在初中物理实验中培养学生自主学习的能力

【摘要】在当前“双减”的背景下，学生有更多可支配的时间，这要求教师切实培养他们自主学习的能力。学生的自主学习能力的提升将有助于他们更好地利用额外的时间促进自身的全面发展。实验在初中物理教学中扮演着重要角色，因此在实验中培养学生的自主学习能力是必然的趋势。【关键词】初中物理；自主能力；实验教学教师在初中物理实验中致力于培养学生自主学习的能力，关键之一是选择符合学生兴趣和能力的实验形式。同时，教师还需引导学生自主选择实验材料，自主设计实验步骤与方法，自主观察和记录实验现象，自主分析实验结果并得出结论，自主反思和改进实验的过程。总的来说，教师应在实验过程中引导学生全程参与，包括观察、思考、操作、记录、分析以及交流，从而使他们更深入地理解实验知识，更全面地提升自身能力。一、激发兴趣与好奇心开展实验教学的过程中，教师要改变传统的教学方式，尽可能为实验增添趣味元素，以激发学生的兴趣与好奇心，引导他们自主参与。为了实现这一目标，教师可采取多样化的方式，如引入富有趣味性的故事、创设游戏环节、利用动画视频、开展角色扮演以及列举生活中的例子等。这些趣味性元素融入实验中能使学生集中注意力，主动探究［1］。以苏科版初中物理八年级下册“压强和浮力”中的“浮力”的教学为例。首先，教师可以呈现曹冲的画像和大象图像，让学生猜测相关故事。通过激发学生好奇心，让他们走进实验准备阶段。其次，教师可以要求学生讲述曹冲称象的故事，使学生从故事中领悟物理原理。最后，教师问学生能否利用盒子代替故事中的船、图钉代替大象、砝码代替石头，完成曹冲称象的整个过程，并解释其中的物理原理。许多学生因对实验的好奇而愿意主动地参与每一个步骤，不需要教师过多督促，只需教师在适当时刻进行引导。学生将按照曹冲称象的步骤，为水中的空盒画上一条吃水线，放上图钉并画上第二条吃水线，然后再取出图钉，换上砝码使吃水线恢复原来的位置。学生必须理解曹冲称象的步骤才能完成这一实验。在实验的过程中，学生在好奇心的驱使下自行思考，曹冲为何提出此方法以及其中涉及了哪些物理现象。教师实质上是引导学生进行一项与浮力相关的简单的实验，让他们自己解开其中的奥秘。在此过程中，教师并未引导学生准备相关器材并按照给定步骤操作，而是借助故事引发学生兴趣，使实验成为教师激趣、学生寻趣的互动过程。在上述的实验中，学生因为好奇，进而更专注于实验过程，更认真地观察和分析实验结果，这能提高他们的实验质量。可见，好奇心是激发学生主动探索、学习和解决问题的内在动力。因此，教师应优化实验设计，激发学生对实验现象的好奇心，推动他们更主动地投入学习并积极探索答案。二、设定探究任务在开展物理实验活动时，教师可以设定探究性的任务，以激发学生主动思考、提出假设和设计实验方案。通过这种主动学习的方式，学生能够完成任务并验证他们的假设。教师可以引导学生进行发现式探究，即先提供相关问题情境，然后引导学生提出问题。教师也可进行接受式探究活动，即先提供相关知识和背景材料，然后让学生根据这些信息进行实验操作。此外，教师还可组织项目式探究活动，即将探究任务分解成不同的项目，让学生自主选择并制订详细的研究计划，应用所学的知识和技能解决实际问题。通过多样化的探究任务，学生可以提高实验技能并发展科学探究能力。例如，教师可以将教材分解为不同的知识单元，包括力学单元、光学单元、热学单元、电磁学单元、声学单元等，并设置多样化的探究任务，让学生自主选择并展开独立探究。在力学单元中，学生可以探究不同材料表面的摩擦力大小以及物体的惯性等问题；在光学单元中，学生可以探究光的折射规律和凸透镜成像规律等问题。通过这些富有探究性质的任务，学生不仅能够深刻理解物理概念，还能促进独立实验和实践能力的提升。以苏科版初中物理九年级上册“机械能和内能”中的“内能热传递”的教学为例，教师设置探究任务：比较不同材料的吸热能力。首先，教师将探究任务引入学生的日常生活，提出问题情境以激发学生自主思考［2］：“在相同加热条件下，不同材料吸热的效果如何？这背后涉及了哪些科学原理？”学生易将问题与日常经验连接，并愿意主动展开探索。其次，为确保学生有效探究，教师提供实验器材并鼓励他们自主选择，如酒精灯、易拉罐、温度计、玻璃棒、铁架台、石棉网等。最后，鼓励学生自主设计实验方案，收集数据，分析结果，引导他们从不同角度思考问题。教师的探究任务旨在激发学生深入实验和自主思考，完成相关的操作，使其从实践中学习。关注点不在于学生的任务结果，而在于他们自主发展的能力，即是否能自主探究和自主学习。因此，在实验教学中，教师应根据学生学习水平制订可完成的探究任务，让他们发挥潜力，体会到实验带来的成就感。三、引导合作学习在实验中，教师应当通过引导合作学习的方式来培养学生的自主能力。通过将学生划分成不同的小组，引导小组成员共同讨论、探索和实践并完成实验的各项内容，可以为他们提供更多的自主空间，有助于他们更加自主地投入实验。以苏科版初中物理八年级下册“力”中的“摩擦力”的教学为例，教师可以让学生在小组合作中探究滑动摩擦力大小与影响因素之间的关系。通过组织小组合作，让学生在相互协助、相互督促和相互质疑中完成实验，从而提升对滑动摩擦力的认识。首先，教师将学生分组，确保每个小组的成员互补专长。随后，教师指导学生以小组为单位选择实验器材，并组建实验装置。学生可以描述实验流程、列出所需器材，并从器材室中自主取用。这其实就是一个自主和合作的过程，学生要选对器材，还要在相互帮忙中组装器材。接下来，教师帮助小组分解任务，确保每个成员都有任务可执行且能够胜任。例如，学生可以商量并将任务分为操作弹簧测力计、改变压力大小、更换接触面、观察现象与记录实验数据以及实验总结与汇报等五个部分［3］。在实验进行过程中，教师可以通过巡堂来提供专业指导，并提出具有深度的问题，以便针对学生在不同分工和实际操作情况下的表现进行评估和指导。对于操作弹簧测力计的学生，教师可以问：“在拉动木块的过程中，如何确保弹簧测力计的读数稳定且准确？”对于负责改变压力大小的学生，则可以问：“你是如何调节木块对接触面的压力的？”这些问题可以帮助学生深入理解滑动摩擦力，促使学生深入思考。通过这一过程中的自主学习和合作学习，学生不仅可以提高自主学习兴趣，还能够更好地理解实验内容，达到更好的学习效果。通过观察实验中的教学实践，可以得出结论：教师促进学生合作的根本目的在于拓展学生的自主空间，为他们提供自主学习和展示的机会。学生在选择符合自己兴趣和特长的操作内容时，能更好地激发学习动力，并通过与同伴的交流和协作，获得更全面的知识和技能。四、提供自主学习资源在实验的过程中，教师应创造条件让学生尽可能地自主学习，其中提供丰富的学习资源尤为重要。传统的教学模式依靠教科书、教案、挂图和实验器材等资源，而为了增强学生的自主学习体验，教师可以考虑引入信息技术，比如电子课件、视频、学习网站、应用程序和在线实验室等。以苏科版初中物理八年级下册“力与运动”中的“牛顿第一定律”为例，教师可以设立自主实验任务：设计一个能证明物体具有惯性的实验。首先，教师提供相关学习网站和在线资源，引导学生自主查阅关于物体惯性的理论知识和实验案例，以深入理解惯性的概念。其次，教师准备简单易操作的且能直观展示物体惯性实验的器材，例如硬币和厚书，让学生通过实验展示物体的惯性特性。再者，教师提供一些器材，如小车、木块和平滑的桌面等，引导学生设计实验方案：将木块平稳地放在小车上，以恒定的速度推动小车，再让小车撞击桌面的边缘［4］。学生进行实验后，制作电子课件，描述实验步骤、结果和理论原理。在涉及小车与木块的实验中，学生在课件中这样描述实验的结果：当小车停止时，木块继续向前移动一段距离，然后才慢慢地停下来。同时，在课件上，学生这样解释实验原理：当小车停止时，木块由于惯性仍然保持原来的运动状态，进而会继续向前移动一段距离。在描述结果与原理的过程中，学生可以自主加入动画、图片等元素，使实验更具个性化。最后，教师提供在线实验室平台的讨论区，供学生分享实验成果和讨论问题，使学生加深对主题实验的理解。通过提供丰富的学习资源，学生可以更自主地选择适合自己的学习内容，加强信息获取、筛选和利用能力，提升自主学习能力。五、鼓励学生提出问题在传统的实验教学中，通常是由教师向学生提出问题，学生的主要任务就是回答这些问题，以深化知识理解和提高能力。然而，除了回答问题，教师还应该鼓励学生提出问题，以激发他们自主学习的积极性。学生可以根据实验内容、要求和个人理解提出各种问题，并通过解决这些问题来拓展自主学习的范围。以苏科版八年级上册“物体的运动”中的“直线运动”教学为例，教师设置实验：要求学生使用刻度尺和停表来测量小车的平均速度。在这个实验中，教师可以鼓励学生在进行实验的同时，通过观察和思考提出问题，包括一系列有关小车通过斜坡、记录路程与行驶时间以及计算平均速度的问题。例如，小车在不同坡度的斜坡上行驶时，其平均速度如何随斜度变化？为了确保准确测量小车行驶时间，是否需要准备足够长的木板或选择适度的斜面坡度？通过不断提出问题，学生将逐渐培养独立思考、形成见解和判断能力，从而提高自主学习能力［5］。教师引导学生提问的方式实质上是引导学生自主思考、自主表达，促使他们对实验现象和原理进行质疑与内化。通过提出问题，学生将能够更加系统地梳