新课程背景下提升农村学生初中物理设计实验与制订方案能力的策略研究

一、引言

《义务教育物理课程标准（2022 年版）》指出，科学探究是物理核心素养的重要组成部分，而“设计实验与制订方案”又是科学探究中的关键要素。对于农村初中学生而言，由于实验条件有限、师资相对薄弱、学生认知基础差异较大等因素，他们在物理实验设计能力方面普遍存在较大提升空间。因此，开展针对农村学生实验设计与方案制订能力提升策略的研究，不仅契合新课标要求，也具有重要的现实意义，为农村初中物理教学提供参考。

二、农村学生物理实验设计与制订方案现状分析

1、现状调查

通过对本校共 100 名学生进行问卷调查和访谈，发现如下问题：仅约 18% 的学生能独立完成实验设计；超过 70% 的学生表示“不知从何写起”“害怕写实验方案”；实验表述中存在用词不准确、逻辑混乱、变量控制意识薄弱等问题。

2、成因分析

教学时间紧张：教师常为赶进度而直接提供现成方案，学生缺乏思考与演练机会；

教学方法传统：多以演示和验证性实验为主，缺乏探究性和开放性的教学设计；

学生信心不足：由于语言表达和逻辑训练较少，学生对书写方案心存畏惧；

实验资源匮乏：学校器材有限，难以支持学生进行多样化的实验实践。

三、提升学生实验设计与制订方案能力的策略

( 一）加强教师专业发展与教研支持

1. 深化文献与课标研读

组织教师深入研读新课标与物理实验教学相关文献，明确实验设计能力的素养导向与教学要求；依托各级教研活动和跨校合作，积极引进、学习示范学校的实验教学案例，重点吸收低成本、易实施的实验设计方案；组织教师系统学习《课程标准》及中考年报，明确实验教学的目标与评价导向，并结合中考年报和学业质量评价反馈，反思教学薄弱环节，增强实验教学设计的目的性和有效性。

2. 开展跨区域教研交流

通过观摩优质课、参加学术会议，引入新颖实验教法与器材应用经验；

3. 构建校本研修机制

定期开展实验教学专题研讨，共享教学案例与反思，提升教师指导能力。

（二）优化实验资源建设与利用

面对器材短缺的现实，应积极拓展资源获取与开发途径。争取学校支持，逐步补充必要的基础实验设备，完善实验室管理，提高使用效率。推动师生自制教具与改造器材。例如利用废弃塑料瓶制作水透镜、利用旧电线和小磁铁制作简易电磁铁等。这不仅能弥补器材不足，更能够增强学生的参与感和创造力。倡导“生活即实验室”理念，引导学生发现生活中常见的物理现象，利用手边材料完成实验设计，如用乒乓球研究流体压强、用弹簧测力计结合日常物品研究摩擦力等，从而提升实验教学的亲和力和可行性。

（三）创新教学方法与过程设计

1、创设真实问题情境

例如在讲“流体压强与流速关系”时，利用黑芝麻和水瓶模拟“水中龙卷风”；在“电磁铁”教学前先演示磁悬浮现象，激发学生好奇心和探究欲。

2、保障课堂探究时间

敢于放手，给予学生更多的时间思考、设计实验，动手操作实验。以小组合作形式开展实验设计，教师巡回指导，进行面批和个别辅导。

3、规范实验设计的基本思路

教师应指导学生掌握实验设计的基本流程。明确实验目的；设计原理图；根据实验目的和条件，选择合适的器材；制定详细、可操作的步骤，特别是要明确控制变量的方法；设计数据记录表格。例如，在 " 探究串联电路电流特点" 实验中，教师可以引导学生首先明确实验目的（探究串联电路中各处的电流关系），然后设计原理图（画出串联电路图，标出三个测量点），接着选择器材，再设计步骤，最后设计数据记录表格。

（四）开展跨学科实践

开展制作望远镜、简易照相机等项目跨学科的实践，组织各种比赛活动，激发学生学习兴趣，从而提升学生设计实验与制订方案的能力。可以融合物理、教育学、心理学等多个学科的知识和方法，形成跨学科的研究特色，为提升农村学生物理实验设计与方案制订能力提供多角度、全方位的支持。

（五）注重实验评价与反馈

实验评价与反馈是学生实验设计能力提升的重要环节。我校物理科组还构建了一套新的评价体系，以全面、客观地评价学生的实验设计与方案制订能力。这一评价体系包括了学生的实验操作能力、实验报告质量、小组合作表现等多个方面，旨在更全面地反映学生的实验素养和能力水平。

四、实践成效与反思

通过在部分农村初中校的初步实践，上述策略有效激发了学生对物理实验的兴趣，增强了其设计实验与制订方案的信心和能力。具体表现在：学生逐步养成先思考再动手、边实践边调整的科学习惯；小组合作与表达能力明显提升；能够灵活运用控制变量、多次测量等基本方法；部分学生还可提出有创意的实验改进思路。 但也仍面临一些挑战，如教师教学负担较重、部分班级人数过多难以开展个别指导、跨学科项目实施难度大等。今后需进一步探索如何优化教学管理、开发适切资源、建立长效机制，以实现可持续的教学改进。

五、结论

提升农村学生的实验设计与方案制订能力是一项系统工程，需要教师、学校和社会的多方支持。通过加强教师培训、优化实验资源、改变教学方式、开展项目实践、完善评价机制等策略，可以切实增强农村物理实验教学的有效性，促进学生科学素养的发展，为落实物理课程育人目标、推动教育公平提供坚实支撑。

参考文献：

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