繆于清

摘? ?要：由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)困難，以致于現(xiàn)實(shí)中的學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)出現(xiàn)諸多誤區(qū)，科學(xué)探究情感嚴(yán)重缺失，與物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)背道而馳。只有讓真實(shí)體驗(yàn)回歸物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)本源，才能真正落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);體驗(yàn);策略;質(zhì)疑;科學(xué)思維

新課程改革以來(lái)，很多教師從實(shí)驗(yàn)著手，取得了很好經(jīng)驗(yàn)，但同時(shí)也暴露出一些新的問(wèn)題，以至于如今的中學(xué)物理讓許多學(xué)生深感畏懼，雖有諸多因素，但也有源于基礎(chǔ)教育階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原因。新一輪課改提出教育應(yīng)關(guān)注核心素養(yǎng)，物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”4個(gè)方面?；诤诵乃仞B(yǎng)導(dǎo)向的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求注重科學(xué)研究方法的應(yīng)用、關(guān)注學(xué)生真實(shí)的情感體驗(yàn)、借助原始物理問(wèn)題培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和意識(shí)[ 1 ]。然而，現(xiàn)實(shí)教學(xué)過(guò)程中許多老師僅在“三考”試題（高考、會(huì)考、中考）導(dǎo)向下進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由此出現(xiàn)的諸多實(shí)驗(yàn)教學(xué)誤區(qū)，忽略了真實(shí)體驗(yàn)，很難喚醒學(xué)生的質(zhì)疑意識(shí)，這與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)背道而馳。筆者根據(jù)福建省教育科學(xué)十三五規(guī)劃立項(xiàng)課題《基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)研究》研究體會(huì)，以自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，闡述讓真實(shí)體驗(yàn)回歸物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)常態(tài)的教學(xué)主張。

1? 真實(shí)體驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的本質(zhì)要求

物理學(xué)基于觀察與實(shí)驗(yàn)，建構(gòu)物理模型，應(yīng)用數(shù)學(xué)等工具，通過(guò)科學(xué)推理和論證，形成系統(tǒng)的研究方法和理論體系[ 2 ]。所以，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本任務(wù)是要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，體會(huì)科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。體驗(yàn)是問(wèn)題生成的基礎(chǔ)，因?yàn)橹挥姓鎸?shí)體驗(yàn)，才有可能使學(xué)生產(chǎn)生質(zhì)疑直至想辦法排除質(zhì)疑，進(jìn)而生成一些有價(jià)值的問(wèn)題。愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)“提出問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要”，學(xué)生能提出“新”的問(wèn)題屬于主動(dòng)行為[ 3 ]，能提出問(wèn)題才利于培養(yǎng)科學(xué)思維，可以說(shuō)“體驗(yàn)是科學(xué)思維的基石”。比如：伽利略就非常重視真實(shí)體驗(yàn)，在體驗(yàn)過(guò)程中逐漸養(yǎng)成了科學(xué)思維習(xí)慣。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的本質(zhì)要求應(yīng)該讓學(xué)生有真實(shí)體驗(yàn)，這是培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、答疑、創(chuàng)新能力的最有效途徑！

2? 缺乏真實(shí)體驗(yàn)的當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)常見(jiàn)現(xiàn)象

當(dāng)前學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)出現(xiàn)了諸多怪象：黑板實(shí)驗(yàn)、軟件實(shí)驗(yàn)、試題實(shí)驗(yàn)、口耳實(shí)驗(yàn)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是直接在黑板上講實(shí)驗(yàn)代替了實(shí)驗(yàn)教學(xué);利用課件或視頻演示實(shí)驗(yàn)代替了實(shí)驗(yàn)體驗(yàn);教師編制了大量實(shí)驗(yàn)試題，讓學(xué)生用筆“做實(shí)驗(yàn)”;教師口頭講，學(xué)生聽(tīng)后依依葫蘆畫(huà)瓢過(guò)一遍。

以自由落體運(yùn)動(dòng)這一課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，有的教師只在黑板講“毛錢(qián)管抽氣實(shí)驗(yàn)”而不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生壓根沒(méi)有觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根本體驗(yàn)不到實(shí)驗(yàn)樂(lè)趣;也有的教師只用教學(xué)軟件代替實(shí)驗(yàn)，讓原本真實(shí)的科學(xué)，卻讓學(xué)生生疑;有的老師不但沒(méi)有讓學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)，還因應(yīng)試而給學(xué)生大量實(shí)驗(yàn)試題，讓學(xué)生只具有筆尖上的假技能 ，嚴(yán)重挫傷了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的積極性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程情感因素嚴(yán)重丟失，學(xué)生便失去興趣和探索的欲望，嚴(yán)重抹殺學(xué)生的創(chuàng)造力。

當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的諸多怪象好比一個(gè)個(gè)教學(xué)毒瘤，在青年教師當(dāng)中擴(kuò)散、蔓延，大有愈演愈烈之勢(shì)。若不重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的育人價(jià)值，從小處看，是坑害了一屆學(xué)生，從大處說(shuō)就是斷送國(guó)家未來(lái)，讓真實(shí)體驗(yàn)回歸物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)常態(tài)刻不容緩。

3? 真實(shí)情感體驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的需要

有哲人說(shuō)過(guò)：幸虧有了物理學(xué)和天文學(xué)，西方文明得以從迷信中被拯救回來(lái)。回眸伽利略對(duì)力學(xué)和望遠(yuǎn)鏡的研究證明，真相應(yīng)該從對(duì)自然的觀察中獲得，而不是在古老的著作中尋找，而且其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究過(guò)程等真實(shí)體驗(yàn)的育人價(jià)值不可低估。

例如，物理學(xué)史“伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律探究的回眸”的教學(xué)片段，許多老師對(duì)此只作介紹性的講授，忽略了讓學(xué)生“體驗(yàn)挫折”與“體驗(yàn)成功”的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)過(guò)程之育人價(jià)值，失去了一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生如何克服困難，獲得成功感，繼而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等物理學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)的絕好契機(jī)。筆者在上這節(jié)課時(shí)，進(jìn)行了體驗(yàn)挫折設(shè)計(jì)（如圖1：體驗(yàn)挫折），感受頗深。模擬實(shí)驗(yàn)器材困難條件下，要求學(xué)生用直接測(cè)下落位移與時(shí)間辦法驗(yàn)證“落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)”。提供每一桌同學(xué)一小球、刻度尺及秒表，讓學(xué)生先體驗(yàn)測(cè)量小球下落時(shí)間t，研究小球下落位移與時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果由于下落時(shí)間太短，雖有測(cè)量器材卻無(wú)法測(cè)量，讓學(xué)生“體驗(yàn)挫折”，激發(fā)了他們思維，發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生會(huì)站到凳子上以延長(zhǎng)時(shí)間，但也以失敗告終。接著順著學(xué)生的思維，先肯定那些站到凳子上以延長(zhǎng)時(shí)間便于測(cè)量的做法，再引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)測(cè)量斜面上小球下滑時(shí)間，學(xué)生就能頓悟到用斜面沖淡重力的辦法會(huì)延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間。緊接著進(jìn)行體驗(yàn)成功設(shè)計(jì)（如圖2：體驗(yàn)成功），展示一根特長(zhǎng)鋁合金材料（六米左右），現(xiàn)場(chǎng)模擬當(dāng)年伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)，同時(shí)用機(jī)械音樂(lè)節(jié)拍器模擬滴水法計(jì)時(shí)，利用電子表格進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。當(dāng)場(chǎng)邀請(qǐng)2-3位

學(xué)生協(xié)助，師生共同研究不同斜面傾角情況下的比值，并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析（如圖3：數(shù)據(jù)分析），真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定讓學(xué)生心服口服，他們驚奇發(fā)現(xiàn)誤差允許范圍內(nèi)（取一定有效數(shù)字）比值確為一個(gè)常數(shù);合理外推到傾角為90度時(shí)，得出“自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)”的結(jié)論便順理成章了。本教學(xué)片段中，設(shè)計(jì)真實(shí)體驗(yàn)，讓學(xué)生經(jīng)歷挫折與成功情感體驗(yàn)，育人價(jià)值是顯著的。

歷史上伽利略這個(gè)“沖淡重力”斜面實(shí)驗(yàn)曾被著名的英國(guó)《物理世界》雜志評(píng)為“物理學(xué)史上最美麗的十大實(shí)驗(yàn)”之一，重現(xiàn)與體驗(yàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)意義重大，學(xué)生先體驗(yàn)了挫折，必然激發(fā)他們轉(zhuǎn)換思維;采取科學(xué)方法后，繼而體驗(yàn)成功感。顯然，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程具有真實(shí)的情感體驗(yàn)，對(duì)學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感意義突顯，不僅在物理觀念方面促進(jìn)了學(xué)生對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握，也對(duì)學(xué)生批判精神、質(zhì)疑精神等科學(xué)態(tài)度與情感的培養(yǎng)有益[ 4 ]。所以，物理學(xué)科教育應(yīng)特別重視實(shí)驗(yàn)真實(shí)體驗(yàn)，這是激發(fā)實(shí)驗(yàn)情感，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的需要。

4? 真實(shí)策略體驗(yàn)是培養(yǎng)科學(xué)思維方法的需要

俗話說(shuō)：教學(xué)有法，教無(wú)定法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意科學(xué)方法滲透時(shí)機(jī)，重視策略體驗(yàn)，考慮合理的實(shí)驗(yàn)步驟安排，提醒學(xué)生應(yīng)注意觀察何處？有什么能說(shuō)明問(wèn)題的現(xiàn)象？應(yīng)記錄哪些有價(jià)值的東西？怎么觀察比較？物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中真實(shí)的策略體驗(yàn)特別重要，這是提升教學(xué)效果、培養(yǎng)科學(xué)思維方法的需要。

如：在自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“毛錢(qián)管”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，很多教師僅以課件演示代替實(shí)驗(yàn)，或僅有一套實(shí)驗(yàn)器材演示，卻沒(méi)有注意演示策略，學(xué)生因無(wú)法體驗(yàn)對(duì)比，教學(xué)效果很差。若重視讓學(xué)生策略體驗(yàn)，則教學(xué)效果可能大為改觀，注意到控制變量等科學(xué)方法的滲透，準(zhǔn)備A、B、C同規(guī)格的 “毛錢(qián)管”，分三個(gè)步驟進(jìn)行。第一步，走到學(xué)生中間去演示沒(méi)有抽氣的“毛錢(qián)管”A、B，讓學(xué)生觀察毛錢(qián)下落快慢情況;第二步，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)B抽氣，將抽走一部分空氣后的“毛錢(qián)管”B與A再并排演示（滲透控制變量法），讓學(xué)生觀察到抽氣后的毛錢(qián)下落快慢接近的情況;第三步是讓現(xiàn)場(chǎng)抽去更多的空氣的“毛錢(qián)管”C與B并排演示，讓學(xué)生觀察抽更多空氣后的“毛錢(qián)管”C比B中的毛錢(qián)下落快慢更接近的情況;第四步引導(dǎo)學(xué)生思考：假設(shè)能抽成真空的“毛錢(qián)管”D進(jìn)行演示，可以看到什么現(xiàn)象？順應(yīng)學(xué)生的思維，給時(shí)間讓學(xué)生充分思考。在學(xué)生作出猜想后，再利用信息技術(shù)輔助教學(xué)，這樣才能收到更好的教學(xué)效果。

真實(shí)體驗(yàn)應(yīng)講究策略，實(shí)驗(yàn)教學(xué)絕非是教師講學(xué)生看或簡(jiǎn)單地讓學(xué)生依葫蘆畫(huà)瓢，應(yīng)充分考慮到科學(xué)方法的滲透時(shí)機(jī)，教學(xué)互動(dòng)過(guò)程中及時(shí)肯定學(xué)生的合理思考，順應(yīng)學(xué)生思路，科學(xué)引導(dǎo)，才利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

5? 真實(shí)親身體驗(yàn)是探究物理現(xiàn)象本源的需要

物理學(xué)以物為本，是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，又是一門(mén)嚴(yán)密的理論科學(xué)，所以應(yīng)認(rèn)真合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的不用演示實(shí)驗(yàn)替代，以促使學(xué)生感悟如何求真求實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生刨根問(wèn)底意識(shí)，在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)一步學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟物理核心理論的精準(zhǔn)表達(dá)與物理方法，可以說(shuō)探究物理現(xiàn)象本源離不開(kāi)人的真實(shí)親身體驗(yàn)。

例如，在自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有個(gè)學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)堪稱經(jīng)典：兩塊同樣規(guī)格的紙片，先將一塊揉成團(tuán)與另一塊置于同一高度處同時(shí)下落，觀察現(xiàn)象。很明顯，學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)后就很容易感覺(jué)到體積大小是影響落地快慢的原因，如果僅僅停留于此體驗(yàn)就很可惜了。如果繼而提出問(wèn)題：為何體積不同落地會(huì)出現(xiàn)快慢？教師可以通過(guò)動(dòng)作演示來(lái)啟迪學(xué)生，學(xué)生通過(guò)思考互動(dòng)討論，設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生悟到體積不同而造成落地快慢的深層原因才更有價(jià)值，這里就潛藏著培養(yǎng)學(xué)生有刨根問(wèn)底意識(shí)的影子。在師生互動(dòng)過(guò)程中自然生成更有價(jià)值的問(wèn)題，逐步引導(dǎo)學(xué)生思考深層問(wèn)題，注重回歸科學(xué)探索本源，必然促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ嵘?/p>

指南針發(fā)明使用幾千年，電磁學(xué)卻為什么沒(méi)有在中國(guó)誕生？不禁想起著名的李約瑟（Joseph Needham）難題與錢(qián)學(xué)森之問(wèn)，這雖然涉及諸多因素，但仔細(xì)一想，我們的基礎(chǔ)教育階段在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人方面是否過(guò)于急迫，只樂(lè)于被動(dòng)接受，而忽略主動(dòng)探索現(xiàn)象本源，忽略實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中真實(shí)體驗(yàn)的育人價(jià)值呢？

體驗(yàn)是科學(xué)思維的基礎(chǔ)，有的體驗(yàn)可能只是隨堂微小實(shí)驗(yàn)即可完成;有的雖然課堂暫時(shí)無(wú)法體驗(yàn)，但可以布置任務(wù)課后體驗(yàn)觀察。我們只有在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重視真實(shí)體驗(yàn)，才能促使學(xué)生在日常生活體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。培養(yǎng)質(zhì)疑習(xí)慣，以喚醒學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，有質(zhì)疑才有可能提出合理的假設(shè)，甚至創(chuàng)新。因此，只有讓體驗(yàn)回歸物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)常態(tài)，才談得上滲透研究方法、培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，這是物理學(xué)科教育的特殊使命所在。

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