播》教学课堂上,教师可以邀请一位学生上台,使其站在阳光能照射的墙边,引导其将手掌紧贴墙面,逐渐移动手掌直至墙上形成手掌倒影,学生自然产生疑问:“为什么我们能在墙上看到手掌的倒影?”“光线是如何从手掌传播到墙上并形成倒影的?”等,在此过程中,学生不仅能直观感受光的直线传播特性,还能产生对该物理现象背后原理深度探究的兴趣,为后续的深入学习奠定基础。或者在讲解八年级下册第九章“力与运动”中相关知识时,可以引入学生熟悉的自行车、滑梯等物品,分析其中的力学原理,完成对核心知识点的自然渗透,还使学生在回忆生活“实验”的过程中参与课堂互动,感受物理学科的趣味性、实用性特征,延续探索兴趣。
在创设现实情境的基础上,教师应引导学生将所学的物理知识应用于解决实际问题,通过设计一些具有挑战性的实验任务或项目,让学生运用所学知识进行探究和实践。以苏科版八年级下册第十章第四课《浮力》的过程中,教师可以要求学生完成“鸡蛋的浮沉”生活实验任务,让学生将浮力的概念、重力、密度等知识融合应用,从而解释生活中的现象,实现知识从理论到实践的转化,进一步增强其物理深度探索的动力。
(三)组织自主实验活动,培养学生探究意识
制定探究式实验教学计划的过程中,初中物理教师除重视对学生发现问题、探索问题的能力外,还要为其提供发展自主探究实验精神的机会,使之在自主实验中突破认知困境,依靠自己的力量掌握知识内涵,并在潜移默化中实现知行合一能力的提升。探究式教学模式下,学生通过自主设计实验方案、选择实验器材、执行实验步骤,实现了从“要我学”到“我要学”的转变,学生个人主体性意识的持续提升,可以使之转换学习态度,并愿意享受知识探索与总结的过程,在强烈求知欲与探究欲的引领下,实现综合素质的发展。而在自主实验的过程中,学生需要不断提出问题、假设、验证和反思,这一过程正是科学探究的基本流程,基于反复实践与反思,学生可以持续加深对物理知识的理解与掌握,并能逐步形成独立思考、勇于创新、敢于质疑的科学精神[4]。不仅如此,在参与自主实验活动期间,学生需要将所学理论知识充分应用于实验设计,再通过实际操作来验证理论的正确性,从而巩固所学,并能真正做到从不同视角出发对理论知识进行解读,最终加深知识认知,如果实验结果与理论预期存在偏差,学生则需要进行更深入的分析与讨论,在思辨、探索中找出差异产生的原因,针对性改进实验方式,在严谨科学态度下提高解决问题能力,实现物理核心素养的发展。
以苏科版八年级下册第八章第四课《力的作用是相互的》教学为例,教师为引导学生自主探索力的相互作用原理,可以将其分为若干小组,要求每个小组利用相同的实验材料设计实验方案,明确实验目的、步骤与预期结果。教师为学生准备好两辆相同的小车、弹簧秤、细绳、光滑的轨道,学生需要思考如何利用弹簧秤测量力的大小,并设计一种能使两辆小车在相互作用下运动起来的方案。实验开始后,学生按照自己设计的方案进行操作,他们可能会将弹簧秤固定在轨道的一端,一端连接小车A,另一端通过细绳与小车B相连,当拉动小车A时,弹簧秤会显示出力的大小,同时小车B也会因为受到反作用力的作用而移动。此过程中,每组学生需要记录不同拉力下两辆小车的运动情况,并观察力的相互作用现象。实验结束后,各小组展示实验成果,分享实验过程中的发现和体会,教师引导学生分析实验结果,并总结实验中的成功经验与不足之处。
(四)增加深入分析环节,剖析实验开展过程
在初中物理实验课堂中,增加深入分析环节是探究式教学模式的核心策略之一,该策略强调对实验过程的深度挖掘与理性审视,其落实核心在于学生通过应用物理知识来进一步验证某些概念或假设的准确性,确保物理基础理论不仅能被学生理解,更能在实践完成检验与巩固。进行实验分析的主要目的,不仅仅是得出一个实验结果,更重要的是在这个过程中,学生能够清晰地认识到物理理论如何指导实践,以及实践又如何反馈并可能修正理论,学生基于对实验所有细节的细致化、深层次分析,成功建立起理论与实践之间的紧密联系,形成完整的知识体系[5]。正如上文所说,在学生主导的实验探究中,容易出现大量与预期违背的情况,教师利用深入讨论与分析环节,为学生提供勇于面对这些挑战的机会,使之大胆表达,利用细致的观察、严谨的逻辑推理和科学的实验方法,深入剖析问题,并在思辨、合作中精准定位解决问题的方案。在此期间,学生可以得到解决问题能力的锻炼,深化科学态度和批判性思维,而在对实验中可能存在的误差、偏差的及时发现与纠正,保证实验结果的准确性与可靠性,全方位提升实验的科学价值。
以苏科版九年级上册第十三章第2课《电路连接的基本方法》教学为例,教师组织学生以小组合作的形式完成“怎样使一个小灯泡亮起来”主题实验任务,学生充分利用电池、小灯泡、开关、导线进行实验设计,根据对手电筒的观察和研究,尝试进行实践操作,最终使开关能控制小灯泡的发光与熄灭。此过程中,教师可以引导各小组分享他们的实验设计与操作过程,特别是关注那些成功与失败并存的尝试,例如,有的小组可能发现小灯泡时亮时灭,不稳定,这时教师可引导学生深入分析电路连接的每一个细节,如电池的正负极是否接反、导线是否接触良好、开关位置是否影响电路通断等。小组讨论过程中,学生可以利用对电流、电压相关知识的学习,分析电路中电流流向和电压分配,从而找到问题可能的成因。而教师也可以适时引入电路图概念,让学生尝试将实物连接以电路图表示,让学生理解电路结构,锻炼其抽象想象思维能力,也确保学生夯实基础知识,实现物理综合素养的发展。
(五)实验结果讨论总结,学生获得启示收获
探究式物理实验教学的尾声,实验结果的讨论与总结环节是不可或缺的,它不仅是知识内化的关键步骤,也是学生思维能力与科学素养显著提升的契机,当学生通过亲手操作、细致观察,最终汇聚成一系列实验数据时,这些数据如同探索物理世界的钥匙,亟待被解锁其背后的奥秘。教师在此环节中扮演着引导者与促进者的角色,首要任务是引导学生学会“看”数据,不仅仅是表面的数值堆砌,而是深入探究数据间的内在联系与潜在规律。在此期间,教师可以充分发挥图表绘制、趋势分析等方法,帮助学生直观感受物理量之间的动态变化,使抽象内容进行具象化展示,从而加深对物理原理的理解[6]。
不仅如此,教师也要鼓励学生将实验数据与所学的理论知识相对照,既是对实验结果的验证,也是对主题知识学习反思的过程。学生需要思考实验设计是否合理、操作过程是否存在误差、理论假设是否成立等问题,通过对比分析,不仅能够巩固理论知识,还能在差异中发现新的问题,激发进一步探究的欲望。此外,实验结果的比较与讨论是促进学生间互动与合作的重要平台,不同小组间的实验结果可能因操作差异、环境因素等而有所不同,通过分享与交流,学生可以了解到多样化的实验路径和解决方案,拓宽视野,激发灵感。教师则需要在讨论期间鼓励学生大声质疑、勇敢表达,并培养他们倾听他人意见、尊重多元观点的良好品质。最终,当学生们经过充分讨论,形成对实验结果的共识与深刻理解时,他们收获的不仅仅是物理知识的积累,更是思维方式的转变、问题解决能力的提升以及对科学探索精神的深刻理解。
例如,学生完成苏科版九年级上册第十四章第4课《欧姆定律的应用》中“设计和制作一个模拟的调光灯”实验设计活动后,教师组织学生围绕实验数据开启热烈讨论,在此过程中,学生发现,随着滑动变阻器滑片的移动,灯泡的亮度随之变化,直观展示了电阻变化对电路中电流与电压分配的影响。教师再要求学生绘制电流-电压关系图,更直观、清晰地理解欧姆定律的应用,即电流与电压成正比,与电阻成反比的规律。讨论期间,有学生提出了关于电阻变化对电路总功率影响的疑问,引发了全班对能量转换与守恒的深入探讨,诸如此类的讨论都能使学生巩固欧姆定律知识,还能激发学生对更多电路现象探索的兴趣,使之形成从本质到现象、从特殊到一般的科学思维方式。
(六)健全教学评价体系,提高学生学习效率
针对初中物理探究性实验教学,教师既需要给学生提供自主实践、深入讨论的机会,还应该根据学生的实际学习情况,为之提供真实的教学评价,从而深化学生自我认知,使之得到全面发展,并在明确未来学习方向的前提下,提升思维能力、实践操作能力和科学探究精神。在构建全面而科学评价体系期间,教师做好三方面工作:1.兼顾期末考试和日常评估,期末考核标准应多维度设计,除了传统的知识记忆检测外,还应融入问题解决能力、实验设计合理性、数据分析能力等反映学生思维与实践能力的指标,通过案例分析、实验操作演示、研究报告撰写等形式,全面评估学生的学习成效,再结合教学中的即时反馈、阶段性评价,确保学生学习路径的持续优化。2.建立师生间有效的沟通机制,教师应定期组织学生座谈会,鼓励学生主动分享学习心得、提出疑问与挑战,这不仅有助于教师精准把握学生的学习状态与需求,还能激发学生的主动学习意识与批判性思维。3.利用现代信息技术手段拓展教学评价的广度与深度,如开设微信公众号等线上平台,定期推送物理实验相关的前沿知识、趣味视频、操作技巧等内容,引导学生自主学习与探索,鼓励学生留言互动,分享自己的实验心得、疑问或创新想法,教师再从中筛选有价值内容,作为后续课堂教学素材,使线上线下高度融合,提高实验教学趣味性、互动性,让学生始终保持探究状态,增强核心素养。
结论:综上所述,在初中物理实验课堂中,探究式教学模式的运用显著提升了学生的科学素养与实践能力。教师通过引导学生主动提出问题、设计实验方案、实施操作、观察记录并分析结果,既能加深学生对物理概念的理解,使之具备将所学内化于心、外化于行的能力,又能充分激发学生的好奇心与探索欲,使之得到批判性思维能力、解决问题能力的同时提升。探究式实验教学模式能让学生体验到科学探究的全过程,为其未来在学习更高难度知识以及在科学研究领域深入探索奠定坚实基础,教师不断对该模式进行优化,更好地适应学生全面发展需求,培养出更多具有创新精神、实践能力的未来人才。
参考文献:
[1]仝福海.初中物理课堂中探究型实验教学方法探究[J].学周刊,2024,(27):49-51.
[2]张林峰.基于物理观念培养的初中物理实验教学探究[J].安徽教育科研,2024,(23):52-54.
[3]许忠林.探究性实验教学在初中物理教学中的应用研究[J].名师在线,2024,(21):53-55.
[4]韩一茂.探究式实验在初中物理实验教学中的作用分析[J].考试周刊,2024,(24):117-121.
[5]冉小林.初中物理探究式实验教学的应用[J].数理天地(初中版),2023,(12):71-73.
[6]叶志素.优化初中物理探究式实验教学的策略分析[J].数理化解题研究,2023,(14):110-112.
...