從物理實驗到實踐物理

吳愛兄 宋金萍

案例分享

在課程改革的背景下，宋金萍特級教師工作室進行了物理實驗課程改革的探索，以實驗課程為依托，開展實驗課程的創新設計與實施，變革教與學的方式，發展學生學科核心素養。

物理學是以實驗為基礎的自然學科。物理學習也是以實驗為基礎的學習，建立概念、探尋規律需要以實驗為基礎，啟發及保持持久思考也需要探究實驗的支持。物理實驗不僅是一種教學方法，也是提升學生物理學科核心素養的有效載體。伴隨著課程改革的逐步推進和對學科核心素養了解的不斷深入，以實驗課題為依托的實驗課程創新設計與實施在朝陽區特級教師工作室的引領下不斷推進。課程創新力求更貼近學科本質，更有利于學生發展。近十年的探索大致經歷了以下三個階段。

第一個階段是從2012年到2014年，開展了中學物理實驗教學資源的整合與開發研究。主要的思考點是如何提高教師教的效率，關注點是從知識、教材、考試三個層面加強對物理學科知識本身的深入理解。主要工作是研究教材、研究考題、整合資源，全面地梳理教材實驗，準確地把握核心知識，系統深入地研究考題。并在此基礎上，從高考的評價標準出發將高中物理18個必考的學生實驗，從實驗原理、實驗操作、實驗設計、誤差分析、拓展應用等維度進行了系統梳理，整合開發了符合學生特點的實驗教學手冊，并完善了課本中的200多個演示實驗。

第二個階段是從2014年到2017年，物理組開展了基于“全納”教育理念的高中物理教學實踐研究。主要的思考點是如何提高學生學的樂趣，關注點是從改變課堂教學模式出發激發學生學習的動力。主要工作是從教學手段、學習方式、教學方式三個維度對高中物理實驗教學展開深入研究，從創新角度探究課堂教學的最佳切入點，營造使每一名學生都能自主發展的“全納”課堂。編寫了《高中物理全納學習手冊》，還開發了一系列低成本的實驗器材、教具及創新實驗，開展了全區范圍內的高中物理實驗微課比賽。

第三個階段是從2017年到2020年，隨著對學科核心素養理解的不斷深入，教師們對物理實驗課程的理解也越來越全面，大家開始嘗試著從核心素養的角度去理解和把握實驗課堂。主要的思考點是如何在實驗課程中提升學生的核心素養，從關注知識逐漸轉向關注學生科學思維。主要工作是開展了初高中實驗課程一體化設計與實施的研究，在這個過程中，工作室設計并實施了許多有特色的實驗校本課程，如物理實驗與思維拓展、物理探究實驗的深入研究等;開展指向學科核心素養培育的高中物理實驗教學創新實踐研究，并總結梳理了兩種物理實驗教學模式。

2020年，開展了表現性評價在高中物理實驗教學中的實踐研究。隨著核心素養的提出和課程改革的推進，評價體系的變革也迫在眉睫，基于核心素養的評價體系需要促進學生高階思維的拓展和各項關鍵能力的提升。我們將思考點聚焦于評價就是為了進一步促進學生核心素養的提升和關鍵能力的落實。

縱觀近十年的物理實驗課程改革，從關注知識與方法到關注思維發展，從關注教師的教到關注學生的學，再到關注教學評價的多元化，從課內到課外，從課到課程，教師們對實驗研究的深入探索過程就是學生學習方式的變革過程。

實驗課程的最終落腳點在哪里？將走向哪里？所有課程的落腳點都是為了提升學生的學科核心素養，都是為了培育學生的關鍵能力、必備品格、核心素養。物理源于實踐，應用于實踐，有效的物理學習要將真實情境與任務背后的真實世界直接聯系起來，讓學生在真實的實踐中提升能力、拓展思維，于是，工作室開始了開發實踐物理課程的探索。

經歷了課程論證、課程編寫、課程實施與調整，逐漸形成了實踐物理課程體系。

1.課程論證

實踐物理課程以科學實踐為理論基礎，以真實的生活問題為載體，通過項目式驅動的方式，引導學生通過自我實踐，在解決實際問題的過程中，形成策略性解決問題的方法，提升學生探究能力、綜合實踐能力和解決問題的能力，同時，發展學生的學科思維。這是一種新的學習認知方式，在學習中，學生是主體，實踐是形式，物理是載體。

實踐物理課程是立足于生活中某一確定的實際情境，讓學生通過項目式探究學習，經歷物理概念的科學建構和規律的科學探究過程，促進概念和規律的逐步學習、系統反思和遷移應用，通過不同視角，循序漸進地在腦海里形成概念體系。所以，實踐物理課程嘗試在學生最近發展區激發學生潛能，圍繞著正在進行的物理內容建構生活情境。因此，要開發設計與學生學習進程相匹配的生活載體（項目），配合國家課程進度開設實踐物理的校本課程。

高一第一學期主要學習的是必修一的內容，知識的重點是力和運動，我們主要配套開發了“探秘冬奧會”與“交通中的運動秘密”項目;高一第二學期主要學習的是必修二的內容，知識的重點是曲線運動、功和能，我們重點開發了“探秘游樂場”項目;高二第一學期主要學習的是必修三的內容，知識的重點是電場、磁場、恒定電路，我們配套開發了“探秘家用電器的場和路”項目。這樣的課程設置考慮到實踐物理課程一方面要關注生活實際，另一方面也希望引導學生學會在解決實際問題的過程中進一步深化對物理概念和規律的認識，促進物理觀念的形成和學科思維的發展，所以，實踐物理課程采用了與國家課程同步推進的形式。

2.課程編寫

教師們通過多次交流研討確定了實踐物理課程編寫的主要方向、編寫目標、編寫原則、編寫體例，以“探秘冬奧會”項目為課例，進行首輪課程教材編寫。

實踐物理課程主要是引導學生在實踐中形成解決實際問題的策略方法，提升綜合實踐能力和科學研究能力，形成概念體系。實踐物理課程在之前沒有成型的課例，所以，課題組的教師們結合教學內容與生活實際編寫開發課程教材。教材的編寫目標是有利于教師指導，有利于學生自主學習，有利于學生的思維發展。教材的編寫原則是創設真實的問題情境，引發真正的學生思考，落實有效的動手實踐，形成解決問題的策略，關注學生真實的感受。教材的編寫體例是每一個任務的設計符合學生的認知規律，每一個任務給學生清晰的解決問題的路徑，各任務之間形成思維的有效進階。將生活中的實際問題以教材的形式展現出來，學生通過閱讀教材可以自主找到解決問題的途徑，形成解決問題的方法。本階段，教師的主要工作是完成從生活走向教材。

3.課程實施與調整

兩年時間內完成了兩輪課程實施與調整，并在實踐的基礎上完成了必修二、必修三配套課程的開發與教材編寫。首先，將“探秘冬奧會”項目通過校本課程在高一年級進行推廣實施。如果說課程編寫的難點是從生活走向教材，那么課程實施的難點則是如何再一次從教材走向實踐。在首輪實踐過程中，我們主要存在以下幾方面的困惑：課程實施者如何從教材中走出來，激發學生自我實踐的愿望？真實的生活情境如何走進真實的學生？動手實踐與理論實踐如何有效地結合？不同的項目如何形成階梯性的進階學習，激發學生持續的探究動力？

通過近一年的課程實施，教師們邊實施邊研討，邊反思邊改進，對課程進行了有效整合。同一課程中，盡量將理論實踐、動手實踐和探究活動三者有效結合。比如，開發“探秘水上飛”項目，課程任務包含三個內容：理論分析水流的反沖力的影響因素、動手制作反沖裝置、利用水的沖力將火箭送上天。學生通過小組合作交流，在完成項目的過程中拓展了對動量定理的認識;通過動手制作反沖裝置的實踐活動，主動運用知識解決實際問題;通過制作水火箭的實踐活動，進行深入的項目研究。在項目中，學生獲得了知識，提升了能力，也激發了學習興趣與探究熱情。

為了激發學生學習的持續動力，解決項目之間的進階與落實學生自主探究的問題，我們將不同的項目同步開發，重點實施。在“探秘游樂場”項目中，教師們同步開發了“水上飛人”“大鐘擺”“過山車”“摩天輪”四個項目，學生根據自己的興趣愛好選擇項目進行深入探究，學生自由組成學習共同體，每個學習共同體分組自主探究，最后進行交流分享，教師則引導學生對不同的項目進行深入的比較和分析。這樣，每一名學生都有充足的時間就其中一個主題進行系統分析和深入探究，真正實現了通過動手實踐提升學生綜合實踐能力的目的。之后，又開發了線上課程，實現了線上、線下相融合，搭建了學生交流分享的新平臺。

實踐物理課程是指向學生核心素養的深度學習過程，要求學生在學習中通過深度學習、深度實踐，促進學科素養的提升。這需要教師將促進深度學習的指南設計出來。因此，在原有課程教材的基礎上，教師要完成項目制的單元教學設計，對項目內容進行教學化的處理，從大任務的角度進行實踐物理的單元教學設計，探究適合學生的實踐物理課程教學模式，進而實現實踐課程的真正有趣、有用、有意義。

宋金萍老師點評

實驗是物理學科的重要基礎，是構建物理概念和規律的基礎，也是檢驗概念和規律是否正確的重要途徑。對于物理學習來說，僅僅通過有限的課堂實驗來強化，明顯是不足的，必須通過學生自主實踐活動加以完善。“實踐物理”強調讓學生到實際生活中去觀察，到具體情境中去感受，把物理教學與實際生活緊密聯系起來，結合實際情境開展物理學習，使學生身臨其境，通過各種感官吸收信息，從而獲得豐富的知識，激活學習動機，真正從課本走向生活實踐。