中學物理分組實驗拓展的探索

詹紅星

【摘要】針對中學物理分組實驗教學中存在的不足，進行實驗拓展的研究，創新分組實驗教學模式，突出學生在分組實驗中的主體地位，將實驗還原為科學探究的平臺。筆者認為學生把實驗項目內化為自己的需求，實驗才能變得有趣，才能體驗到探索的樂趣，才能有成就感，才能更加有利于提高學生的物理核心素養，促進學生個性發展。

【關鍵詞】核心素養? 實驗拓展? 個性發展

【課題項目】本文為“廣東省教育科學規劃課題：核心素養下物理實驗拓展的研究（課題批準號：2019YQJK517）”部分成果。

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）47-0124-02

十八大以后，我國確立了“立德樹人”為教育目標。進一步提升學生的物理學科核心素養，為學生的終身發展奠定基礎，是物理教學的根本出發點。但長期以來，一線教師過于注重于教學細節問題的研究，學生僅僅停留在掌握基礎知識，具有一定的解題能力這個層面上。這與“立德樹人”的教育目標相距甚遠。

基于此，教師要站在“立德樹人”的高度，審視自己的教學活動。物理是以實驗為基礎發展起來的學科，實驗教學對培養學生對問題的探究意識，提高自主思考、分析和解決問題的能力，從而提高學生的科學核心素養有重要作用。但在中學物理分組實驗教學過程中，很多實驗仍是老師按課本的要求，提供相同的儀器讓學生進行實驗。這種實驗，許多學生沒動幾下就不做了，抱怨實驗“不好玩、很無趣”。而老師看在眼里，急在心里，苦于沒有其它方法，只是不停地一味聽學生抱怨。學生的科學素養水平得不到較好的提高。為此，有必要進行“中學物理實驗拓展的研究”。

所謂“中學物理實驗的拓展”就是通過對中學物理教材進行二次開發，實驗方法上，從教材給定方案向自主設計方向拓展;實驗內容上，從教材內容向社會生活內容拓展的教學活動。

“雖然我們能設計學生實驗幫助學生了解科學探究的性質。但是培養學生科學素養，簡單有效的辦法就是減少實驗數量，特別是許多呆板、按方抓藥式的實驗。”[1]這種實驗由于沒有尊重學生在學習中的主體地位，所以學生就沒有學習的主動性，就沒有學習的興趣，感到“不好玩、很無趣”就不難理解了。“學習是認知者在原有知識經驗的基礎上，在一定的社會文化環境中，主動對新信息進行加工處理、建構知識表征的過程。”[2]學習者要想完成對所學知識的意義建構，最好的辦法是到現實世界的真實環境中去感受、去體驗。因此設計了如下實驗教學模式：

第一步：情景的創設

教師根據物理教學計劃，結合學校的特點和學生的實際情況，遵循趣味性、思想性和科學性原則，創設恰當的教學情景。教學情景在探究學習的過程中起到了相當重要的作用，它是探究學習的源頭之水[3]。從學科資料、生活實踐和生產應用中提取素材，將物理實驗情景進行拓展和深化，努力提出有實踐意義的探索課題，創設學生感興趣的情景。這樣做有利于學生把學習任務內化為自己的內在心理需求。從而提高學生的主體意識，學生學習的興趣就得以提高，這樣的情景也有利于培養學生形成正確的價值觀和應有的科學態度和責任。

第二步：實驗方案方法自主設計與展示

根據課題，學生自主設計實驗方案和實驗方法。強調肯定學生在學習過程中的閃光思維，肯定每個學生的進步，不以參考答案為標準來評價學生回答問題的質量。教師在實驗方法和實驗環節上給予適當的引導。鼓勵學生能提出更富有創造性、更富有探究意義的方案。這樣做尊重了學生的發展層次和個性因素，尊重了學生的主體地位。“教育者的活動能夠引起受教育者積極、主動的反應，從而使個性得到積極、主動的發展。同時，要培養學生的創造性思維，使其學會獨立思考，以便進行創造性的活動，達到主體的最高境界。”[4]

第三步：實驗分類，分組實驗

學生通過自主設計的實驗方案與方法，根據不同的實驗方案，利用各自所需的儀器，自由分組實驗。有專家提出學生在學習過程“看過了就忘了，聽過了就記住了，做過了就理解了”。從教學實踐中，沒有學生的主動性，只是按方抓藥地進行實驗，是沒有什么教學效果的。只有尊重了學生的主體性，學生把實驗項目內化為自己的需要，自己主動去探索，才能使學生產生成就感，才能體驗到探究的樂趣。因此，應該這樣說：學生感到有趣了，實驗就能體驗到樂趣，就有成就感了。

第四步：展示實驗結果

學生展示出自己的實驗結果。根據學生的展示情況，分析優點與不足之處，進行反思，并提出改進的建議。不少教師有這樣的感慨：學生如果有游戲的一半心思投入學習，學習效果將提高很多。而游戲對人的吸引主要是因為在游戲過程中所產生的成就感，促使人腦產生多巴胺，而使人產生愉悅的快感，使人對游戲欲罷不能。實驗教學的展示環節的設計，類似游戲的通關環節，容易激勵學生產生成就感，從而使學生的興趣層次向上發展。

第五步：課后反思、遷移拓展

讓學生完成實驗報告，根據學生的實驗情況和實驗報告進行課后反思，適當拓展，將素材和反思結果整理總結，拓展今后的研究，可以將研究的過程分享給同學。這個過程中，學生自己學習如何分析實驗數據、總結實驗結果、得出實驗規律、撰寫實驗研究報告，從而形成獨立的實驗探索能力，并由此體驗科學探索的過程，從而提高自己的物理核心素養。

從初步的教學實踐看：進行實驗的拓展教學，開始時會“亂象頻出”，“亂”，一方面是因為學生的不知所措，它是由于獨立思考能力和主體學習地位的長期不足的影響的結果;另一方面也促使學校實驗室管理理念要從服務教師的教學需要轉換成服務學生的學習需要上來。只要老師教學中尊重學生的主體地位，學生就能逐步養成獨立思考的習慣，學生就能逐步地形成實驗探究的意識，了解實驗探究的過程，提高學生的科學態度和責任意識。學生將不會再感覺到實驗“不好玩”了，探索的樂趣也得到體驗，較好提高學生學習興趣，有利于學生形成正確的物理觀念、提高學生的科學思維能力和探索能力水平、促進學生核心素養的全面提高。

這種教學模式具有“趣、思、創”的特點。

“趣”是指這種教學模式具有一定的趣味性，并能有效地激發學生的學習興趣。愛因斯坦說：“興趣是最好的老師。”作為教學工作者，對興趣能夠給學生帶來的積極作用一定不陌? 生。對物理學科具有足夠興趣的學生，無論是對知識的學習速度，還是邏輯思維的發展速度，抑或是綜合調動物理知識儲備進行解題的速度，都要普遍比那些沒有足夠興趣的學生要快。同時，有了更加有趣味性的課堂氛圍，教師和學生之間的關系

更加緊密，教學工作更加容易開展，學生也會全身心地投入進來，取得更好的學習效果。不僅如此，這個“趣”字還體現在對物理知識和實驗等的探索過程中，學生能夠獲得更大的樂趣，進而產生對物理學科學習的強大意愿。要想達到這些目標，教師首先要響應新課標的號召，將課堂歸還給學生，讓學生成為課堂的主體，再通過科學的教學方法，進一步讓“趣”實現課堂教學質量的提高。新課標推行至今，已經給我國中學教育帶來了非常顯著的變化。其中最為明顯的就是課堂不再以教師作為主體，而越來越多的學生作為核心。分組實驗就是非常重要的體現。在分組實驗的過程中，學生不光可以通過合作共同探究實驗結果，還能在合作中互相提醒實驗的步驟，讓實驗過程更加完善，同時，在合作的過程中，學生之間也會更加默契，培養更加深厚的感情。

“思”主要體現在實驗的過程中。在學生強烈好奇心的驅使下，學生會在實驗的過程中對現象背后的規律生發出強烈的探索欲望，并結合現有的物理知識對其進行分析，尋找實驗現象背后的規律。在分組實驗中，“思”這一過程會體現得更加明顯。比如，在進行“力的平行四邊形”實驗時，學生會發現兩個互成角度的力對小球產生的效果和某一個力產生的效果相同，學生在好奇心的驅使下，就會對其他不同方向和大小的力進行探索，看哪些力會對小球產生怎樣的效果。通過探索發現，兩個互成角度且大小固定的力，如果要用一個力進行取代，那只有一種結果，這一個力的方向和大小也是固定的。這樣，學生就可以得出結論，兩個互成角度且大小固定的力，其效果和固定方向的某個力效果相同。再比如，進行物體的平拋運動實驗時，利用帶有小孔的卡片，學生可以描繪出水平勻速運動和垂直自由落體運動兩個小球的軌跡。通過思考，學生可以利用這些描點，測出曲線上任意一點的坐標，進而計算出小球的水平分速度，也就是平拋的初速度。

“創”體現的是物理實驗的創新。不可否認的是，任何一門科學要想發展，都離不開創新，而創新思想的培養，就要從小抓起，從學科初級的實驗上抓起。對于中學物理實驗來說，“創”體現在實驗方法的創新、思維模式的創新等方面，在培養學生核心素養為目標的時代背景下，創新不光能夠讓學生在探索中獲得更多的樂趣，還能通過創新，培養完善的邏輯思維，并激發學生的學習熱情。教師需要注意到，創新也要遵循一定的方法，在現有的知識體系上進行創新，才能取得更好的成效。所以，在讓學生進行分組物理實驗的過程中，教師應給予學生一定的引導，讓學生在創新實驗方法時，能夠更加充分地調動現有的知識儲備。比如，在進行“多用點探索黑箱內的電學原件”實驗時，教師就可以在實驗之前帶學生對已經掌握的物理知識進行鞏固，讓學生溫習電壓表、電流表等的使用方法，然后在實驗中鼓勵學生創新連接模式，通過不同的連接方法，得出準確的推論，確定黑箱中的元件。

綜上所述，“趣”、“思”、“創”是讓物理實驗取得良好效果不可或缺的三個要素。以趣促思，以思促創，由創生趣，物理實驗會形成一個良好的循環，讓學生更加牢固地掌握物理知識，并通過親自動手進行實驗，實現核心素養的提高。

參考文獻：

[1]美國科學促進協會.科學素養基準[M].科學普及出版社，2001.01

[2]楊維東，賈楠.建構主義學習理論述評[J].理論導刊，2011（05）：79.

[3]陳基.創設高中物理教學情景的研究與實踐[D].西北師范大學，2006.

[4]劉彥文，袁桂林.個性化教育的內涵與特征淺析[J].教育評論，2000（04）：16-18.