美國K—12階段實驗教學對我國鄉村初中物理實驗教改的啟示

摘 要：美國K-12階段實驗教學有許多成功的經驗，對我國鄉村初中的物理實驗教學改革有積極的借鑒意義.他們靈活的對教材內容進行二次開發的做法，以及科學教師都擁有個性化的實驗教學資源的傳統，正好切合我國鄉村初中物理實驗教學的短板，可以啟示我們的實驗教改少走彎路，探索解決問題的有效對策.

關鍵詞：美國；實驗教學；鄉村初中；二次開發；個性化資源

眾所周知，我國鄉村初中物理實驗教學普遍滯后于城市學校.究其原因：課程匹配程度、實驗教學資源、教師教學理念、教學組織形式、學生學習方式和教師教學技能等方面都存在亟待解決的問題.我們課題組在尋求這些問題的應對策略時，遇到了一些困惑，有些問題甚至蹣跚不前.恰逢省里組織骨干教師代表團赴美學習考察，筆者觀摩了美國東西部K-12（基礎教育）階段五所學校的實驗教學，與授課教師以及學校管理人員進行了深入的交流，又聆聽了六場專家報告，體會到美國K-12階段實驗教學有許多值得我們學習的經驗，對我國鄉村初中物理實驗教學改革有所啟發.本文主要跟大家分享兩點體會.

一、靈活的對教材內容進行二次開發

對教材的“二次開發”，主要是指在課程實施過程中，依據課程標準對既定的教材內容進行適度增刪、調整和加工，合理選用和開發其他教學材料，從而使之更好地適應具體的教育教學情景和學生的學習需求.

美國K-12階段的教材也是依據國家課程標準，由不同的出版公司組織編寫，然后通過競標被各個地區或學校選用.筆者通過走訪發現：美國小學、初中和高中各學段的學校，很少有老師是嚴格按照教材授課的，他們通常會根據學校的教學特色或自己的教學風格對教材進行二次開發.例如：美國倡導STEM教育，許多學校都擁有一項或幾項屬于科學、技術、工程、數學等方面的特色育人課程，這些學校會對相關學科的教材內容進行拓展和延伸，或者開發校本課程來替代部分教材內容，使之更具實踐探究的空間.就像WM F 普里斯克小學的特色課程是工程和科學，他們從小學一年級開始就讓孩子們去經歷工程設計和實踐體驗；而KING/DREW 醫學和科學英才高中則是在生物課程的基礎上，開發出了醫護技術實踐的校本課程.美國K-12階段的教師有時也會根據教學設計的需要、教學進度的要求、班級學生的學情等對教材進行二次開發（或者說調整）.以上事例展現了美國教師對教材處理的靈活性，但有利也有弊，這樣的開放導致對國家課程標準執行力較低，K-12階段整體的教育質量不高.

在我國的義務教育體系下，像美國教師那樣大自由度的對教材內容進行二次開發是不被允許的.但我們可以擇其善者而從之，借鑒美國人對教材進行處理的經驗，針對各地區、各學校和教師個人的實際情況，在國家課程標準的指導下，本著有利于發展學生核心素養的原則，靈活地對教材內容進行二次開發.

通過調查研究發現：我國鄉村初中的物理實驗教學，教材中規定的實驗教學內容平均完成率不足四成，其中演示實驗的完成率接近60%（比城市初中學校要高出15%，是由于城市初中多媒體輔助教學的普及程度較高），學生實驗的完成率約為30%（有大部分學生實驗都被教師處理成課堂演示實驗了），教材中要求學生課后自主完成的小實驗完成率約為25%，而綜合實踐活動中的探究性實驗完成率竟不足5%.造成教材中規定的實驗教學內容在鄉村初中不能落實到位的原因主要有：實驗器材老舊、殘缺，許多實驗完成不了；實驗教師缺編，任課教師沒有充足的時間準備實驗；認為講實驗要比做實驗考得好；學生的動手能力欠缺；農村家庭缺少對孩子家庭實驗的支持.

面對制約鄉村初中物理實驗教學內容有效落實的種種客觀因素，我們有必要打破常規，創新教學形式，合理的對教學內容進行二次開發，彌補農村學校無法回避的不利形勢，挖掘出鄉村初中自己的實驗教學特色.我們可以進行以下的改革與實踐：

1.同步完成多個實驗的教學任務

針對鄉村初中實驗器材殘缺不全、實驗教師配備不足的窘況，把器材相近或相關聯的實驗合并到一起來完成.例如：可以把水的沸騰實驗、晶體和非晶體的熔化與凝固實驗合并到一節課上完成；也可以把測定值電阻阻值的實驗、測小燈泡功率的實驗放到一起來做.這樣能夠把準備多次實驗的時間，壓縮到只需精心準備一次實驗的時間，減少了教師的工作量，緩解人手不足的壓力.由于鄉村初中的班級人數較少，通常在40人以內，有利于分組合作學習.如果實驗器材充足，就可以在同一小組內完成對比實驗；如果實驗器材欠缺，則可以讓不同的小組完成不同的實驗，然后人員互換，或者相互交流，來保證學生對每個實驗都有所體悟.必須明確的是，要把幾個實驗合并到一節課上完成，教師也要對相關的教材內容進行調整與重組，使之與將要完成的一系列實驗探究活動相匹配.

2.發揮低成本實驗的教學功能

鄉村初中學校由于受到諸多條件的限制，無論是課堂演示和分組實驗，還是課后小實驗，都不能保質保量的完成，導致農村學生的觀察、動手、歸納和創新能力，相比城市學生有較大的差距.我們可以把教材中要求學生課外自主完成的低成本實驗移植到課堂上，重新設計教學方案，讓學生親歷選材、設計、操作、觀察、分析、評估和交流等過程，鍛煉學生的實驗技能.它們能夠替代部分教材規定的演示實驗和學生實驗的功能，也可以緩解農村家庭對學生課后實踐體驗活動支持力度不夠的矛盾.這些小實驗器材來源廣泛、成本低廉，主要是學生生活中的常用物品、學習用的文具、廢棄的瓶瓶罐罐等.當然，也有一些輔助的器具是需要教師準備的，勢必會增加教師的額外工作量，但辛苦教師一個人，受益的卻是全班的學生，多付出一點也是值得的.

3.合理利用鄉土實驗教學資源

鄉村初中的物理實驗教學資源與城市學校相比較為欠缺，但他們也擁有城市學校不具備的鄉土教育資源.我們可以結合教材內容，利用農村的農、畜、牧業資源，開發具有鄉土特色的實踐體驗活動，讓學生通過這些活動感悟科學規律，實踐創新應用.例如：學習“簡單機械和功”的知識時，參加農耕體驗活動，可以讓學生身臨其境、有的放矢；養殖場所的飲水、清潔、消毒、報警等日常工作就涉及了力、熱、電、光等方面的物理知識；參與豆腐制作的綜合實踐活動，為學生綜合運用物理知識解決實際問題和創新實踐能力的鍛煉，提供了理想的陣地.鄉村初中的物理教師要積極地走出校園，深入農村居民的生活圈子，去尋找和積累有助于物理實驗教學的鄉土素材，運用教師的教學智慧，進行合理的開發與整合，作為教材實驗內容的有益補充.endprint

二、教師擁有個性化的實驗教學資源

走進美國中小學的科學實驗室（科學課程上課的專用教室），無論是在科學實驗課上，還是在儀器準備室，很少看到由廠家生產、拿來就用的實驗器材，更多是教師自己制作的教具，有的教師為一個實驗甚至準備了幾種不同的器材.例如：在WM F 普里斯克小學二年級的一節科學課上，老師在帶領學生學習“平衡”的概念時，演示用的器材就是乒乓球、自己喝水的杯子和隨手拿起的一本畫冊，而為學生提供的分組實驗器材則是一張剪成龍蝦形狀的硬紙片和兩個普通的夾子；ROYAL 中學的物理教師將一根沉重的長方木料從重心位置水平支起來，用塑料的高爾夫球桿套子經毛片摩擦后，吸引木料的一端使之水平旋轉，來演示靜電現象.他們自己準備的這些實驗器材結構簡單，構思巧妙，效果良好.筆者就此訪談了那里的實驗教師，了解到他們舍棄現成的實驗器材，轉而不惜精力、自掏腰包來籌備或制作教具，是為了體現每個教師獨特的個性（即創造性），并且期望能夠把這種品質傳遞給學生，同時還要讓學生體會到科學離他們并不遙遠.

相比西方發達國家的學生，中國學生的創造力不足，跟中國缺少有創新思維的教師有很大關系.考試成績目前依然是我國大部分地區評價教學質量的唯一標準.通過大量的觀察發現：在“減負增效”的口號提出后，初中學生在校時間減少了，教師的工作時間也隨之減少，要在較少的時間內提高考試成績，“滿堂灌”又成了許多教師行之有效的捷徑.教材規定的實驗能做則做，不能做的就用視頻或課件代替，實在不行講講就算了.長此以往，滋生了教師在實驗教學中懶于思考和創新的惰性，也就限制了學生創造力的發展.這種狀況在相對閉塞、資源稀缺，學科組人員較少、科研氛圍淡泊的鄉村初中學校尤甚.

實驗教學是學生樂于接受的教學方式，是培養學生創新能力的搖籃，能夠提升教師在學生心目中的魅力值.以江蘇南京的湯金波老師為代表的一群初中物理實驗教學改革的先行者，引導學生進行自主創新實驗，讓學生樂學、善思、能動，而且實驗班級還能夠取得比平行班級更好的教學效果.鄉村初中的物理教師，在不能通過外部因素的介入改變教學條件的現狀下，應該發揮自己的主觀能動性，開發教師個性化的實驗教學資源，亮化自己的課堂，提升自己的魅力，培養學生的創造力.我們需要做好以下工作：

1.充分利用好身邊的物品

由于鄉村初中的實驗器材殘缺不全，部分簡單的實驗也難以完成，此時就需要體現教師的教學智慧，盡快找到合適的替代品來完成實驗教學任務.其實，在日常的學習和生活中，有許多物品可以用來替代專門的實驗器材，充實我們的實驗教學資源庫.例如：利用電磁爐和兩只大小不同的鐵鍋（如圖1所示），替代酒精燈、大燒杯和小試管，來完成探究“液體沸騰條件”的實驗，加熱時間短，且觀察小鍋中液體是否沸騰的現象，比觀察小試管中液體的現象更明顯；利用直尺和文具盒模擬撬棒撬石塊的過程，可以讓學生輕松地體會到兩種撬法支點位置的變化和省力程度不同；讓學生用書本和文具設計幾個慣性小實驗，可以替代笨拙的實驗器材，還能感悟到慣性現象無處不在.利用身邊的這些物品完成實驗，簡單易行、成本低廉、貼近生活，值得鄉村初中的物理實驗教學大力推廣.

2.自制實驗教具或改進實驗方案

有些實驗器材，生活中不能找到直接的替代品，這就需要教師自己動手制作.例如：探究光的反射規律的實驗，實驗室配備的實驗器材在表現“三條線的位置關系”時不夠直觀，可以在玻璃魚缸上蓋上透明玻璃板（如圖2所示），把一塊小平面鏡平放在缸底，用一根紅線（或細長的吸管）作法線，再用檀香造些煙霧，拿著激光筆在豎直平面內改變入射光的方向可以得出反射角和入射角的大小關系，繞著魚缸在水平面內改變入射光的方向可以讓學生清晰看出三線始終共面.又如：我們可以把實驗室配備的浮力實驗演示儀改進一下，就可以用來探究浮力產生的原因、影響浮力大小的因素和阿基米德原理等多個實驗，一物多用，經濟高效.[1]在學生實驗器材不夠用時，教師要能夠靈活變通，可以讓學生準備一些生活中常見的低成本器材，改進實驗教學方案，有時能產生令人驚訝的效果.介紹一個在市物理教學創新比賽獲得一等獎的課例：在教學“初識家用電器和電路（蘇科版九年級上冊）”一節的內容時，筆者按照“項目學習”的理念進行教學設計，要求學生課前每人制作一個手電筒（學生作品如圖3所示），帶到課堂上交流討論：要使小燈泡亮起來需用到哪些元件（與電路有關）？它們各自的作用是什么？設計的手電筒有什么不足？需要怎樣改進？……通過一系列問題鏈的引導，學生在探究的過程中輕松的學到了相關知識、掌握了操作技能，而且這種探究熱情在后續的電學學習中延續了很長時間.鄉村初中的物理教師要能夠堅持自己制作或改進實驗教學器具，嘗試創新實驗教學方案，既能夠化解實驗器材不足的尷尬，又能夠樹立自己教學的品牌，更重要的是能時刻抓住學生的心，一舉多得，何樂而不為.

3.建立學生自主實驗的視頻資源庫

隨著網絡和自媒體技術的飛速發展，智能手機在農村家庭基本普及，鄉村初中的學生在線學習的機會日益增加.網絡上有許多關于實驗教學的微視頻資源，成為學校實驗教學的有益補充.但網絡上的海量資源，給學生的選擇帶來困難；同時，此類資源的單向傳授性質，讓學生只能被動的接受知識.我們需要的在線學習是要能夠互動，能夠把學習的過程呈現出來，而不僅僅是學習的結果，這樣才有助于對學生的自主學習進行診斷、評價和改進.所以，鄉村初中的物理教師可以鼓勵學生自主完成一些小實驗，請家長或同學幫助拍攝實驗過程的短視頻，共享到班級微信或QQ交流群，供老師檢查評比和同學學習借鑒.學生拍攝的自主實驗視頻可以從五個方面取材：一是規范使用操作測量工具的展示；二是學生分組實驗操作過程的呈現；三是教材中要求的課后小實驗完成情況的取證；四是學生參加課外實踐活動的片花；五是生活中趣味物理現象的采集.要拍出高質量、有價值的學生實驗視頻，教師必須對學生進行培訓和指導，讓他們做到操作與解說同步，能夠凸現細節的操作過程和細微的實驗現象，逐步學會用科學簡潔的語言描述實驗現象和結論.教師要及時把這些小視頻收集起來，進行分類保存，建立學生自主實驗的視頻資源庫.只要通過優選和簡單的后期制作，它們就可以變成優質的課堂教學資源，既能對學生進行有針對的指導，又能給予學生成就感，培養他們實驗探究的興趣.學期結束時，教師把每個學生一學期的實驗視頻打包送給他們，就是他們成長過程中最好的獻禮.

通過對美國K-12階段學校的課堂觀察，筆者還發現他們的實驗課上通常會配一名助教，協助上課教師準備實驗器材、解決疑難問題和處理突發事件.這種教學組織形式傳承于20世紀50年代流行于美、英等國的協作教學，對于我國鄉村初中實驗教學人手不足的現狀有借鑒意義.我們可以動員學校的幾個物理教師相互協助，共同擬定實驗教學計劃和準備實驗，在進行學生實驗課堂教學時相互擔任助教，保證實驗教學內容的有效落實.

美國是一個學習型社會，教師不斷的在職學習的傳統也是值得我們借鑒的.他們在職后通常會邊工作，邊選擇回到大學進行理論深造，或者到專業機構接受技能培訓，既能維持教師自身繼續學習的需求，又能提升教學技能，謀求更高的薪水.我們的鄉村教師也要積極主動參加學歷提升學習，通過多種渠道培訓自己的技能和特長，不斷提升自己的教學能力.同時，國家各級教育主管部門也要建立健全教師培訓機制，并向鄉村教師政策傾斜，比如目前由省級教育主管部門發起的“鄉村骨干教師培育計劃”.

美國的現代教育理念和開放辦學的經驗，有許多地方是值得我們學習的.要推動我國鄉村初中的物理實驗教學改革，關鍵還是要認清我們的實驗教學自身的優勢和存在的問題，取長補短，活學活用，切不可生搬硬套，做“拿來主義”.

參考文獻：

[1]劉宏.改進的浮力實驗演示儀[J].物理教學探討.2010（12）.endprint