在初中物理實驗中培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

【摘要】在當(dāng)前“雙減”的背景下，學(xué)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(xué)習(xí)的能力。學(xué)生的自主學(xué)習(xí)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(xué)中扮演著重要角色，因此在實驗中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力是必然的趨勢。【關(guān)鍵詞】初中物理；自主能力；實驗教學(xué)教師在初中物理實驗中致力于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，關(guān)鍵之一是選擇符合學(xué)生興趣和能力的實驗形式。同時，教師還需引導(dǎo)學(xué)生自主選擇實驗材料，自主設(shè)計實驗步驟與方法，自主觀察和記錄實驗現(xiàn)象，自主分析實驗結(jié)果并得出結(jié)論，自主反思和改進實驗的過程?？偟膩碚f，教師應(yīng)在實驗過程中引導(dǎo)學(xué)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(xué)的過程中，教師要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，盡可能為實驗增添趣味元素，以激發(fā)學(xué)生的興趣與好奇心，引導(dǎo)他們自主參與。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，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(shè)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(xué)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(xué)為例。首先，教師可以呈現(xiàn)曹沖的畫像和大象圖像，讓學(xué)生猜測相關(guān)故事。通過激發(fā)學(xué)生好奇心，讓他們走進實驗準(zhǔn)備階段。其次，教師可以要求學(xué)生講述曹沖稱象的故事，使學(xué)生從故事中領(lǐng)悟物理原理。最后，教師問學(xué)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(xué)生因?qū)嶒灥暮闷娑敢庵鲃拥貐⑴c每一個步驟，不需要教師過多督促，只需教師在適當(dāng)時刻進行引導(dǎo)。學(xué)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(fù)原來的位置。學(xué)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(xué)生在好奇心的驅(qū)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(xiàn)象。教師實質(zhì)上是引導(dǎo)學(xué)生進行一項與浮力相關(guān)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(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)備相關(guān)器材并按照給定步驟操作，而是借助故事引發(fā)學(xué)生興趣，使實驗成為教師激趣、學(xué)生尋趣的互動過程。在上述的實驗中，學(xué)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(jié)果，這能提高他們的實驗質(zhì)量?？梢?，好奇心是激發(fā)學(xué)生主動探索、學(xué)習(xí)和解決問題的內(nèi)在動力。因此，教師應(yīng)優(yōu)化實驗設(shè)計，激發(fā)學(xué)生對實驗現(xiàn)象的好奇心，推動他們更主動地投入學(xué)習(xí)并積極探索答案。二、設(shè)定探究任務(wù)在開展物理實驗活動時，教師可以設(shè)定探究性的任務(wù)，以激發(fā)學(xué)生主動思考、提出假設(shè)和設(shè)計實驗方案。通過這種主動學(xué)習(xí)的方式，學(xué)生能夠完成任務(wù)并驗證他們的假設(shè)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行發(fā)現(xiàn)式探究，即先提供相關(guān)問題情境，然后引導(dǎo)學(xué)生提出問題。教師也可進行接受式探究活動，即先提供相關(guān)知識和背景材料，然后讓學(xué)生根據(jù)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(wù)分解成不同的項目，讓學(xué)生自主選擇并制訂詳細的研究計劃，應(yīng)用所學(xué)的知識和技能解決實際問題。通過多樣化的探究任務(wù)，學(xué)生可以提高實驗技能并發(fā)展科學(xué)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(xué)單元、光學(xué)單元、熱學(xué)單元、電磁學(xué)單元、聲學(xué)單元等，并設(shè)置多樣化的探究任務(wù)，讓學(xué)生自主選擇并展開獨立探究。在力學(xué)單元中，學(xué)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(xué)單元中，學(xué)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(zhì)的任務(wù)，學(xué)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(nèi)能”中的“內(nèi)能熱傳遞”的教學(xué)為例，教師設(shè)置探究任務(wù)：比較不同材料的吸熱能力。首先，教師將探究任務(wù)引入學(xué)生的日常生活，提出問題情境以激發(fā)學(xué)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(xué)原理？”學(xué)生易將問題與日常經(jīng)驗連接，并愿意主動展開探索。其次，為確保學(xué)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(wǎng)等。最后，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，收集數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，引導(dǎo)他們從不同角度思考問題。教師的探究任務(wù)旨在激發(fā)學(xué)生深入實驗和自主思考，完成相關(guān)的操作，使其從實踐中學(xué)習(xí)。關(guān)注點不在于學(xué)生的任務(wù)結(jié)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(xué)習(xí)。因此，在實驗教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)水平制訂可完成的探究任務(wù)，讓他們發(fā)揮潛力，體會到實驗帶來的成就感。三、引導(dǎo)合作學(xué)習(xí)在實驗中，教師應(yīng)當(dāng)通過引導(dǎo)合作學(xué)習(xí)的方式來培養(yǎng)學(xué)生的自主能力。通過將學(xué)生劃分成不同的小組，引導(dǎo)小組成員共同討論、探索和實踐并完成實驗的各項內(nèi)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(xué)為例，教師可以讓學(xué)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(guān)系。通過組織小組合作，讓學(xué)生在相互協(xié)助、相互督促和相互質(zhì)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(xué)生分組，確保每個小組的成員互補專長。隨后，教師指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位選擇實驗器材，并組建實驗裝置。學(xué)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(xué)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(wù)，確保每個成員都有任務(wù)可執(zhí)行且能夠勝任。例如，學(xué)生可以商量并將任務(wù)分為操作彈簧測力計、改變壓力大小、更換接觸面、觀察現(xiàn)象與記錄實驗數(shù)據(jù)以及實驗總結(jié)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(dǎo)，并提出具有深度的問題，以便針對學(xué)生在不同分工和實際操作情況下的表現(xiàn)進行評估和指導(dǎo)。對于操作彈簧測力計的學(xué)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(shù)穩(wěn)定且準(zhǔn)確？”對于負責(zé)改變壓力大小的學(xué)生，則可以問：“你是如何調(diào)節(jié)木塊對接觸面的壓力的？”這些問題可以幫助學(xué)生深入理解滑動摩擦力，促使學(xué)生深入思考。通過這一過程中的自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以提高自主學(xué)習(xí)興趣，還能夠更好地理解實驗內(nèi)容，達到更好的學(xué)習(xí)效果。通過觀察實驗中的教學(xué)實踐，可以得出結(jié)論：教師促進學(xué)生合作的根本目的在于拓展學(xué)生的自主空間，為他們提供自主學(xué)習(xí)和展示的機會。學(xué)生在選擇符合自己興趣和特長的操作內(nèi)容時，能更好地激發(fā)學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)資源在實驗的過程中，教師應(yīng)創(chuàng)造條件讓學(xué)生盡可能地自主學(xué)習(xí)，其中提供豐富的學(xué)習(xí)資源尤為重要。傳統(tǒng)的教學(xué)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(xué)生的自主學(xué)習(xí)體驗，教師可以考慮引入信息技術(shù)，比如電子課件、視頻、學(xué)習(xí)網(wǎng)站、應(yīng)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(shè)立自主實驗任務(wù)：設(shè)計一個能證明物體具有慣性的實驗。首先，教師提供相關(guān)學(xué)習(xí)網(wǎng)站和在線資源，引導(dǎo)學(xué)生自主查閱關(guān)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(zhǔn)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(xué)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(dǎo)學(xué)生設(shè)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(xué)生進行實驗后，制作電子課件，描述實驗步驟、結(jié)果和理論原理。在涉及小車與木塊的實驗中，學(xué)生在課件中這樣描述實驗的結(jié)果：當(dāng)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(xué)生這樣解釋實驗原理：當(dāng)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(jié)果與原理的過程中，學(xué)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(xué)生分享實驗成果和討論問題，使學(xué)生加深對主題實驗的理解。通過提供豐富的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以更自主地選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容，加強信息獲取、篩選和利用能力，提升自主學(xué)習(xí)能力。五、鼓勵學(xué)生提出問題在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，通常是由教師向?qū)W生提出問題，學(xué)生的主要任務(wù)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(yīng)該鼓勵學(xué)生提出問題，以激發(fā)他們自主學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生可以根據(jù)實驗內(nèi)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(xué)習(xí)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(xué)為例，教師設(shè)置實驗：要求學(xué)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(xué)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(guān)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(zhǔn)確測量小車行駛時間，是否需要準(zhǔn)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(xué)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(xué)習(xí)能力［5］。教師引導(dǎo)學(xué)生提問的方式實質(zhì)上是引導(dǎo)學(xué)生自主思考、自主表達，促使他們對實驗現(xiàn)象和原理進行質(zhì)疑與內(nèi)化。通過提出問題，學(xué)生將能夠更加系統(tǒng)地梳