初中物理课堂实验教学创新策略对学生实验技能的影响

摘要：本研究聚焦初中物理课堂实验教学的创新策略，通过情境化实验设计、数字化工具赋能、协作式探究延伸三重路径，系统探讨其对学生实验技能发展的影响机制。研究发现，创新策略通过激活认知内驱力、重构技能培养范式、拓展实践应用维度，有效促进了学生实验设计、操作规范、数据分析和创新应用等核心技能的提升。

关键词：初中物理；实验教学；创新策略；实验技能；核心素养

传统实验教学往往存在"重演示轻参与""重验证轻探究"等弊端，导致学生实验技能培养停留在机械操作层面。新课标明确提出"科学探究"核心素养要求，强调通过创新实验教学方式培养学生提出问题、设计实验、获取证据、解释结论的完整能力链。当前教育数字化转型为实验教学创新提供了技术支撑，情境化、数字化、协作化成为实验教学改革的三大趋势。

一、情境化实验设计，激活技能实践内驱力

情境化实验设计通过构建真实问题场景，将抽象物理概念转化为可操作的探究任务，有效激活学生的技能实践内驱力。传统实验教学中，学生常因缺乏真实情境支撑而陷入机械操作状态，导致实验技能与科学思维脱节。情境化策略通过创设生活化、工程化、社会化的实验场景，使学生在解决真实问题的过程中自然发展实验技能。在生活化情境构建方面，教师可选取学生熟悉的日常现象作为实验素材。例如"探究影响滑动摩擦力大小因素"实验，可设计为"帮助老人设计防滑鞋垫"的真实任务。学生需自主设计实验方案，通过控制变量法研究接触面粗糙度、压力大小等因素对摩擦力的影响。这种情境转换使学生从被动验证者转变为主动研究者，在方案设计过程中自然掌握控制变量法的核心技能，在操作调试中提升仪器使用熟练度。工程化情境则强调技术整合与系统设计能力。如"自制简易电动机"项目，学生需综合运用电磁学知识，经历方案设计、材料选择、模型制作、故障排查等完整工程流程。在制作螺旋线圈时，学生需精确控制匝数、直径等参数，这既锻炼了精密测量技能，又培养了工程思维。当电动机转动失败的故障出现时，学生必须通过系统诊断、参数调整等过程，发展问题解决能力和批判性思维。社会化情境将实验技能培养与社会责任相结合。例如"校园节能路灯设计"项目，学生需实地测量光照强度、人流量等数据，运用欧姆定律设计光控电路。在数据采集阶段，学生需掌握传感器校准、误差分析等专业技能；在方案优化阶段，需考虑成本、环保等现实约束。这种真实情境下的技能应用，不仅提升了实验操作能力，更培养了技术伦理意识和社会责任感。

二、数字化工具赋能，重构技能培养新范式

数字化工具的深度应用正在重塑物理实验教学的技能培养范式。传统实验受限于时空条件和测量精度，学生难以观察微观过程、理解抽象概念。虚拟仿真、传感器技术、数据分析软件等数字化工具的引入，突破了物理实验的时空边界，构建了"虚实结合"的新型实验环境。虚拟仿真技术为高危、微观、高速实验提供了安全可视化的解决方案。如"α粒子散射实验"的虚拟仿真，学生可通过交互操作观察粒子运动轨迹，动态调整实验参数，直观理解原子核式结构模型。这种沉浸式体验突破了实物实验的局限性，使抽象概念具象化。在操作技能培养方面，虚拟实验允许无限次试错，学生可反复练习仪器调试、参数设置等关键步骤，直至掌握规范操作流程。传感器技术与数据分析软件的结合，将实验技能培养从经验操作提升到数据建模层面。在"探究加速度与力、质量关系"实验中，使用运动传感器实时采集数据，配合Excel或Phyphox软件进行图像拟合。学生需理解数据采集频率、误差来源等概念，掌握异常数据处理、函数拟合等高级技能。这种数字化处理流程使传统实验从定性观察转向定量研究，培养了学生的科学论证能力。手持技术设备的普及开创了移动实验新时代。如使用智能手机中的Phyphox软件配合传感器，学生可随时开展声速测量、磁场探测等实验。在"探究单摆周期影响因素"实验中，学生利用手机加速度传感器记录振动数据，通过蓝牙实时传输至电脑分析。这种便携式实验系统打破了实验室空间限制，使实验技能培养融入日常生活，促进了技能的迁移应用。

三、协作式探究延伸，拓展技能应用新维度

协作式探究通过构建学习共同体，将实验技能培养从个体操作扩展到团队协作新维度。传统实验教学多强调个人技能达标，忽视团队协作中的沟通、分工等关键能力。协作学习策略通过项目化任务设计，使学生在角色轮换、观点碰撞中发展综合实验技能。角色分工机制是协作实验的核心要素。在"设计简易净水器"项目中，可设置材料员、记录员、操作员、汇报员等角色。材料员需根据净化原理选择过滤介质，这要求掌握物质特性知识；操作员负责装置组装，需具备空间建构技能；记录员要设计数据表格，发展科学记录能力。角色定期轮换确保每个学生都能体验完整实验流程，促进技能全面发展。观点协商过程培养批判性思维。当小组在"探究电流热效应"实验中得出与预期不符的结果时，成员需共同分析可能原因：是电阻测量误差？还是散热条件控制不当？这种深度讨论促使学生重新审视实验设计，发展故障诊断技能。在方案优化阶段，不同观点的碰撞激发创新思维，如提出用红外热成像仪替代传统温度计，既提升测量精度又培养技术应用能力。成果共享机制促进技能迁移。小组完成"自制温度计校准曲线"项目后，需向其他组展示实验过程。汇报者需清晰解释数据处理方法，这锻炼了科学表达能力；听众则需评估实验可靠性，培养了同行评审意识。这种跨组交流使个体技能转化为群体经验，形成技能发展的良性循环。

综上所述，本研究通过系统分析情境化实验设计、数字化工具赋能、协作式探究延伸三重创新策略，揭示了其对实验技能发展的多维影响。情境化策略通过真实问题驱动，激活技能实践的内生动力；数字化工具通过技术融合，重构技能培养的认知范式；协作式探究通过社会互动，拓展技能应用的发展维度。三者构成有机整体，共同促进学生实验技能从机械操作向科学探究的质性飞跃。

参考文献：

[1]曲淑晓. 探究生活教学法在初中物理课堂中的实践应用[J]. 华夏教师， 2023， （30）： 46-48.

[2]查均明. 基于信息化技术的初中物理实验教学方式[J]. 教育科学论坛， 2023， （23）： 51-53.

[3]陆佳娜. 基于新课改背景下初中物理实验教学的有效实施路径与思考[J]. 广西物理， 2023， 44 （02）： 78-80.