新课标下演示实验在物理教学中的运用实践研究

摘 要：演示实验教学是教师操作示范、学生观察记录的一种实验教学模式。主要从以下三部分对演示实验教学模式进行探究：第一部分介绍了融合信息技术、自主操作和生活材料的方法，旨在创设智慧情境、引导学生参与探究；第二部分对物理演示实验的细节进行优化，包括提升可见度、增强观赏性和填补空白点；第三部分聚焦核心素养，提出创新物理演示实验的策略，包括分析新现象、利用新器材以及设计新方案。

关键词：新课标；演示实验；初中物理

作者简介：黄叶敏（1988—），女，江苏省南通市通州区育才中学。

随着教育改革的不断深入，初中物理教学也在不断发展和创新。新课标对培养学生实践能力和实验思维提出了更高的要求，给物理教学带来了新的挑战和机遇。在这一背景下，演示实验作为物理教学的重要组成部分，引起了广泛的关注和研究。在新课标背景下的物理教学中，传统的演示实验教学方式已经不能满足学生的学习需求。因此，对新课标下演示实验在物理教学中的运用实践进行探究是很有必要的。

一、基于融合理念，丰富物理演示实验的资源

（一）融合信息技术，创设智慧情境

“融合信息技术，创设智慧情境”强调将互联网技术及虚拟现实等信息技术融入教学中，并在此基础上创设具有任务设置和问题驱动功能的虚拟学习环境。将这种教学方式运用于物理演示实验教学，不仅能提升实验方法的创新性和资源利用效率，还能提高学生的学习主动性，让学生主动探索。

例如，在演示“内能”的实验前，教师首先可以通过信息技术展示生动的例子和图片，向学生介绍内能的概念，并解释内能与微观粒子的热运动之间的关系，激发学生的兴趣，让他们对内能形成初步的认识。然后，教师可以让学生使用电脑上的虚拟仿真实验软件模拟微观粒子的热运动，观察内能的转化过程。这种虚拟仿真实验软件可以提供一个模拟物质内部粒子运动的环境，让学生直观地看到微观粒子的运动。在这种虚拟仿真实验软件中，学生可以选择不同状态的物质，如气体、液体或固体，并设置相应的初始条件，如温度、粒子数等。因此，学生可以进行相应的实验探究，观察不同条件下内能的转化情况。在实验过程中，学生需要仔细观察微观粒子的热运动情况，并记录相关数据，如粒子的速度等。通过记录数据，学生可以更加准确地分析内能的转化过程，进一步理解内能的本质。在此过程中，教师可以引导学生讨论，提出问题，帮助学生深入思考内能转化的机制，并提供必要的指导和解释。信息技术可以将抽象的物理概念可视化，使学生更直观地理解和感受实验过程和结果，帮助学生更好地理解物理原理和概念。同时，使用信息技术模拟实验可以降低实验成本，使更多的学生能够进行实验探究，提高实验教学的效果。

（二）融合自主操作，引导参与探究

自主操作教学强调让学生成为实验的主导者，让他们能够自主操作，积极参与实验活动。在自主操作过程中，学生能够观察实验现象，将抽象的知识转化为具体的实验结果和经验，加深对相关物理知识的理解和记忆。

例如，在做“电路”实验时，教师可引导学生思考一些问题，如如何组装一个简单的电路系统、如何使电路中的电灯泡发光等。接着，教师要提供实验所需的材料，并给出简单的电路示意图，但是不能直接给出具体的连接方法，而是要鼓励学生根据自己的理解进行实验设计。在实验中，学生要自主选择和使用材料，梳理实验思路，并根据自己的实验设计合理安全地连接电路，进行自主操作和实验。在实验过程中，学生可以尝试不同的连接方式，观察并记录实验现象。在学生观察、记录实验现象时，教师要引导学生思考产生这些现象的原因，并让他们分享交流自己的实验设计和观察结果。自主操作实验能够为学生提供更丰富的学习体验，提高学生的学习效果，激发学生的探究兴趣，培养学生的实验设计和问题解决能力，并促进学生的合作与沟通。这种教学方式能够更好地发挥资源的价值，让学生通过实际操作和探索来深入理解物理原理，丰富学生的学习经验［1］。

（三）融合生活材料，深化学科意识

将物理原理与日常生活中的实际场景结合起来，运用学生熟悉的材料和情境进行物理演示实验，能够增强学生对物理学科的应用与联系意识。学生能够更加深入地理解物理概念在实际中的应用，并将抽象的理论知识与生活经验相结合，使学习变得有趣和高效。

例如，在“物质密度”的演示实验教学中，教师可以引入一些常见的生活材料，如水、油、铁块和苹果等。教师要将学生分成多个小组，并给每个小组发放一种材料，让学生思考关于这些材料密度的问题，提出关于这些材料密度的假设，并结合手中的生活材料进行实验操作。首先，学生要使用天平测量材料的质量，并使用测量工具测量材料的体积。随后，学生要根据所测量的数据计算本组材料的密度。通过对不同材料的密度进行比较和分析，学生能够深入理解密度的概念。最后，教师要让学生交流讨论影响物质密度的因素，并进一步探究密度与物体性质之间的关系。与传统的教学材料相比，生活材料更贴近学生的生活经验，更能激发学生的探究兴趣。这样的教学方式能够调动学生的积极性和主动性，提高学生的学习效果。

二、指向发展空间，优化物理演示实验的细节

（一）提升可见度，提升观察能力

教师可采取适当的措施，如使用明亮的光源、放大镜或显微镜等，使实验现象更加清晰，这对学生来说非常重要，因为他们能够通过清晰的实验现象更好地理解相应的实验知识。教师提高实验可见度有助于学生捕捉实验细微的变化，能让其更好地理解物理原理和现象。

例如“光的折射”演示实验，如果实验可见度不高，那么后排的学生就很难看到明显的现象。为了提升实验的可见度和质量，教师可以这样做：首先，在透明玻璃容器中注满水，并在光的后面放置黑色卡纸以提升对比度；然后，倾斜插入铅笔，打开光源照射水的一侧，观察并记录实验现象；接着，调整光源的位置和角度，观察光线路径和折射角的变化；最后，让学生根据实验现象分析和讨论光的折射原理。教师在开展演示实验时，通过多种手段提升实验可见度，可以让学生更清晰地观察相关实验现象，了解相應的实验变化，并将其与理论知识联系起来。这样可以让学生更充分地了解物理现象，培养学生的批判性思维，加深学生对基本物理概念的理解［2］。

（二）提升观赏性，激发探究兴趣

教师提升演示实验的观赏性，不仅可以激发学生的探究兴趣，还可以直观地展示物理原理和现象，降低抽象物理概念的理解难度。

例如，在给学生讲解特斯拉线圈原理时，教师可以演示“雷电法杖”实验。在该实验中，教师要在绝缘材料上放置指示物，以便展示电场力的作用。在学生都处于安全位置后，教师可打开特斯拉线圈的电源，展示电晕放电和闪电效果，并可使“法杖”靠近放电端以增强效果。此时，教师要引导学生观察指示物在电场中的运动，并记录观察结果。在实验结束后，教师要引导学生讨论观察到的现象，并解释电场力和电晕放电的物理原理。观赏性强的实验可以让学生形象地感知物理规律，加深对物理知识的理解和记忆，同时能激发学生的探究兴趣，促使他们更加积极主动地学习。

（三）填补空白点，开阔知识视野

教师开发物理新实验可以丰富教学资源，让学生获得丰富的学习体验。教师引入新的实验可以让学生以不同的方式接触、理解和应用物理知识，从而开阔其学习视野，使其更全面地掌握相关物理知识。

例如，在做“压强”实验时，教师首先可准备一个透明的容器，注入适量的水，并让学生将不同形状和大小的物体放入容器中，使用直尺测量容器中水面的高度；然后让学生使用吊秤或弹簧测力计测量各种物体受到的浮力大小；接着让学生结合测得的数据，计算每个物体所受压强的大小，并分析实验数据，探究相关的规律；最后让学生结合实验结果，总结液体压强的特性，并探讨液体压强大小与液体的深度、物体的形状等的关系。教师引入新的实验可以让学生突破教材的限制，获得新的信息，感受到知识的实际意义，开阔知识视野。

三、聚焦核心素养，创新物理演示实验的开展策略

（一）新现象，分析事物属性

在实验过程中，学生应仔细观察和记录实验现象，收集相关的实验数据，然后分析实验数据，寻找其中的规律和变化，从而分析事物的属性，了解物理现象的本质。

例如，在做“小孔成像”实验前，教师需要先准备一些材料：一个不透明的盒子、一个白色的屏幕和一个光源模拟器。之后，教师可按照以下步骤进行实验：首先在盒子的一个侧面上制造一个直径几毫米的小孔，同时将盒子的另一侧面打开并对准白色屏幕；然后把盒子放置在光线昏暗的环境中，并确保盒子内部没有杂散光进入；接着打开光源模拟器，确保光线通过小孔进入盒子内部；最后调整光源模拟器、小孔与屏幕之间的距离，观察屏幕上的成像结果。当光通过小孔进入盒子内部时，我们会在屏幕上看到一个倒立的图像。在实验中，教师让学生分析新现象的产生原因，能培养学生的观察力、实验技能、科学思维和解决问题的能力。

（二）新器材，解决实际问题

随着技术的发展，一些传统实验器材的精度和灵敏度已经无法满足实验的要求，这时候就需要替换实验器材。现在很多学校已经引入了不少新技术、新器材，这能使教师的演示实验效果更好，让学生的学习体验更好。

例如，在做“空气阻力”演示实验时，传统的摄像仪已不能满足教学要求，而高速摄像仪能填补这方面的空白，教师可用高速摄像仪替换传统的摄像仪。在实验时，教师首先要将薄纸片剪成适当大小的纸条，尽量使其重量均匀分布，并把纸条固定在小铁球上，使其能够垂直下落；然后把高速摄像仪放在合适的位置，并與计算机或其他设备连接；接着让纸条和小铁球一起垂直下落，用高速摄像仪拍摄下落过程；最后分析相关数据，了解物体下落时空气阻力对运动的影响。通过分析数据，学生可以了解到物体下落的速度变化以及与空气阻力相关的现象，如运动状态的改变、加速度的变化等。高速摄像仪可以捕捉到物体下落过程中细微的变化，为我们提供更精确的数据。这样的实验能够培养学生的实验观察力和科学思维，帮助他们更好地理解物理原理。

（三）新方案，反思过程信息

有些实验的实验方案在今天看来已经有些不适合了，这就需要教师设计新的实验方案，使实验目标更清晰、流程更合理，以此提升实验质量，真正提高实验教学效果，激发学生的探究兴趣。

例如，教师可以设计新实验方案，用智能标尺来做“测量平均速度”这个实验。智能标尺可以通过扫描技术实时记录移动物体的移动轨迹，然后将数据传送到手机上，自动绘制出扫描得到的完整轨迹，比手工测量更加准确。在进行实验时，教师可将学生分组，让各小组成员准备不同的移动物体，比如小球或小车等，相互配合，用智能标尺扫描记录相应物体从起点到终点的移动轨迹，并将数据传送到手机上。新方案利用了智能技术手段，提升了实验的趣味性和互动性，与传统实验方法相比，可以更好地激发学生的兴趣。

综上所述，演示实验作为一种直观形象的教学手段，可以很好地激发学生的学习兴趣，提高他们的观察能力和实验思维水平。但是，目前部分教师在实验设计和运用中还存在一些问题，如资源利用率低、操作性不强、缺乏创新等。为进一步提高演示实验在教学中的应用效果，教师应该积极探索符合学生需求的设计方法。教师要通过深入实验的理论研究与实践探索，使实验教学成为提升学生学习效能的有效方式，为学生科学思维和实验能力的培养奠定坚实的基础。

［参考文献］

王雄.探究视域下初中物理演示实验重构［J］.中小学教材教学，2022（3）：41-44.

李爱利.多媒体技术下初中物理演示实验教学的探究［J］.安徽教育科研，2022（8）：79-80.