《义务教育物理课程标准（2022 年版）》实验教学的新意蕴

杜 陈 汤金波

（1.泰州市港口学校，江苏 泰州 225300；2.南京师范大学附属中学树人学校，江苏 南京 210000）

《义务教育物理课程标准（2022 版）》（下文简称新课标）以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的教育方针，遵循教育教学规律，落实立德树人根本任务，发展素质教育。基于课程标准的素养导向，结合物理课程的学科特点，初中物理实验教学将成为落实学生核心素养的重要途径。

一、初中物理实验教学现状与原因分析

（一）实验教学现状

实验教学作为物理课程教学的重要组成部分，一直以来都是众多专家学者关注和研究的对象，但是在实际的教学过程中，很多地区的实验教学开展并不乐观，主要体现为：

1.学校重视实验室仪器设备管理，轻忽实验教学的开展。近年来，各级教育主管部门均强调实验教学的重要性，学校实验室的硬件设施建设也得到了提升，实验仪器设备逐步齐全，但是物理实验课程的落实上却不尽如人意。第一，大部分学校没有专职物理实验教师，而兼职教师又疲于常规工作难以兼顾实验课程的开展；第二，实验课程课时安排较少，很多学校的实验室都是闲置的，学校为防止实验仪器损耗或发生安全事故就很少安排实验课，学生每学期进入实验室的次数较少；第三，学校很少主动补充实验室损耗仪器，存在主管机关不检查就不补充的现象；第四，很少安排及组织教师参加实验技能培训，以致教师没有足够的储备能力带领学生切实开展实验教学活动。

2.教师对实验教学的课程组织逻辑存在偏差。受传统教育影响，教师普遍存在着重理论轻实验的思想，物理实验教学普遍采用讲授法，［2］认为实验教学仅是开展物理教学的手段之一，实验教学完全可以通过“课堂讲授”和“书面练习”的方式替代，把实验当作是一种“过程型”知识。具体表现在不做实验而仅视频播放实验过程，不重视实验逻辑仅聚焦实验结论，组织学生背诵默写实验过程和实验结论，最后再通过书面作业强化以上“知识”。这种“唯分数”的教学活动，是完全背离培养学生核心素养的教育初衷的。

相反地，也有少数物理教师的实验教学过于聚焦活动而忽视知识传授。这种教学思想主要是针对上述的物理实验教学中存在的实验形式化、探究浅表化、知识碎片化等问题，认为真正的物理实验应该是提出问题后，由学生自行主导探究，而教师的引导与提示不利于学生的独立思考。虽然活动化的教学设计比灌输式的教学更符合育人要求，但是基于初中学生的知识储备与认知水平，“哈克尼斯圆桌”式的实验教学活动往往会让课程陷入停滞。忽视教师的引领作用，弱化知识体系的根基作用，部分学生即便通过实验活动提升的一些能力，这些能力也将最终演化为“粗浅经验”。

3.学生不能准确地认识和理解实验学习。由于长期以来的学习习惯，学生对学习的理解就是“听说读写算”等书面学习，类似做实验这种实践活动只能算“玩”，不算学习，而这种认识正好契合学校和教师对于实验活动的理解偏差。由于进入实验室的次数较少，做实验的次数更少，当真正需要学生做实验时，学生的表现往往是好奇有余但目标不明，操作无序且缺乏思考，最终学习目标难以完成，只能通过看演示实验和背实验流程的方式完成学习。从心理学角度来看，这种“偶然的”实验活动所产生的失败经验往往会强化学生对于实验学习的偏见，学生难以发现实验的价值，也难以体会实验成功的快乐。

（二）原因分析

上述现象所反映出实验教学开展难的问题，其实是知识本位导向下的必然结果。在相当长的时间里，国人对于教育的理解就是知识传承，教师的工作就是搬运“知识”，学生的任务就是吸收“知识”。在此认识基础上所有的教育活动与教学研究都变成了如何让学生更好地记住知识以便于更好的“提分”，而轻视了学生科学能力与科学思维的提升，忽视学生的创新力与创造力的培养，2011 版课标中的三维目标实际上也只有“知识与技能”得到真正落实。而“知识本位”的评价导向也必然让教师带领学生进入刷题的泥淖，虽然也有少数教师根据杜威的“经验学习”理论进行实验教学探索，但是往往由于提分效率太低而不被广大教师认可。

其中教师对于实验教学理解的两种偏差恰是实验课程组织逻辑的“钟摆困境”，即课程组织始终在以学科知识为中心和以学生经验为中心的两极间摆动。然二者并不矛盾，其指向均是关注学习对于学生未来真实生活的意义，其目标均是培养适应时代发展的人，只是在教学论上有不同的侧重罢了。所以作为教育者，我们必须要明晰当前的教育目标到底是什么。

二、新时代物理学科教育的目标转变与实验教学的新意蕴

（一）新时代物理学科教育的目标转变

新中国成立初期，百废待兴，国民整体的文化素养不高，认知水平也相对落后，所以知识本位的教育目标也是时代的必然选择。基于此我们的教学重点就成了传授已经得出的专家结论，评价也主要检验学生掌握专家结论的情况。［3］全社会对于教育的关注均集中在知识掌握的熟练程度上，至于这些专家结论得出的探究过程、底层逻辑是什么，所学知识对于真实问题的解决能起到多大作用，学生的科学思维提升了多少，鲜有人问津。

当前中国特色社会主义进入到新时代，知识本位的教育目标已经很难满足学生个体发展的需要，也无法适应社会发展对创新型人才的需求。新课标中说：人们的教育需求也从“有学上”转向“上好学”，教育者也必须进一步明确“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”。因此，当前国家的教育目标也从“知识本位”转向了“素养本位”：聚焦中国学生发展核心素养，培养学生适应未来发展的正确价值观、必备品格和关键能力。［1］

具体地看，物理学科教育目标的转变重点从帮助学生理解概念转向学生自主解决真实问题，从传授专家结论转向培养以创新为特征的专家思维，而初中物理的实验教学将成为实现上述目标的重要途径。

（二）实验教学在新课程标准中的重新定位

与2011 版课程标准对比，新课标课程性质的描述由原来的“义务教育物理课程是一门注重实验的自然科学基础课程”转变为“义务教育物理课程是一门以实验为基础的自然科学课程”；课程理念的第四点由“提倡教学方式多样化，注重科学探究”转变为“注重科学探究，倡导教学方式多样化”，并新增了“强调真实问题情境，引导学生不断探索，提高分析问题、解决问题的实践本领和科学思维能力”；课程的总体目标由“提高科学素养”调整为“发展核心素养”，子目标也由“知识与技能、过程与方法、情感态度价值观”转变为“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”；课程内容上，新增“实验探究”和“跨学科实践”两个一级主题；课程实施上，“关注实验探究对培养学生物理观念、科学思维、科学态度与责任的重要意义”“注重‘做中学’，‘用中学’”“学生实验教学应引导学生自主进行实验，并鼓励学生用生活中常见物品做实验”“引导学生对实验活动进行总结和评价，促进学生交流、评估、反思能力的提升”；在评价建议的第二点学业水平考试中，命题原则“强化育人导向”“坚持素养立意”，测试规范“既要实施纸笔测试，也倡导实验操作类考核”。

纵观新版课程标准，实验教学已经成为“新”的突破点，因为它既是知识来源，也是情境来源；既是课程内容的重要组成，也是课程实施的重要方式；既是达成素养目标的重要途径，也是评价学生的重要依据，所以未来物理实验教学将成为义务教育物理课程“新”的基石。

三、核心素养与实验教学

（一）物理观念与实验教学

物理观念是从物理学视角形成的相关物理概念与规律的总体认识，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。物理观念不仅是指物理知识，还指基于学生知识内化的前提下，从物理视角认识和理解世界，进而具体体现在解决实际问题之中。

陶行知在《中学教育实验之必要》中说到，“学理与经验是一套分不开的手续”，同时提出“在劳力上劳心，是一切发明之母”。即基于学生直接体验的学习最有利于学生对于知识的理解。建构主义也主张：学生对知识的接受只能靠他自己的建构完成，以他的经验、信念为背景来分析知识的合理性，不应用专家结论和教师权威来压服学生。［4］行是知之始，素养导向下的物理教学，实验将成为学习真实发生的开端。以“声现象”为例，学生在思考“声音是怎么产生”时，如果没有“敲音叉”“摸喉咙”等观察与体验行为，仅通过语言描述或动画演示，学生是很难理解“声音是由物体振动产生的”，而实验活动所经历的“观察—体验—归纳”的学习过程，也将对其解决其他实际问题产生深远影响。

（二）科学思维与实验教学

科学思维强调学生从真实情境中建构抽象物理模型，在真实问题中推理论证，基于证据的质疑批判，在交流思考中创新与创造。所以科学思维的培养离不开真实的问题情境，而实验教学恰是指向明确且具有学科育人价值的真实情境。

实验的设计将问题情境模型化，实验的开展将模糊问题具体化、抽象问题可视化，实验数据的收集与处理将粗糙经验定量化，实验数据的分析与论证将突破前概念和“权威结论”的禁锢，培养学生的基于证据的科学思维与敢于质疑的批判精神，实验结论的交流与得出，有助于提高学生分析问题、解决问题、总结规律与创新创造的能力。例如在“探究阻力对物体运动影响”的探究实验中，怎么控制速度不变，又怎么改变阻力大小，又通过什么来反映运动状态的变化，这都是在实验设计中提升学生科学逻辑思维的重要过程。实验设计本身也是一个将复杂问题简单化的模型建构过程，而“当小车不受到阻力时将匀速直线运动”的推理结论的得出恰是对“力是物体运动原因”前概念的突破，进而形成对力与运动关系的初步认识，养成实验推理论证的科学思维。

（三）科学探究与实验教学

科学探究主要是指用科学探究方法发现问题、分析问题、解决问题，主要包括问题、证据、解释、交流等要素。在初中物理课程中，科学探究主要以实验为载体，需要注意的是，科学探究的重点在于实验逻辑与实验过程而不仅是实验结果。实验结果只是实验数据的记录与转换，严格意义上它甚至不能等于实验结论，只是在实际教学中，实验结论的内涵与意义常被简化并等同于实验结果。［5］随着学习的深入，之前得到的实验结果完全有可能被扩展与完善，甚至得出截然相反的结论，而基于实验过程养成的探究方法与思维逻辑却是不容易改变的。

毛泽东在《实践论》中说：“认识从实践始，经过实践得到了理论的认识，还须再回到实践中去。”［6］即认识是基于实践之上的，基于实践得到的认识方能指导实践，进而得出更为准确和广泛的认识，即“实践，认识，再实践，再认识”的理论模型。从物理实验教学的角度，结论可能会因为实验层次的不同发生改变，但不变的是实验过程本身。例如在苏科版物理第十五章“比较小灯泡的亮暗”的活动中，学生通过观察灯泡亮暗比较出电功的大小，但是学到第十八章《能源与可持续发展》时又发现，灯泡的亮暗除了和灯泡的电功率有关，还与灯泡的电转光效率有关，亮度大的灯泡功率也可能小。虽然前面实验的逻辑起点被推翻，但是在两次学习过程中经历的科学探究过程与使用的科学方法却得到了强化。

（四）科学态度与责任与实验教学

科学态度与责任主要指学生在认识科学本质和了解STSE 之间关系的基础上形成的，实事求是、严谨认真的品质，尊重自然规律、科学伦理的意识与行为，以及推动可持续发展和实现中华民族伟大复兴的使命担当。科学态度与责任主要包括科学本质观、科学态度、社会责任等要素。［1］

初中生正处于习俗水平的寻求认可取向与遵守法规取向的关键期，而实验教学恰是学生在学习过程中，难得的自我激励与自我管理的良好契机，为得到准确的测量结果或者实验结论而必须要有严谨态度与规范操作，同时树立安全规范责任意识，而实验的成功经验也将会更加激励学生主动学习与探究。例如在“探究晶体凝固前后温度变化的特点”时，学生因规范操作而发现海波过冷现象时的惊讶与困惑，进而通过查阅资料、咨询老师等学习活动得知过冷现象相关知识时的惊喜与自信，这次发现将有利于培养学生一丝不苟、实事求是的学习态度，有利于激发学生善于观察乐于思考的学习行为，有利于提升学生规范操作的安全责任意识。

四、撬起学生核心素养潜能的最小力——学生自主创新实验

新课程标准在“课程内容”部分新增一级主题“跨学科实践”，有学者称“跨学科实践”是“大单元”“大概念”教育理念的具体实践，是学科分类后引导学生用大视角认识世界的再度融合。通过“跨学科实践”的三个二级主题“物理学与日常生活”“物理学与工程实践”“物理学与社会发展”可知，“跨学科实践”是基于实践之上的学科融合，而不是把学科强行“拼凑”在一起，其核心指向仍是对学生专家思维的培养，具体实施就是真实问题导向下的具体实践，所以实践活动的设计开发将成为未来物理教师直面的挑战。

实践活动可以是基于教材的“规定实验”，同时可以挖掘高于教材的“应用实践”。根据“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，学生自主创新实验将成为突破“跨学科实践”难题的重要方式。相比于规定实验而言，学生自主创新实验的学习过程，全部是来自于学生对学习信息的输出，这样的学习过程，才是学习的真正意义所在。［7］费曼说：“反复地进行输出，使大脑多进行创造性的联想，我们对新知识的吸收和应用的能力会变得越来越强。”学以致用根植于中华民族传统文化，也是新课程标准中课程理念“以主题为线索，构建课程结构”的主要组成。“用”能实现学生对于知识的深入理解，“用”是学生“深度学习”的具体表现。当学生从看客转变为创客，再由创客转变为悟客；当学生有所悟有所思，又反过来有所创，反复交替，学生的核心素养将会螺旋上升。所以，学生自主创新实验不仅是规定实验的有效补充，更是让核心素养真正落地的重要途径。如果说新课标是达成核心素养目标的支点，“跨学科实践”是杠杆，那么学生自主创新实验可能是撬起学生核心素养潜能的最小力。

五、结束语

在中国特色社会主义进入新时代的历史方位下，物理教育人应把握时代机遇，坚持素养本位导向的物理教学，对照新课标重点挖掘实验教学的学科功能与育人价值，努力实践学生自主创新实验。