中学物理分组实验拓展的探索

詹红星

【摘要】针对中学物理分组实验教学中存在的不足，进行实验拓展的研究，创新分组实验教学模式，突出学生在分组实验中的主体地位，将实验还原为科学探究的平台。笔者认为学生把实验项目内化为自己的需求，实验才能变得有趣，才能体验到探索的乐趣，才能有成就感，才能更加有利于提高学生的物理核心素养，促进学生个性发展。

【关键词】核心素养  实验拓展  个性发展

【课题项目】本文为“广东省教育科学规划课题：核心素养下物理实验拓展的研究（课题批准号：2019YQJK517）”部分成果。

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）47-0124-02

十八大以后，我国确立了“立德树人”为教育目标。进一步提升学生的物理学科核心素养，为学生的终身发展奠定基础，是物理教学的根本出发点。但长期以来，一线教师过于注重于教学细节问题的研究，学生仅仅停留在掌握基础知识，具有一定的解题能力这个层面上。这与“立德树人”的教育目标相距甚远。

基于此，教师要站在“立德树人”的高度，审视自己的教学活动。物理是以实验为基础发展起来的学科，实验教学对培养学生对问题的探究意识，提高自主思考、分析和解决问题的能力，从而提高学生的科学核心素养有重要作用。但在中学物理分组实验教学过程中，很多实验仍是老师按课本的要求，提供相同的仪器让学生进行实验。这种实验，许多学生没动几下就不做了，抱怨实验“不好玩、很无趣”。而老师看在眼里，急在心里，苦于没有其它方法，只是不停地一味听学生抱怨。学生的科学素养水平得不到较好的提高。为此，有必要进行“中学物理实验拓展的研究”。

所谓“中学物理实验的拓展”就是通过对中学物理教材进行二次开发，实验方法上，从教材给定方案向自主设计方向拓展;实验内容上，从教材内容向社会生活内容拓展的教学活动。

“虽然我们能设计学生实验帮助学生了解科学探究的性质。但是培养学生科学素养，简单有效的办法就是减少实验数量，特别是许多呆板、按方抓药式的实验。”[1]这种实验由于没有尊重学生在学习中的主体地位，所以学生就没有学习的主动性，就没有学习的兴趣，感到“不好玩、很无趣”就不难理解了。“学习是认知者在原有知识经验的基础上，在一定的社会文化环境中，主动对新信息进行加工处理、建构知识表征的过程。”[2]学习者要想完成对所学知识的意义建构，最好的办法是到现实世界的真实环境中去感受、去体验。因此设计了如下实验教学模式：

第一步：情景的创设

教师根据物理教学计划，结合学校的特点和学生的实际情况，遵循趣味性、思想性和科学性原则，创设恰当的教学情景。教学情景在探究学习的过程中起到了相当重要的作用，它是探究学习的源头之水[3]。从学科资料、生活实践和生产应用中提取素材，将物理实验情景进行拓展和深化，努力提出有实践意义的探索课题，创设学生感兴趣的情景。这样做有利于学生把学习任务内化为自己的内在心理需求。从而提高学生的主体意识，学生学习的兴趣就得以提高，这样的情景也有利于培养学生形成正确的价值观和应有的科学态度和责任。

第二步：实验方案方法自主设计与展示

根据课题，学生自主设计实验方案和实验方法。强调肯定学生在学习过程中的闪光思维，肯定每个学生的进步，不以参考答案为标准来评价学生回答问题的质量。教师在实验方法和实验环节上给予适当的引导。鼓励学生能提出更富有创造性、更富有探究意义的方案。这样做尊重了学生的发展层次和个性因素，尊重了学生的主体地位。“教育者的活动能够引起受教育者积极、主动的反应，从而使个性得到积极、主动的发展。同时，要培养学生的创造性思维，使其学会独立思考，以便进行创造性的活动，达到主体的最高境界。”[4]

第三步：实验分类，分组实验

学生通过自主设计的实验方案与方法，根据不同的实验方案，利用各自所需的仪器，自由分组实验。有专家提出学生在学习过程“看过了就忘了，听过了就记住了，做过了就理解了”。从教学实践中，没有学生的主动性，只是按方抓药地进行实验，是没有什么教学效果的。只有尊重了学生的主体性，学生把实验项目内化为自己的需要，自己主动去探索，才能使学生产生成就感，才能体验到探究的乐趣。因此，应该这样说：学生感到有趣了，实验就能体验到乐趣，就有成就感了。

第四步：展示实验结果

学生展示出自己的实验结果。根据学生的展示情况，分析优点与不足之处，进行反思，并提出改进的建议。不少教师有这样的感慨：学生如果有游戏的一半心思投入学习，学习效果将提高很多。而游戏对人的吸引主要是因为在游戏过程中所产生的成就感，促使人脑产生多巴胺，而使人产生愉悦的快感，使人对游戏欲罢不能。实驗教学的展示环节的设计，类似游戏的通关环节，容易激励学生产生成就感，从而使学生的兴趣层次向上发展。

第五步：课后反思、迁移拓展

让学生完成实验报告，根据学生的实验情况和实验报告进行课后反思，适当拓展，将素材和反思结果整理总结，拓展今后的研究，可以将研究的过程分享给同学。这个过程中，学生自己学习如何分析实验数据、总结实验结果、得出实验规律、撰写实验研究报告，从而形成独立的实验探索能力，并由此体验科学探索的过程，从而提高自己的物理核心素养。

从初步的教学实践看：进行实验的拓展教学，开始时会“乱象频出”，“乱”，一方面是因为学生的不知所措，它是由于独立思考能力和主体学习地位的长期不足的影响的结果;另一方面也促使学校实验室管理理念要从服务教师的教学需要转换成服务学生的学习需要上来。只要老师教学中尊重学生的主体地位，学生就能逐步养成独立思考的习惯，学生就能逐步地形成实验探究的意识，了解实验探究的过程，提高学生的科学态度和责任意识。学生将不会再感觉到实验“不好玩”了，探索的乐趣也得到体验，较好提高学生学习兴趣，有利于学生形成正确的物理观念、提高学生的科学思维能力和探索能力水平、促进学生核心素养的全面提高。

这种教学模式具有“趣、思、创”的特点。

“趣”是指这种教学模式具有一定的趣味性，并能有效地激发学生的学习兴趣。爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师。”作为教学工作者，对兴趣能够给学生带来的积极作用一定不陌  生。对物理学科具有足够兴趣的学生，无论是对知识的学习速度，还是逻辑思维的发展速度，抑或是综合调动物理知识储备进行解题的速度，都要普遍比那些没有足够兴趣的学生要快。同时，有了更加有趣味性的课堂氛围，教师和学生之间的关系

更加紧密，教学工作更加容易开展，学生也会全身心地投入进來，取得更好的学习效果。不仅如此，这个“趣”字还体现在对物理知识和实验等的探索过程中，学生能够获得更大的乐趣，进而产生对物理学科学习的强大意愿。要想达到这些目标，教师首先要响应新课标的号召，将课堂归还给学生，让学生成为课堂的主体，再通过科学的教学方法，进一步让“趣”实现课堂教学质量的提高。新课标推行至今，已经给我国中学教育带来了非常显著的变化。其中最为明显的就是课堂不再以教师作为主体，而越来越多的学生作为核心。分组实验就是非常重要的体现。在分组实验的过程中，学生不光可以通过合作共同探究实验结果，还能在合作中互相提醒实验的步骤，让实验过程更加完善，同时，在合作的过程中，学生之间也会更加默契，培养更加深厚的感情。

“思”主要体现在实验的过程中。在学生强烈好奇心的驱使下，学生会在实验的过程中对现象背后的规律生发出强烈的探索欲望，并结合现有的物理知识对其进行分析，寻找实验现象背后的规律。在分组实验中，“思”这一过程会体现得更加明显。比如，在进行“力的平行四边形”实验时，学生会发现两个互成角度的力对小球产生的效果和某一个力产生的效果相同，学生在好奇心的驱使下，就会对其他不同方向和大小的力进行探索，看哪些力会对小球产生怎样的效果。通过探索发现，两个互成角度且大小固定的力，如果要用一个力进行取代，那只有一种结果，这一个力的方向和大小也是固定的。这样，学生就可以得出结论，两个互成角度且大小固定的力，其效果和固定方向的某个力效果相同。再比如，进行物体的平抛运动实验时，利用带有小孔的卡片，学生可以描绘出水平匀速运动和垂直自由落体运动两个小球的轨迹。通过思考，学生可以利用这些描点，测出曲线上任意一点的坐标，进而计算出小球的水平分速度，也就是平抛的初速度。

“创”体现的是物理实验的创新。不可否认的是，任何一门科学要想发展，都离不开创新，而创新思想的培养，就要从小抓起，从学科初级的实验上抓起。对于中学物理实验来说，“创”体现在实验方法的创新、思维模式的创新等方面，在培养学生核心素养为目标的时代背景下，创新不光能够让学生在探索中获得更多的乐趣，还能通过创新，培养完善的逻辑思维，并激发学生的学习热情。教师需要注意到，创新也要遵循一定的方法，在现有的知识体系上进行创新，才能取得更好的成效。所以，在让学生进行分组物理实验的过程中，教师应给予学生一定的引导，让学生在创新实验方法时，能够更加充分地调动现有的知识储备。比如，在进行“多用点探索黑箱内的电学原件”实验时，教师就可以在实验之前带学生对已经掌握的物理知识进行巩固，让学生温习电压表、电流表等的使用方法，然后在实验中鼓励学生创新连接模式，通过不同的连接方法，得出准确的推论，确定黑箱中的元件。

综上所述，“趣”、“思”、“创”是让物理实验取得良好效果不可或缺的三个要素。以趣促思，以思促创，由创生趣，物理实验会形成一个良好的循环，让学生更加牢固地掌握物理知识，并通过亲自动手进行实验，实现核心素养的提高。

参考文献：

[1]美国科学促进协会.科学素养基准[M].科学普及出版社，2001.01

[2]杨维东，贾楠.建构主义学习理论述评[J].理论导刊，2011（05）：79.

[3]陈基.创设高中物理教学情景的研究与实践[D].西北师范大学，2006.

[4]刘彦文，袁桂林.个性化教育的内涵与特征浅析[J].教育评论，2000（04）：16-18.