基于学生自主创新的物理实验设计与评价研究

基于学生自主创新的物理实验设计与评价研究

张晨

新疆维吾尔自治区科学器材有限责任公司     新疆省乌鲁木齐市     830011

摘要：学生自主创新实验是培养学生动手能力的重要方式之一，是落实学生核心素养的重要途径之一。教师可以通过设计激发认知冲突的课前预习性作业、改进创新物理教材中的演示分组实验、转化创新课后物理习题中的实验、探究复习阶段的拓展实验、设计课题研究性学习活动等方式，引导学生进行自主创新实验；同时通过及时的展示交流和有效的科学评价，激发学生主动学习的积极性，培养学生的创新精神和探究意识，让学生在动手实践中提升科学素养。

关键词：学生自主创新；物理实验设计；评价研究

引言

在初中物理教学之中实验扮演着重要的角色，其可谓是物理教学的基础和重点，能够为学生提供动手操作的机会，进而调动学生的学习积极性，发掘学生潜能．由此，初中物理教师必须创新实验问题、创新实验设计、创新实验类型、创新实验总结，让学生在各类实验活动之中产生创新意识，并且获得创新能力。

1问题的提出

物理学是自然科学领域的一门基础学科，它基于观察与实验。高中物理课程引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法。然而，高中物理的实验教学越来越弱化，程序化的实验教学模式正在扼杀学生的学习兴趣。物理实验教学中存在实验数量多与课时不足的矛盾、学生实验素养低与实验学习目标高的矛盾、各类实验教学资源多与实验资源推送困难等矛盾。应用传统的教学手段很难在实验教学中有重大突破，混合式学习可能是解决实验教学面临的窘境的有效手段。同时，基于物理学科核心素养的单元教学成为“双新”背景下高中物理教学改革的热点，单元教学体现了教学设计的系统性和学生学习的主体性，在实验教学设计上也要符合单元设计的特性。本文在实验教学中开展混合式学习的实践，同时在单元设计视域下进行实验教学设计，缓解课时与实验教学的矛盾。

2开发学生自主创新实验的途径方法

2.1创新实验问题，激发创新意识

在以往的初中物理实验教学之中，大多数教师还是采用自己主导的方式进行教学，不能有效地尊重学生主体，并且开发学生的潜能，如此教师应该从以下方面创新实验问题把课堂还给学生，进而培养学生创新意识．首先，教师应该改变以往在实验教学当中预先呈现实验教案的现象，这样只会让学生被动地去解决问题．其次，教师在教学过程当中可以引发学生自己提出问题，再引领学生自己去寻找解决的办法，以此才能让学生提出问题、提出假设．教师所创设的问题要符合初中生的思维特点，学生学习物理知识，大脑要进行非常复杂的思考．在思考的过程中，学生运用所学知识，解决物理问题．初中阶段学生处于形象思维后期，学生的思维从具象过度到抽象，很多思维都来自于自身的经验．因此教学期间应充分利用学生已有的思维和知识，新课教学期间，让已经掌握的知识为即将要学习的知识服务．学生对一些物理旧知识比较熟悉，利用这些旧知识，引出新知识，能有效缓解学生对新知识的恐惧感，此时教学的有效性将会大大提高．比如在教学浮力有关知识时，就可以引用之前学过的二力平衡的知识，运用旧知识向学生讲解浮力平衡，一步一步推理出浮力的方向．这样的教学模式，能良好适应学生的经验思维，并逐渐培养初中生的物理推理能力。

2.2创新实验设计，培养创新思维

初中物理实验器材和流程较为简单，但大多数学生在进行实验操作时还是过分地依赖实验器材和实验材料，无法从传统的思维局限之中跳出来．如此，初中物理教师在教学时应该注重实验器材和实验方法的创新，引领学生大胆地去想象，让学生大胆地做出改变，以此才能在原有实验的基础之上适当地引领学生改变实验器材，教会学生变通思维，让学生重新设计实验，进而让学生在大胆思考的基础之上创新实验设计，逐步养成创新思维．但教师在教学时要注意实验难度的控制，要让学生结合实际情况进行操作，这样才能既让学生获得喜感，又让学生获得进步．在创新实验设计的工作中，可尝试建立对比模型，学生已经学过了杠杆的相关知识点，以此来引出滑轮杠杆模型，在分析动滑轮和定滑轮的特征时，采用杠杆平衡条件．创新实验设计，用旧的知识引出即将要学习的新知识，实现对新问题的有效解决．这样的实验创新方式对初中生有比较强的适应性，也有效统一了形象思维和学习行为，实现对初中生创新意识的有效培养，让学生顺利掌握新知识。

2.3质疑批判，培养物理观念

物理来源于自然，也来源于生活，特别是在初中物理中，学生所研究的对象基本上都是生活中常见的素材。因此，在设计物理实验活动时，教师可以从生活素材切入，创设生活化情境，激活学生已有的知识经验，激发学生的学习兴趣。在实验初始阶段，很多学生会用自己的主观意识和生活经验分析问题，很多时候得出的结论都与真实的结论相悖。这时，教师就可以在学生质疑和批判的过程中，引导学生进行物理实验操作，培养学生的物理观念。

例如，在设计“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验时，这个实验需要利用控制变量法，改变接触面的粗糙程度，以及物体与接触面之间的压力，最后才能得出影响摩擦力的因素是接触面的粗糙程度和接触面受到的压力。在实验开始前，笔者利用多媒体播放视频，视频中展示了不同的汽车在不同的路面上行驶的过程，可以看出不同的汽车在不同的路面上行驶的状态不同。笔者提出：“造成这种现象的原因是什么呢？”学生凭借自己的生活经验回答：“因为大卡车比小汽车更重，所以在相同的路面上行驶，大卡车所受的摩擦力更大。”笔者否定了学生的结论，在质疑中引导学生开始了本节课的实验操作。

主要针对“压力与滑动摩擦力的关系”开展实验，让学生通过实验获得正确的物理知识。首先，笔者将一块方形的磁铁放置在木板上，在木板后半部分的底部贴一把钢尺。然后用弹簧测力计拖动磁铁，让磁铁保持匀速直线运动。实验发现，在木板的前半部分运动时，磁铁所受的摩擦力没有变化，但当磁铁运动到后半部分时，磁铁所受的滑动摩擦力立刻增大。最后，笔者引导学生从压力的角度进行思考，通过思考，学生得出“物体和接触面之间的压力越大，物体所受的滑动摩擦力也越大”的正确结论。

2.4注重细节，培养物理态度

态度是学习的关键，也是初中物理学科核心素养的重要组成部分。在设计物理实验活动的过程中，教师要从细节入手，围绕细节设计来培养学生的物理态度，提高学生的物理实验能力和思维能力。

例如，在教学“串、并联电路中电流的规律”的实验时，本实验主要要求学生设计电路图、连接电路、调节变阻器、观察电流变化和电压表的转动等，每个实验步骤对学生来说都十分重要。要观察到正确的实验现象，得到具有支撑性的实验数据，学生必须认真进行实验。因此，在开展本实验的过程中，教师要严格要求学生，保证每个实验步骤都正确。比如，笔者要求学生在画电路图的过程中，不能出现导线交叉的错误；在连接电路时，必须严格按照电路图连接；在控制滑动变阻器时，不能速度过快，必须要有节奏等。在笔者的强调下，学生对每个实验步骤都精益求精，能养成严谨、踏实、认真的学习态度，有助于物理学科核心素养的形成。

结语

创新对于初中物理实验教学而言至关重要，初中物理教师在教学过程当中，必须以实验的各个环节为依托，以此激发学生的创新意识，并不断地提高学生的创新思维水平，进而达到提高学生的创新水平，如此教学才能使学生获得初中物理实验之灵魂，让学生由被动的主体变为主动的思考者。

参考文献

[1]丁玉祥.学生自主创新实验的意义、价值与实践路径[J].实验教学与仪器，2019（05）：3-6.

[2]潘书朋.让物理教学回归实验室——初中物理课改的实践与探索[J].新课程评论，2016（10）：74-81.