實驗是物理學發展的科學基礎。 它們是將物理現象和物理場景提升為物理概念和定律的重要途徑。 它們也是學習物理的有效方法。 新課標教材高度重視實驗有趣的初中物理實驗，力求通過實驗探索引入概念、導出規律，通過實驗檢驗猜想，通過實驗培養興趣和能力，體現了初中物理教學的實驗化特色。 另外，通過生動的實驗，可以將一些高度抽象、高度概括的理想模型形象化、形象化，通過具體的實驗，可以對所研究的概念、模型、規律等知識進行“條件化”。 這是知識靈活應用的關鍵，也是降低成本的關鍵。 物理教材難度的關鍵。
傳統的物理實驗一般分為兩類：一類是以“老師做，學生看”為基礎的演示實驗； 另一種是在教師指導下以驗證實驗為基礎的學生小組實驗。 這兩類實驗對于物理教學來說是必不可少的。 但它們都存在一定的局限性：演示實驗都是由教師完成，學生只能被動接受演示過程和得出的結論，影響了學生的學習積極性； 傳統的小組實驗模式通常需要教師講授實驗原理、準備實驗設備并給出固定的實驗計劃。 學生們經常做的就是按照處方服藥。 很少有機會選擇、創造和思考更好的實驗方法。 課程改革背景下物理實驗教學的目標不僅僅是訓練一些實驗操作，更重要的是通過自主實驗探究的過程來提高學生的創造性思維和實踐能力。 教師應該是學生實驗的指導者和合作者，學生是實驗的主體。 為此，在初中物理教材版中，我們在實驗形式、內容和思路上都進行了一些新的探索。
1、增強物理實驗的興趣，形成一系列有趣的實驗
物理實驗可以激發學生學習物理的興趣。 但做物理實驗就一定能夠激發和保持學生的學習興趣嗎？ 這是一個值得思考的問題。 國內外的各種調查顯示，許多中學生對學習物理的興趣明顯下降。 雖然造成這種情況的原因比較復雜，但過分強調物理實驗的“學術化”而忽視物理實驗的樂趣是其中之一。 重要原因。 為此，我們在教材版初中物理教材中創作了許多“有趣的實驗”，并注重積累和總結，使有趣的實驗系列化、多樣化。
例如，在“通過鏡頭看世界”（八年級第一卷）部分，學生通過自由組合兩個不同焦距的凸透鏡，“發明”了望遠鏡和顯微鏡，讓學生體驗“有趣”的物理。
八年級第一冊《光的世界》一章中，用牙膏盒、紙片和凸透鏡設計了一系列相機：《自制針孔相機》、《自制鏡頭相機》、《自制投影儀”和“近視模型”這樣有趣的實驗，讓學生在“玩”的過程中對光的應用形成系統的認識。
九年級上冊，通過小臺燈系列：“制作你自己的小臺燈”、“改造你的小臺燈”、“制作一個亮度不斷變化的小臺燈”、“測量小臺燈的電功率”。小臺燈”等實驗，學生可以了解電路、電阻、滑動變阻器、電功率等概念。
2.創設問題情境，突出實驗的日常生活化和社會化
物理場景是包含物理知識和物理思維方法的情境。 它是物理知識產生的背景，是發現和提出物理問題的重要前提。 只有當所創設的物理場景進入學生的“最近發展區”、內容具有“挑戰性和探索性”時，學生才能基于已有的認知產生創新欲望，并與同學、老師積極互動、合作。 、提出問題、探索問題、解決問題，從而不斷發展和完善自己的知識結構和創新能力。 為此，我們創造了許多栩栩如生的場景并設計了相關的實驗調查，這不僅使我們的教學內容更加真實和友好，也體現了“從生活到物理”的理念。 更重要的是，這些貼近生活、貼近社會的問題場景也能為實驗設計提供指導。
例如，在八年級下冊《液體的壓力》的探索中，教材以一個偉大的科學事件——“潛水器”進行深海探測來創設情景，并引導學生提出話題。 “液體的壓力有什么特點？” ，進一步激發學生猜想：液體內部是否只有向下的壓力？ 是否有向側面甚至向上的壓力？ 不同深度的液體壓力相同嗎？ 為了驗證猜想，學生將壓力表的探頭放入水中，模擬潛水器，研究液體中不同位置的壓力情況。 （如圖1所示）在這里，潛水器探索深海的場景不僅引入了學生的探究活動，還引發了學生對即將進行的實驗的“重要性”感。 也在學生的腦海中構建了實驗的基本場景。 ，給學生一定的動力和引導。
圖 1 探討了液體的壓力
聯系學生的生活情境和社會情境是中學物理實驗教學改革的重要組成部分。 它可以讓學生感受到物理就在他們身邊，進而使學生認識和理解物理對個人和社會的作用和價值。 同時，還可以使學生形成運用物理知識解決身邊問題的思維方式，培養和提高學生的科學素養。
3、注重實驗方法的教育，注重物理史上原創實驗思想的挖掘
有人曾經說過，用手的能力實際上也體現了大腦的使用能力。 做實驗的時候，首先要動腦子思考，才能做得更好。 因此，實驗教學不僅是“做中學”，而且是“思中學”。 只有注重實驗方法的教育和實驗理念的滲透，才能有效地抓住實驗的關鍵。
物理學史上有許多著名的實驗。 巧妙的物理思想、獨特的解題方法、精心設計的儀器、完善合理的實驗安排、高超的測量技術、無可挑剔的分析推理，對后來的科學發展產生了巨大的影響。 它產生了不可磨滅的影響，是一筆寶貴的思想財富。 因此，在編寫教材時，我們非常重視對這些實驗方法的深入探索。
傳統教科書中用于獲得阿基米德原理的實驗方法是“排水法”。 也就是說，如果你收集一個物體排開的水并稱重，你會發現它的重量正好等于浮力。 這個實驗確實很常見，也很巧妙，但學??生自己設計卻很難。 為此，我們研究了阿基米德發現這一定律的想法，并設計了一個將一小袋水浸入水中的小實驗（八年級第二卷），啟發學生進行理論推導，得出阿基米德的定律原則。 然后用排水法驗證。 （如圖2）這是實驗與理性推理的完美結合。
圖 2 探索阿基米德原理
4.引入數字實驗和虛擬實驗，讓學生通過體驗學習物理
數字化實驗是以計算機為核心，配備各種傳感器組成的實驗平臺。 它利用其強大的技術優勢促進良好的教學效果，讓學生更快速、準確地獲取實驗數據，更輕松、直觀地處理數據，從而節省寶貴的教學時間，將更多的時間花在討論和探索上。 可以說，在數字實驗中有趣的初中物理實驗，數字技術圍繞著知識的發現而不是知識的傳授。 數字技術扮演“研發工具”的角色，直接優化教師和學生的實驗探究過程。
例如，通過八年級下冊中兩個力傳感器之間的“拔河”比賽，學生可以動態地了解作用力和反作用力之間的關系。 （如圖3所示）
圖3 使用傳感器探索作用力和反作用力之間的關系
虛擬實驗是利用計算機和相應的應用軟件模擬實驗儀器和實驗環境，通過人機對話來實施實驗的過程。 具有內容豐富、操作簡單、無限復制、易于推廣、遠程教學等特點。 在教材版的初中物理教材中，有兩個實現虛擬實驗的工具：
一是計算機輔助教學多媒體課件，可以用講解儀器的結構，形象地演示一些難以理解的內容，或者用圖表、動畫等方式展示動態變化過程。 它的功能更多的是作為“演示工具”。
例如，關于通電螺線管磁場的理解，九年級第一冊就安排了課件《從線性電流的磁場到通電螺線管的磁場》的演示，其中展示了從線性電流的磁場到通電螺線管的磁場的轉變。 進化，它指導學生的思維過程，學生可以從中得出有關通電螺線管磁場的猜想。 （如圖4所示）
圖4 從線性電流磁場到通電螺線管磁場的演化過程
其次，它是一種虛擬儀器，具有與真實儀器類似的功能，是“軟件就是儀器”的現代儀器理念的體現。 例如，我們開發的可免費下載的虛擬示波器已用于以數字方式改進傳統的聲學實驗。 在“測試你聽力的頻率范圍”實驗中，學生不僅聽到了聲音，還透過窗戶看到了聲音的波形。 當聲波頻率落在20Hz~范圍之外時，學生不再聽到它的聲音，但仍然可以看到其波形，讓學生直接真實地體驗次聲波和超聲波這一難以解決的問題傳統樂器。 （如圖5所示）
圖 5 虛擬示波器
將數字實驗、虛擬實驗引入教材和課堂，是實驗教學現代化的體現，為實驗教學注入了新的活力，也將帶來物理實驗模式的變革。
5.倡導建立家庭實驗室，開發實驗教學資源
開展以實驗為基礎的物理教學活動，讓學生通過實驗探究獲取物理知識，強調過程和方法，是初中物理教學改革的重要特色之一。 教材的物理教材是根據一系列的實驗活動來構建其框架的，課后作業也包含大量的實驗。 這就要求學生改變傳統的學習方式，幾乎每堂課都要做動手實驗，邊學邊實驗。 然而，學生不可能每堂課都去實驗室學習，更不可能使用一套單獨的儀器。 為了取得更好的學習效果，我們向同學們倡議（八年級卷一）：請建立自己的“家庭實驗室”！
什么是“家庭實驗室”？ 主要是指學生在老師的指導下，在家中收集一些實驗材料，如小石頭、釘子、堅果、飲料瓶等日常用品，然后裝備（制作、購買或借用）一些最基本的東西。測量儀器和設備，如電流表、溫度計等，構成了“家庭實驗室”。 “家庭實驗室”是學生自己的“實驗箱”，讓學生不僅可以在學校，而且可以在家中探索和發現。
“家庭實驗室”是課堂上在家進行實驗探索和小實驗的重要物質保障。 初中物理教材教學版將“家庭實驗室”建設納入教材體系。 引導學生打造自己的“家庭實驗室”，突出“邊做邊學”的科學教育理念，讓學生在探究過程中有動手實踐的機會，提高科學探究活動的開展、思維的提高品質、創新能力。 其形成意義重大。
除了提倡學生建立自己的家庭實驗室外，教材還鼓勵教師建立教師版的“微型物理實驗室”。 不能僅限于實驗室現有的儀器。 我們周圍的許多事物都是重要的實驗資源。 事實上，許多廉價的日常工具比實驗室設備更適合培訓實踐技能！ 利用它們來豐富我們的實驗室，可以突破時間和空間的限制，讓學生以豐富多彩的形式感受和體驗物理。
利用手頭的材料來呈現物理現象，更容易引起學生感知的集中，激發他們的興趣和認知欲望。 將這種“非常規”的實驗運用在物理教學中，本身就是一種創新教育。 這些物理實驗中蘊含的豐富創新思想，潛移默化地啟發著學生。 比如，用罐頭制作了一個“滑輪”，探索滑輪的機械效率； 用廢墨瓶和吸管制作“微變形演示器”，探索固體的變形； 用塑料袋制作“帕斯卡桶破裂實驗裝置”，研究液體壓力； 將裝有紅色墨水的密封小塑料袋放入水中，觀察“紅色水球”的懸浮狀態。 這些實驗都呈現出“改變”、“放大”、“借用”、“替代”等創新。 技能無疑是保持學生好奇心、培養學生終身探索興趣、實踐能力和創新意識的有效途徑。
本文作者為初中物理教材版執行主編。
