體驗式物理實驗教學情境創設的實踐與研究

鄧德堅 黃靈萬

【摘要】創設情境，引導學生在物理實驗課堂中主動去體驗，激發學生學習物理的興趣，調動學生在物理實驗過程中的積極性和參與性。

【關鍵詞】體驗式;物理實驗教學;情境創設

一、課題研究的背景

（一）基于少數民族地區初中物理教學中存在的問題包括實驗設備設施配備不足、教師組織實驗的能力水平較低、學生自主設計與操作實驗能力不足等問題。

一方面民族地區中學生對物理現象和相關物理知識的認知體現出局限性，學生的物理知識和技能亟待進行深入的挖掘，學習探究活動還停留在最初級的階段，急需朝著更深層次發展。在物理實驗教學中學生自主參與性比較薄弱，不敢大膽去進行實驗操作，另一方面，少數民族地區具有得天獨厚的物理教學環境和自然資源，在生活中去體驗自然界中各種各樣的現象。

（二）《中學物理課程標準》明確提出體驗性目標的具體要求，強調重視學生個體的獨特感受和體驗，倡導在初中物理課堂教學中應進一步發揮學生的主體作用，尊重學生主體的獨特感受，讓學生進行主動的學習和體驗。在初中物理課堂教學中應該依據學科學內容的要求，結合學生己有的生活經驗和心理認知規律，通過創設情境和活動的載體，促進學生的間接心理體驗和直接行動體驗，挖掘物理學的人文思想內涵和物理學的真和美、促進學生的情感體驗，在親身親歷中體驗，建構知識、發展能力、建構意義、生成情感。

二、解決問題的過程與方法

在物理實驗課堂教學中采用體驗創設情境解決常規物理教學的方法。讓學生在親歷的過程中體驗學習，主動參與知識的建構，創設符合校情、生情的物理實驗教學模式，讓學生敢于大膽地進行實驗操作，培養學生主動操作實驗能力和創新能力，從而有效提高物理實驗教學。主要解決的過程與方法是：

（一）提煉體驗式物理實驗教學情境創設的方法

體驗式物理實驗教學情境創設的根本目的是為了提高學生學會實驗操作技能與方法，體驗式物理實驗教學情境創設的價值在于能夠實現學生素質的實質性發展。將情境體驗具體方法可分為以下幾種：

1.問題情境法：情境創設的主要途徑靠問題。教師將書本上的抽象知識以生活中的具體問題情境的方式重現，在探究這一問題的過程中學生就會發現新的問題，在新問題情境的驅動下再開始下一輪的探究。以此，學生能深刻體會物理學科的實用性特點，進一步認識到科學知識與生活的緊密聯系。

2.聽覺信息情境法：以文本信息和語言信息創設體驗教學情境，文本、語言是讓學生在虛擬的情境中獲得深刻感受及感悟。模擬情境中容易發生感同身受。如關于物理學的發展、物理學家的成長歷程以及其優秀的科學品質精神等的課程中適用效果良好。

3.角色體驗情境法：促使學生產生心理上“身份替代”效應，幫助學生盡可能從扮演角色的視角來看待物理問題。如，教師在講亞里士多德的研究工作時，讓學生模擬當時環境進行角色體驗，體驗人類是如何發現并認識運動原因的過程。

4.視頻體驗情境法：以視頻片段播放形式使學生產生的積極心理變化。如：機械能轉化的情境，播放過山車運動。

5.體驗操作情境法：給學生創造更多的動手操作的機會，在“做中學”，讓學生的手和腦一同“發動起來”。歐姆定律、焦耳定律等重要的物理規律作為初中電學的支柱，這些規律建立過程凝結了許多重要的科學研究方法。

6.感官體驗情境法：依據教學的內容，符合教學特點，為學生創設能夠有效激起學生內心感情沖動、主動參與的教學情境，要盡可能地從多角度創設體驗情境和活動，刺激學生各方面的感官，引導學生去體驗、去思考，幫助學生理解物理概念。這也是物理概念體驗教學的首要方面，化抽象為具體，讓物理概念變得形象而生動，給學生以更豐富的感受、體驗，具體可以借助于視頻、圖片等一切可能動用的手段來實現。例如，通過在教學中制作水流模型幫助學生認識電流、電壓。

（二）探索體驗式物理實驗教學情境創設實踐的策略

強調學生主動參與實驗教學過程，教師通過創設多種形式教學情境來幫助學生進入實驗教學主題、引導學生動手操作實驗、感知科學，積累經驗，讓學生在情境中體驗知識生成過程的同時提升學科核心素養，達到深層體驗式學習的目的。根據課題組四年多來的教學實踐、思考和理論學習，針對體驗式物理實驗教學情境創設教學，我們可以采取以下體驗式實驗教學情境創設的策略是：

1.創設有效的體驗情境、激發學生對實驗的興趣

例如，在上《認識大氣壓與人類生活》這節課，先創設情境讓學生去體驗，體驗杯中的水為什么沒有掉下來，體驗兩個碗里點燃的棉花合起來后怎么打不開，學生有著強烈的好奇心和求知欲，學生看到實際的物理現象和情境，會想探究現象背后隱藏的秘密。促使學生迫不及待的去體驗，充分學生發揮自己的主觀能動性，引導學生不斷深入觀察周圍的事物，學生用腦思考，用手實踐，善于將問題和分析的結果進行闡述，學生能動手參與其中，并讓每個學生都能參與實驗過程，培養學生的思維能力，讓學生體驗成功和快樂，能夠大大提高學生學習物理的興趣。

2.創設實驗情境 開展體驗性實踐活動

要想通過體驗促成學生形成有意識學習這一目的，體驗情境的創設就顯得非常重要。情境本身來源于生活，更是生活的升華，教師在創設具體教學情境時，要將科學、技術與社會之間的微妙關系充分利用起來。教師引導學生進入情境之中，引發其心靈深處的共鳴。例如，在“大氣壓與人類生活”的教學中，讓學生體驗“吹不脹的氣球” 實驗，取出一個氣球套住塑料礦泉水瓶子里，讓學生嘗試將瓶里的氣球吹脹，學生使出全身的力氣去吹氣球，激發了學生的學習興趣，充分調動了學生進一步探究實驗的積極性。通過精心設計課堂教學，精巧構思教學情境，可以引導學生積極主動地探索，并從中產生自己的體驗，在輕松快樂的學習氣氛中逐漸對物理產生濃厚的學習和探究實驗興趣。

3.創設物理學史故事情境，增強體驗實驗的感染力

體驗式學習建立在一定的情境設置的基礎之上，情境創設的合理性和趣味性決定了是否可以幫助學生建立身臨其境的體驗，讓學生從對形象的感知升華到抽象的理性頓悟。物理學史飽含真實可信的創設問題情境的豐富素材，以物理學史創設問題情境會產生意想不到的效果。例如，浮力教學中，將阿基米德稱皇冠的故事情境展開，讓學生從故事情節中了解阿基米德通過生體驗問題、提出問題、研究解決問題的過程，成就物理學家的夢想，使學生在故事受到感染，激發了學生體驗科學探究的欲望和勇氣。能夠調動學生的想象力，增強學生情感體驗的感染力。

4.利用信息技術多媒體等手段，創設模擬體驗情境

物理學科具有抽象性特點，其中很多知識和內容（如物理現象、物質）學生無法用肉眼直接獲得。在研究物質分子、原子的時候，其中大量的微觀過程可以用信息技術方便地表示，幫助學生進行宏微轉換。利用好信息技術創設虛擬實驗情境，體現證據推理與模型認知，促進學生的素養體驗，使抽象的事物主觀化、模型化、動態化，能激發學生的興趣，引發學生對問題的探究，從而動手建立模型。

5.創設體驗情境訓練學生的科學方法

例如，在上《探究熔化與凝固的特點》這節課時，在實驗教學中，通過創設情境讓學生親自去觀察現象，再讓學生親自體驗冰和石蠟的數字化和凝固過程，學生學會獨立思考、測量溫度、處理數據、分析與論證等過程，是對學生科學探究能力培養的過程，可以使學生逐步掌握多種實驗方法、手段;培養學生科學的觀察習慣、實事求是的科學態度。

6.師生共同創設體驗情境培養學生的科學探究能力和科學態度

例如，教學八年級《9.3研究物體沉浮條件》這節課時，由師生共同創設體驗孔明燈上升的情境，激發學生學習物理的興趣，激發學生參與物理實驗積極性，主動參與知識的建構，發現物體沉浮的規律，真正體驗到物體的沉浮條件，并能夠通過知識遷移應用實際生活如潛水，創造性的解決實際問題，從而使學生在體驗物理實驗教學過程中逐步形成適應個人終生發展和社會發展需求的必備品質和關鍵能力，最終達到了培養學生的物理學科核心素養。

7.創設物理模型情境，經歷建模體驗過程

在物理實驗教學中，教師要引導學生構建模型，利用生活中的實驗器材，讓學生經歷構建模型的過程。學生主動參與并親身體驗感知了整個過程，讓學生在充滿情趣的觀察體驗中增強學習的內動力。例如，上文所提水流模型體驗建模型方法，將模型作為對真實事物的表征，彌補學生認知上的不足，解決形象思維向抽象思維的過渡問題。它更是科學發展的重要元素，是科學家進行探究和創造的基礎。

8.以真實情境創設促進知識遷移應用

認識離不開實踐，使學生帶問題步入社會，主動參與到課外實踐活動中。讓學生用自己的感官去認識周圍的對象，體會知識探索過程的樂趣所在，親身運用知識解決問題，進而獲得深刻經驗、總結規律。在講到大氣壓時，為了能夠讓學生更加了解人們在生產過程過利用大氣壓，可以讓學生濃村家里實地了解手壓式抽水泵的原理和電抽水泵的原理工作原理，加深對大氣壓的理解。讓學生自己在實際生活情境中用心智去感受、理解并建構知識。同時又能深刻體驗到知識來源于生活，生活處處有物理，升華自己的體驗。

（三）在實踐中提煉體驗式物理實驗教學情境創設的原則

在課堂教學實踐中提煉和總結出體驗式物理實驗創設情境的原則是：

（1）興趣性原則

物理實驗就是利用學生具有強烈的好奇心和求知欲這一特點，引發其產生探其究竟、發現現象背后的規律的求知欲望。師生可以共同創設神秘情境激勵學生的好奇心，促使學生迫不及待地去體驗，充分學生發揮自己的主觀能動性。

（2）實踐性原則

體驗式實驗教學情境的創設要讓學生在做中學，在實踐中體驗。學生在教師的指導下，通過直接參與觀察、實驗、交流等各種實踐活動產生真實的感受和體驗，促進實踐能力和創新意識的發展。

（3）主體性原則

在體驗式實驗教學創設情境的過程中，要讓學生真正成為學習的主體。體驗式實驗強調學習者積極主動地參與，沒有主動參與，就不能產生任何體驗，更談不上學習過程的完成。

（4）直觀性原則

實驗能夠使學生用感官能夠直接觀察和感受具體的物理現象。教師應充分利用生活中的物品引導學生對課本中實驗進行優化：對現有實驗儀器進行改造、完善，自制或仿制新的教具、設計新的小實驗或小制作等，盡可能提升實驗的可見度、可信度以及直觀性。

（5）參與性原則

體驗式實驗教學創設情境的過程中，沒有參與就沒有體驗，所以在體驗式實驗教學中，要求每個學生都是實驗的積極參與者，必須將“一人做實驗、數人看實驗”的消極現象予以徹底消除。

（6）目的性原則

體驗式實驗教學情境創設目標，其一是幫助學生做實驗認識自己目前的知識、能力水平，使學生對實驗有一個恰當的評價;其二是對學生的錯誤實驗操作加以糾正，這些錯誤實驗操作反映了教學中還沒有達到的目標，因此還需要進一步強化。

（7）激勵性原則

教育家第斯多惠認為“教學的藝術在于激勵、喚醒、鼓勵”。通過實驗，學生對自己所學知識掌握是非常關注的，在心理上可能會出現各種不同的情況。因此，在物理教師要時刻觀察學生在進行實驗過程中的心理狀態，發揮好激勵手段，創設實驗教學情境，在向學生提出建議的同時，還應包括教師的期望，使學生能不斷調整自己，找尋適宜自身發展的努力方向。

（8）導向性原則

物理實驗創設情境教學教師應站在學生的角度去仔細分析的實驗的現象，不僅能使實驗具有系統化，還能有計劃、有步驟地突出實驗教學的設計與分析。

三、成果的主要內容

1.理論成果：共發表了論文 20 篇、在省級論文評比獲獎6篇、校本教材兩本、教學案例分析一本，教學案例錦集一本，教學設計30篇、教學視頻12 個，開展79節課題研討課，4節課獲得國家級一等級，2節課評為省級優課，2節課評為市級優課，課題研究成果專著一部。

2.全縣物理教師使用體驗式物理實驗教學情境創設的教學模式

課題組在縣內通過送課下鄉方式，幫扶鄉村初中物理教學教研，充分發揮課題研究成果的示范引領和輻射帶動作用，促進鄉村初中物理教師專業素養的提高，提升鄉村學校教師的教育教學能力，提高縣物理實驗教學的效率，提升學生實驗素養。目前，課題組分別到縣內的永和中學、太保中心學校、禾洞中心學校、小三江初級中學、上帥中心學校、福堂中學等六所學校進行課題成果推廣。課題組在研究過程深受各界同行的關注，在2018年5月，連南縣香玶中心學校長邀請課題組，到該校進行體驗式物理實驗教學情境創設教學展示及開展專題講座。2019年4月16日，應封開縣教育局邀請分別蓮都中學、候村中學開展體驗式物理實驗教學情境創設展示課及專題講座，深受封開縣師生的好評，并希望我們課題能夠在封開縣深入推廣。同時，課題組也到省外進行成果推廣交流。2018年11月，在全國中小學名師發展成果展示課中分別由黃靈萬、溫巧兩位老師執教兩節優秀課獲得一等獎，得到與會專家的好評，并且也在重慶市渝北中學進行課題成果推廣。2019年5月17日，賀州市實驗中學邀請課題組進行教學研討交流，黃靈萬老師上《功》展示課，溫巧老師開專題講座，達到課題成果推廣效果。? 目前，在縣內的物理實驗教學中，教師都采用體驗式物理實驗教學情境創設的教學模式。

3.創建物理情境體驗室，培養學生動手能力和創新能力

課題組創建了物理情境體驗室，搭建了有利于教師專業發展和學生自主發展的平臺，通過學科教學、校本課程、科技活動三條途徑的教與學，達到了全面培養學生科學素養和探究協作能力的目的。創建的學校物理體驗室不僅僅大幅度豐富了學生的生活物理知識，還幫助學生擴展眼界，激發了學生濃厚興趣。室內展示品按照聲、光、力、熱、電、磁、能等進行分類，放置在不同的展示區。體驗室的展示品有物理現象明顯、直觀性強的科技模型、高科技產品 （商品、玩具等）、儀器等，也有物理學發展史和物理學家的文字資料、掛圖等，還有師生的小發明、小制作，這也是一些喜愛教具制作的學生展示自己的一個很好的途徑。

四、效果與反思

（一）效果

1.積極撰寫課題研究教學案例，把實踐轉化為理論成果

通過課題成員共同探討與交流，結合課題組成員課堂教學實踐，積極撰寫教學案例，由實踐上升到理論，再由理論上升到實施過程，豐富課題研究的資料，課題組成員在物理實驗教學有效的融入課題研究理論，進行與實驗教學相關的案例與課例研究，及時撰寫課題研究的反思與總結，現在撰寫本教材以及出一部課題研究專著。

2.注重學生實踐能力培養，開展實驗操作考試和參加校級及市級科技制作創新比賽，培養學生主動操作實驗能力和創新能力。

物理實驗教學操作以及科技制作創新比賽讓學生更能深刻的體驗與理解，拓寬知識面與思路，并在實驗操作中提高學生實驗技能，優化探究方案，提高學生發現問題和解決問題的能力，培養學生科學素養。讓學生從物理走向生活，認真研究生活，并在研究過程中體驗和構建知識，拓展視野，最終走向科技。學生創造發明和技術革新的意識明顯增強，特別是開展多樣有趣的課外實踐活動，如小實驗、小發明等。學校存放學生二百多件學生作品中，在2018年12月清遠市舉行第六屆青少年科技創新大賽中我校學生分別一、二等獎，同時黃靈萬、潘春梅、馮潔真等老師也獲得優秀科技輔導教師。

3.學生的實驗探究意識和探究能力明顯增強

通過體驗式實驗教學情境創設的開展，引導學生在物理實驗課堂中的主動去體驗，激發學生學習物理的興趣，創設符合校情、生情的物理實驗教學模式，可以有效地促進物理實驗教學目標，激發學生的創新潛能、鼓勵學生動手參與實驗、動腦設計實驗、分析實驗，提高學生對物理實驗操作的積極性和主動性。

4、學生學習的效果明顯提高

四年來，通過課題的研究，有效地促進了教學質量的提高，多次期末調研檢測和中考分析顯示，我校中學物理成績在原來基礎上有明顯提高，學生的綜合素質得到了很大提高，個性特長得到了充分發揮、在課堂學習中，學生經歷了物理的探究過程，在自主探究中獲取具體的物理知識和技能，體現學習的主體性，思維得以激活在，更深受良好情感熏陶，培養了學生善于探索、勤于動手、收集和處理信息等多方面能力，獲取新知、分析解決問題以及交流合作的物理綜合素養有效提升。

5、課題研究促進教師專業發展

四年來，課題組重視教師專業發展 ，課題研究以廣東省鄧德堅名師工作工作室為平臺，通過“走出去”和“請進來”的方式，讓課題組成員得到更多學習的機會，通過聆聽專家專題報告、現場觀摩全國名師優質課堂，深入到名校課堂研究學習借鑒經驗，不斷開拓視野，轉變觀念，同時，得到了很好的展示能力的平臺，促進教師專業發展。

（1）加強培訓學習，提升教師科研能力

為了使教師開闊視野，拓寬思路，集思廣益，提高教育教學質量，三年來，累計20多次分批派老師外出觀摩學習。通過觀摩學習和培訓，老師們的教學能力和專業知識得到提升，能運用新的教學方法和更加科學的教學理念投入到教學工作之中，提升教育教學質量。同時，課題組著力促進每一位老師向科研型教師轉型。溫巧老師在2018年評為連山縣級首屆物理名師工作室主持人，溫巧在2018年成功申報縣級課題，并在教學中注重教研與教改，通過教研與教改促進教學。課題組成員共有18篇論文發表在省級刊物上，有2篇論文發表在市級教學研究。

（2）積極承擔各項公開課及研討課，提升教師課堂教學能力。

課題組成員積極溫巧、老師分別三次全國名師工作成果論壇的展示課一等獎，黃靈萬在二次全國名師成果論壇展示課獲得一等獎，溫巧、黃靈萬在2018年縣基本功比賽中獲得一等獎、潘春梅老師在2018年縣基本功比賽中獲得二等獎，黃靈萬在2018年市基本功比賽中獲得二等獎。蒙榮珍老師在“一師一優”曬課中評為部優，黃靈萬教師在“一師一優”曬課中分別評為兩次市優。

（3）教師的實驗教學水平和能力顯著提升

通過體驗式物理實驗教學情境創設的研究，一是提高了教師處理教材和合理利用實驗教學資源的能力，教師能根據教學情境的需要，更科學合理地組織教學內容。二是教師研究學法的熱情高漲，在體驗式物理實驗教學情境創設的研究中，提升教師的實驗能力。三是提高了教師自身的實驗探究精神和探究能力，不具有探究精神的教師，是很難培養出具有探究精神的學生的，所以在體驗式實驗教學情境創設中，教師和學生一起積極主動地探究實驗，提高教師實驗教學水平。如，課題組成員黃靈萬老師在2017年10月，在廣州市天河區“手機直播100”比賽活動中，所執教的《探究平面鏡成像特點》一課評為單期冠軍。

6.開設網絡互動教研交流平臺，有效推廣課題研究成果

為了提高課題研究的質量，傳遞新的研究理念，構建網絡研究交流平臺，課題組長期與深圳網絡教學直播平臺開展網絡互動課堂教學研究，同時也開設微信公眾號，博客、QQ、直播講座等多種網絡研修方式，推動課題研究的活動，走符合課題研究的特色研究方式，推廣課題研究的成果。

（1）借助課題組、鄧德堅名師工作室微信公眾號平臺將課題研究理念、課題研討方法、專家引領、自我反思等網絡教研活動，在第一時間發布到全國各物理微信交流群，在各微信群中集思廣義，拓展了教師合作教研的空間與時間，豐富了課題研究的內容，轉變了教師參與教學研究的方式與行為。

（2）教師通過網絡教學直播互動平臺“聞其聲，見其形”，如同坐在同一個教室進行聽課評課、互動交流、教學研討，遠距離的生生互動、師生交流變成了現實，通過課堂互動平臺進行自由互動和交流，突破了空間限制，有效實現了優質教學資源共享的目的。

（二）反思

1.由于時間緊迫，以及筆者理論水平有限，所以本研究存在許多不足之處。比如;有關物理體驗式教學的策略研究也只是側重于體驗情境的創設和課堂教學等方面，沒有從多個角度全面的研究。

2.由于我們物理教師上課的班級數較多，由于受時間和精力的限制，再具體教學中教師的引導和參與不能真正到位，教學的效果隨之也會受一定影響。

3.對于強大的中考的壓力下的學生，體驗課時緊縮、體驗不足。

4.創設的體驗情境必須圍繞教學要求、貼近學生實際，所以要求教師有一定的知識儲備;而實施體驗教學的課堂中，氣氛相當活躍，需要教師對課堂進行有效地控制和優化，這對教師綜合能力要求比較高，如果教師的能力有限也會導致學生的體驗不足。

5.教育資源短缺問題是實施體驗式實驗教學情境創設有效教學亟待解決的重點問題之一。

[本文系清遠市第十七批基礎教育重點課題“體驗式物理實驗教學情境創設的實踐與研究”（課題編號：17-1）研究成果]

參考文獻：

[1]田文興.淺議農村初中物理的體驗式學習[J].才智，2017（08）：20.

[2]吳春宏. 體驗式教學方法在農村初中物理教學中的應用研究[D].遼寧師范大學，2016.

[3]吳洪永.農村初中物理學困生學習興趣培養的策略[J].物理通報，2012（09）：33-36.

[4]肖芳.體驗式學習在農村初中物理教學中的應用[J].教學與管理，2009（19）：52-53.