新課標下演示實驗在物理教學中的運用實踐研究

摘 要：演示實驗教學是教師操作示范、學生觀察記錄的一種實驗教學模式。主要從以下三部分對演示實驗教學模式進行探究：第一部分介紹了融合信息技術、自主操作和生活材料的方法，旨在創設智慧情境、引導學生參與探究；第二部分對物理演示實驗的細節進行優化，包括提升可見度、增強觀賞性和填補空白點；第三部分聚焦核心素養，提出創新物理演示實驗的策略，包括分析新現象、利用新器材以及設計新方案。

關鍵詞：新課標；演示實驗；初中物理

作者簡介：黃葉敏（1988—），女，江蘇省南通市通州區育才中學。

隨著教育改革的不斷深入，初中物理教學也在不斷發展和創新。新課標對培養學生實踐能力和實驗思維提出了更高的要求，給物理教學帶來了新的挑戰和機遇。在這一背景下，演示實驗作為物理教學的重要組成部分，引起了廣泛的關注和研究。在新課標背景下的物理教學中，傳統的演示實驗教學方式已經不能滿足學生的學習需求。因此，對新課標下演示實驗在物理教學中的運用實踐進行探究是很有必要的。

一、基于融合理念，豐富物理演示實驗的資源

（一）融合信息技術，創設智慧情境

“融合信息技術，創設智慧情境”強調將互聯網技術及虛擬現實等信息技術融入教學中，并在此基礎上創設具有任務設置和問題驅動功能的虛擬學習環境。將這種教學方式運用于物理演示實驗教學，不僅能提升實驗方法的創新性和資源利用效率，還能提高學生的學習主動性，讓學生主動探索。

例如，在演示“內能”的實驗前，教師首先可以通過信息技術展示生動的例子和圖片，向學生介紹內能的概念，并解釋內能與微觀粒子的熱運動之間的關系，激發學生的興趣，讓他們對內能形成初步的認識。然后，教師可以讓學生使用電腦上的虛擬仿真實驗軟件模擬微觀粒子的熱運動，觀察內能的轉化過程。這種虛擬仿真實驗軟件可以提供一個模擬物質內部粒子運動的環境，讓學生直觀地看到微觀粒子的運動。在這種虛擬仿真實驗軟件中，學生可以選擇不同狀態的物質，如氣體、液體或固體，并設置相應的初始條件，如溫度、粒子數等。因此，學生可以進行相應的實驗探究，觀察不同條件下內能的轉化情況。在實驗過程中，學生需要仔細觀察微觀粒子的熱運動情況，并記錄相關數據，如粒子的速度等。通過記錄數據，學生可以更加準確地分析內能的轉化過程，進一步理解內能的本質。在此過程中，教師可以引導學生討論，提出問題，幫助學生深入思考內能轉化的機制，并提供必要的指導和解釋。信息技術可以將抽象的物理概念可視化，使學生更直觀地理解和感受實驗過程和結果，幫助學生更好地理解物理原理和概念。同時，使用信息技術模擬實驗可以降低實驗成本，使更多的學生能夠進行實驗探究，提高實驗教學的效果。

（二）融合自主操作，引導參與探究

自主操作教學強調讓學生成為實驗的主導者，讓他們能夠自主操作，積極參與實驗活動。在自主操作過程中，學生能夠觀察實驗現象，將抽象的知識轉化為具體的實驗結果和經驗，加深對相關物理知識的理解和記憶。

例如，在做“電路”實驗時，教師可引導學生思考一些問題，如如何組裝一個簡單的電路系統、如何使電路中的電燈泡發光等。接著，教師要提供實驗所需的材料，并給出簡單的電路示意圖，但是不能直接給出具體的連接方法，而是要鼓勵學生根據自己的理解進行實驗設計。在實驗中，學生要自主選擇和使用材料，梳理實驗思路，并根據自己的實驗設計合理安全地連接電路，進行自主操作和實驗。在實驗過程中，學生可以嘗試不同的連接方式，觀察并記錄實驗現象。在學生觀察、記錄實驗現象時，教師要引導學生思考產生這些現象的原因，并讓他們分享交流自己的實驗設計和觀察結果。自主操作實驗能夠為學生提供更豐富的學習體驗，提高學生的學習效果，激發學生的探究興趣，培養學生的實驗設計和問題解決能力，并促進學生的合作與溝通。這種教學方式能夠更好地發揮資源的價值，讓學生通過實際操作和探索來深入理解物理原理，豐富學生的學習經驗［1］。

（三）融合生活材料，深化學科意識

將物理原理與日常生活中的實際場景結合起來，運用學生熟悉的材料和情境進行物理演示實驗，能夠增強學生對物理學科的應用與聯系意識。學生能夠更加深入地理解物理概念在實際中的應用，并將抽象的理論知識與生活經驗相結合，使學習變得有趣和高效。

例如，在“物質密度”的演示實驗教學中，教師可以引入一些常見的生活材料，如水、油、鐵塊和蘋果等。教師要將學生分成多個小組，并給每個小組發放一種材料，讓學生思考關于這些材料密度的問題，提出關于這些材料密度的假設，并結合手中的生活材料進行實驗操作。首先，學生要使用天平測量材料的質量，并使用測量工具測量材料的體積。隨后，學生要根據所測量的數據計算本組材料的密度。通過對不同材料的密度進行比較和分析，學生能夠深入理解密度的概念。最后，教師要讓學生交流討論影響物質密度的因素，并進一步探究密度與物體性質之間的關系。與傳統的教學材料相比，生活材料更貼近學生的生活經驗，更能激發學生的探究興趣。這樣的教學方式能夠調動學生的積極性和主動性，提高學生的學習效果。

二、指向發展空間，優化物理演示實驗的細節

（一）提升可見度，提升觀察能力

教師可采取適當的措施，如使用明亮的光源、放大鏡或顯微鏡等，使實驗現象更加清晰，這對學生來說非常重要，因為他們能夠通過清晰的實驗現象更好地理解相應的實驗知識。教師提高實驗可見度有助于學生捕捉實驗細微的變化，能讓其更好地理解物理原理和現象。

例如“光的折射”演示實驗，如果實驗可見度不高，那么后排的學生就很難看到明顯的現象。為了提升實驗的可見度和質量，教師可以這樣做：首先，在透明玻璃容器中注滿水，并在光的后面放置黑色卡紙以提升對比度；然后，傾斜插入鉛筆，打開光源照射水的一側，觀察并記錄實驗現象；接著，調整光源的位置和角度，觀察光線路徑和折射角的變化；最后，讓學生根據實驗現象分析和討論光的折射原理。教師在開展演示實驗時，通過多種手段提升實驗可見度，可以讓學生更清晰地觀察相關實驗現象，了解相應的實驗變化，并將其與理論知識聯系起來。這樣可以讓學生更充分地了解物理現象，培養學生的批判性思維，加深學生對基本物理概念的理解［2］。

（二）提升觀賞性，激發探究興趣

教師提升演示實驗的觀賞性，不僅可以激發學生的探究興趣，還可以直觀地展示物理原理和現象，降低抽象物理概念的理解難度。

例如，在給學生講解特斯拉線圈原理時，教師可以演示“雷電法杖”實驗。在該實驗中，教師要在絕緣材料上放置指示物，以便展示電場力的作用。在學生都處于安全位置后，教師可打開特斯拉線圈的電源，展示電暈放電和閃電效果，并可使“法杖”靠近放電端以增強效果。此時，教師要引導學生觀察指示物在電場中的運動，并記錄觀察結果。在實驗結束后，教師要引導學生討論觀察到的現象，并解釋電場力和電暈放電的物理原理。觀賞性強的實驗可以讓學生形象地感知物理規律，加深對物理知識的理解和記憶，同時能激發學生的探究興趣，促使他們更加積極主動地學習。

（三）填補空白點，開闊知識視野

教師開發物理新實驗可以豐富教學資源，讓學生獲得豐富的學習體驗。教師引入新的實驗可以讓學生以不同的方式接觸、理解和應用物理知識，從而開闊其學習視野，使其更全面地掌握相關物理知識。

例如，在做“壓強”實驗時，教師首先可準備一個透明的容器，注入適量的水，并讓學生將不同形狀和大小的物體放入容器中，使用直尺測量容器中水面的高度；然后讓學生使用吊秤或彈簧測力計測量各種物體受到的浮力大??；接著讓學生結合測得的數據，計算每個物體所受壓強的大小，并分析實驗數據，探究相關的規律；最后讓學生結合實驗結果，總結液體壓強的特性，并探討液體壓強大小與液體的深度、物體的形狀等的關系。教師引入新的實驗可以讓學生突破教材的限制，獲得新的信息，感受到知識的實際意義，開闊知識視野。

三、聚焦核心素養，創新物理演示實驗的開展策略

（一）新現象，分析事物屬性

在實驗過程中，學生應仔細觀察和記錄實驗現象，收集相關的實驗數據，然后分析實驗數據，尋找其中的規律和變化，從而分析事物的屬性，了解物理現象的本質。

例如，在做“小孔成像”實驗前，教師需要先準備一些材料：一個不透明的盒子、一個白色的屏幕和一個光源模擬器。之后，教師可按照以下步驟進行實驗：首先在盒子的一個側面上制造一個直徑幾毫米的小孔，同時將盒子的另一側面打開并對準白色屏幕；然后把盒子放置在光線昏暗的環境中，并確保盒子內部沒有雜散光進入；接著打開光源模擬器，確保光線通過小孔進入盒子內部；最后調整光源模擬器、小孔與屏幕之間的距離，觀察屏幕上的成像結果。當光通過小孔進入盒子內部時，我們會在屏幕上看到一個倒立的圖像。在實驗中，教師讓學生分析新現象的產生原因，能培養學生的觀察力、實驗技能、科學思維和解決問題的能力。

（二）新器材，解決實際問題

隨著技術的發展，一些傳統實驗器材的精度和靈敏度已經無法滿足實驗的要求，這時候就需要替換實驗器材?，F在很多學校已經引入了不少新技術、新器材，這能使教師的演示實驗效果更好，讓學生的學習體驗更好。

例如，在做“空氣阻力”演示實驗時，傳統的攝像儀已不能滿足教學要求，而高速攝像儀能填補這方面的空白，教師可用高速攝像儀替換傳統的攝像儀。在實驗時，教師首先要將薄紙片剪成適當大小的紙條，盡量使其重量均勻分布，并把紙條固定在小鐵球上，使其能夠垂直下落；然后把高速攝像儀放在合適的位置，并與計算機或其他設備連接；接著讓紙條和小鐵球一起垂直下落，用高速攝像儀拍攝下落過程；最后分析相關數據，了解物體下落時空氣阻力對運動的影響。通過分析數據，學生可以了解到物體下落的速度變化以及與空氣阻力相關的現象，如運動狀態的改變、加速度的變化等。高速攝像儀可以捕捉到物體下落過程中細微的變化，為我們提供更精確的數據。這樣的實驗能夠培養學生的實驗觀察力和科學思維，幫助他們更好地理解物理原理。

（三）新方案，反思過程信息

有些實驗的實驗方案在今天看來已經有些不適合了，這就需要教師設計新的實驗方案，使實驗目標更清晰、流程更合理，以此提升實驗質量，真正提高實驗教學效果，激發學生的探究興趣。

例如，教師可以設計新實驗方案，用智能標尺來做“測量平均速度”這個實驗。智能標尺可以通過掃描技術實時記錄移動物體的移動軌跡，然后將數據傳送到手機上，自動繪制出掃描得到的完整軌跡，比手工測量更加準確。在進行實驗時，教師可將學生分組，讓各小組成員準備不同的移動物體，比如小球或小車等，相互配合，用智能標尺掃描記錄相應物體從起點到終點的移動軌跡，并將數據傳送到手機上。新方案利用了智能技術手段，提升了實驗的趣味性和互動性，與傳統實驗方法相比，可以更好地激發學生的興趣。

綜上所述，演示實驗作為一種直觀形象的教學手段，可以很好地激發學生的學習興趣，提高他們的觀察能力和實驗思維水平。但是，目前部分教師在實驗設計和運用中還存在一些問題，如資源利用率低、操作性不強、缺乏創新等。為進一步提高演示實驗在教學中的應用效果，教師應該積極探索符合學生需求的設計方法。教師要通過深入實驗的理論研究與實踐探索，使實驗教學成為提升學生學習效能的有效方式，為學生科學思維和實驗能力的培養奠定堅實的基礎。

［參考文獻］

王雄.探究視域下初中物理演示實驗重構［J］.中小學教材教學，2022（3）：41-44.

李愛利.多媒體技術下初中物理演示實驗教學的探究［J］.安徽教育科研，2022（8）：79-80.