做中學(xué)：加強(qiáng)和改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的行動(dòng)研究

孫忠武 潘書朋

摘? ?要：加強(qiáng)和改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既是社會變革的需要，也是教學(xué)改革自身發(fā)展的必然選擇。實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作往深里走、往實(shí)里走，必須要把學(xué)生實(shí)踐能力的提高和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)作為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，以實(shí)踐活動(dòng)為中心，變革學(xué)習(xí)方式為著力點(diǎn)，創(chuàng)構(gòu)“做中學(xué)”框架體系，統(tǒng)整“做中學(xué)”內(nèi)容，建構(gòu)“做中學(xué)”策略。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);做中學(xué);學(xué)著做;自主做;合作做

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2020）9-0008-3

當(dāng)今世界科技進(jìn)步日新月異，相伴而行的是各國科學(xué)技術(shù)實(shí)力的競爭，而我國基礎(chǔ)教育最大的短板是學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神不強(qiáng)，這與我國所提出的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略還有較大的差距，著力培養(yǎng)實(shí)踐型、創(chuàng)新型人才成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然選擇。教育部日前印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》[1]（以下簡稱《實(shí)驗(yàn)教學(xué)意見》）是今后指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綱領(lǐng)性文件，《實(shí)驗(yàn)教學(xué)意見》的出臺積極回應(yīng)了科學(xué)教育多年的熱切期盼，順應(yīng)了深化科學(xué)教學(xué)改革、全面提高教育教學(xué)質(zhì)量的時(shí)代要求，對推進(jìn)育人方式改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)具有重要的推動(dòng)作用。

為了切實(shí)提升學(xué)生們的科研精神、動(dòng)手能力和創(chuàng)新思想，早在2001年，教育部和中國科協(xié)共同推出了科學(xué)教育改革項(xiàng)目（Hands-on Inquiry Based Learning）——“做中學(xué)”[2]，時(shí)任教育部副部長、中國工程院院士韋鈺教授任“做中學(xué)”項(xiàng)目組長?！白鲋袑W(xué)”這一教學(xué)改革項(xiàng)目的目標(biāo)是將青少年培養(yǎng)成具有良好科學(xué)素養(yǎng)的合格新時(shí)代青年，力圖把腦、心智和教育連接起來，全國幾十萬青少年參與了實(shí)驗(yàn)研究，該項(xiàng)目對青少年的科學(xué)啟蒙教育卓有成效。山東科學(xué)技術(shù)出版社編寫的義務(wù)教育教科書（五四學(xué)制）《物理》[3]設(shè)置了“做中學(xué)”欄目，其宗旨就是為了加強(qiáng)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，切實(shí)地使學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力得到長足提升。多年來，教育者們踐行課堂教學(xué)從“知識中心”轉(zhuǎn)為“活動(dòng)中心”，把實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容按照主題單元整合為“學(xué)著做”“自主做”“合作做”三個(gè)層面的“做中學(xué)”[3]，促成學(xué)生構(gòu)建科學(xué)觀念，經(jīng)歷科學(xué)探究，在對科學(xué)進(jìn)行探求的過程中，領(lǐng)悟科學(xué)探究的思想與方法，提升實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

1? ? 學(xué)著做——智慧復(fù)演，經(jīng)歷科學(xué)探究活動(dòng)

物理的定義是能夠反映對象的本質(zhì)屬性的，它是一種既定的思維形式，是客觀實(shí)在的事物的概括，使之于人腦中留下相關(guān)形象的傳授方式。但現(xiàn)今的物理概念教學(xué)，對概念的建立大多是照本宣科地搬用定義，物理規(guī)律教學(xué)往往都忽略知識形成的過程，導(dǎo)致表達(dá)式的推理過程會存在一些邏輯上的錯(cuò)誤或誤解。也就是說，我們對學(xué)科的內(nèi)在機(jī)理大多還處在特定情況下的使用層面，卻對學(xué)科所蘊(yùn)含的思維方式和探求過程的學(xué)習(xí)方面沒有加以關(guān)注，也更不用說對學(xué)科內(nèi)在機(jī)理的理解了?？茖W(xué)過程和思維方法屬于程序性知識，一般的語言形式無法表達(dá)出清晰的概念，科學(xué)方法的學(xué)習(xí)不是從“定義”“表達(dá)式”起步的，而應(yīng)該從客觀實(shí)在的事物出發(fā)尋求學(xué)習(xí)的突破口，讓學(xué)生在解決模擬實(shí)際情境下出現(xiàn)的問題中循序漸進(jìn)地形成系統(tǒng)的概念。美國著名教育心理學(xué)家加涅把這個(gè)定義為“智慧技能”，他認(rèn)為“智慧技能”是我們思考一個(gè)問題如何解決的技能。由此可見，“做中學(xué)”就是學(xué)習(xí)這類程序性知識的最好辦法。

《實(shí)驗(yàn)教學(xué)意見》明確要求中小學(xué)要開展好基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，其核心要義是讓學(xué)生像科學(xué)家一樣進(jìn)行深度思考，經(jīng)歷科學(xué)探究活動(dòng)——“學(xué)著做”。讓學(xué)生經(jīng)歷人類知識的生產(chǎn)過程，在過程中感悟、體驗(yàn)人類知識建構(gòu)的智慧，繼而重新建構(gòu)自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)?！皩W(xué)著做”的素材源從教材中選擇，涵蓋基本操作類、探究類和測定類?；静僮黝惒捎谩澳康呐c要求、儀器與器材、操作與實(shí)踐、交流與評估”四個(gè)模塊設(shè)計(jì)組織學(xué)習(xí)活動(dòng)[3]，側(cè)重引領(lǐng)學(xué)生觀察常規(guī)儀器的構(gòu)造，了解其使用規(guī)則，針對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中存在的困難和出現(xiàn)的問題進(jìn)行思考反饋。探究類采用“提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析論證、交流評估”六個(gè)模塊設(shè)計(jì)組織學(xué)習(xí)活動(dòng)[4]，創(chuàng)設(shè)基于現(xiàn)實(shí)的真實(shí)情境引導(dǎo)學(xué)生提出有思維度的優(yōu)質(zhì)問題，并進(jìn)行猜想與假設(shè)，通過有步驟的分析和探求過程，使所有與行動(dòng)相關(guān)的探尋能力得到切實(shí)提高，這不僅能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的科學(xué)探尋任務(wù)，而且探求的過程也會更深入、細(xì)致，能夠有效地提高學(xué)生的科學(xué)動(dòng)手能力[5]。測定類采用“目的與要求、原理與方法、儀器與器材、操作與實(shí)踐、分析與論證、交流與評估”六個(gè)模塊設(shè)計(jì)組織學(xué)習(xí)活動(dòng)[6]，測定類實(shí)驗(yàn)屬于知識的應(yīng)用，對實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行科學(xué)、規(guī)范地描述，對實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)、具體地說明，給出測量實(shí)驗(yàn)的具體操作過程，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出科學(xué)的分析與歸納，針對在測量過程中存在的主要困難和操作出現(xiàn)的具體問題進(jìn)行反思、梳理。

2? ? 自主做——反思遷移，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式和內(nèi)容上要突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的框架，將實(shí)踐操作、情境體驗(yàn)和親身感悟等實(shí)踐性活動(dòng)都納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，扎實(shí)推進(jìn)“自主做”，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和物理觀念在自主的實(shí)踐性活動(dòng)中形成。“自主做”是從思維的起點(diǎn)（發(fā)現(xiàn)并提出問題）入手，在動(dòng)手實(shí)踐中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，因?yàn)閷W(xué)生總是帶著一定的“前概念”進(jìn)行新的學(xué)習(xí)，這對學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響[7]。如果學(xué)生能夠通過自己的思考去完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，那就意味著學(xué)生有能力獨(dú)自進(jìn)行分析，知道具體實(shí)驗(yàn)中要選什么樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，要如何設(shè)計(jì)操作步驟，教師在實(shí)驗(yàn)中只充當(dāng)引導(dǎo)者、提醒者和保護(hù)者的作用[8]。通過學(xué)生自選器材，動(dòng)手操作，實(shí)踐感知，深度思維，反思遷移，從而更好地揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)和物理規(guī)律的特征，促成科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化。

學(xué)生對自主實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知需求、對探究材料的獲取難度、對物理知識的理解深度、對物理探究的把握程度、對創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力等是制約開展“自主做”的主要因素。因此，“自主做”的實(shí)驗(yàn)素材要依據(jù)探究目標(biāo)、探究問題、教材內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)條件等因素進(jìn)行選擇。以“小實(shí)驗(yàn)、小制作、小創(chuàng)造”等為主要方式組織內(nèi)容是比較有效的，這種方式貼近學(xué)生生活，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)?！叭　睂?shí)驗(yàn)內(nèi)容要清晰地指明目的與要求，力求簡易、安全、可操作，方便學(xué)生充分利用身邊的物品進(jìn)行制作，踐行“身邊的物品做實(shí)驗(yàn)”的理念。每一個(gè)“自主做”采用“你準(zhǔn)備好了嗎、儀器與器材、操作與實(shí)踐、交流與評估”四個(gè)模塊進(jìn)行素材的選擇與學(xué)習(xí)活動(dòng)的程序性設(shè)計(jì)[9]。創(chuàng)設(shè)一定的生活情境，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)操作的具體步驟，以及注意的環(huán)節(jié)和具體問題。另外給學(xué)生一定思維度的問題，便于學(xué)生在深度思考中進(jìn)行實(shí)踐操作，并針對問題及時(shí)改進(jìn)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。通過“自主做”，學(xué)生能夠有效地學(xué)習(xí)和掌握物理學(xué)的基礎(chǔ)知識與基本技能，并能將其運(yùn)用于實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的社會實(shí)踐能力，這不僅為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)、生活和工作打下基礎(chǔ)，同時(shí)也能讓學(xué)生樹立將科學(xué)知識應(yīng)用于社會、服務(wù)于人類的遠(yuǎn)大理想。

3? ? 合作做——思維對話，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力

長期以來，物理教學(xué)執(zhí)迷于“講”，殊不知這種越俎代庖的做法無法使學(xué)生體驗(yàn)完整的問題解決過程，嚴(yán)重制約學(xué)生的發(fā)展，不利于提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)一定數(shù)量的合作創(chuàng)新類專題項(xiàng)目，讓學(xué)生圍繞這些專題，查閱資料、調(diào)查探究、實(shí)驗(yàn)實(shí)證、案例分析、主題研討，感受合作、創(chuàng)造學(xué)習(xí)的過程與實(shí)效，感受創(chuàng)造的力量?！昂献髯觥本唧w實(shí)施策略涵蓋如下幾個(gè)方面：一是策劃活動(dòng)、確定主題?！昂献髯觥敝黝}的確立是項(xiàng)目化合作式學(xué)習(xí)的靈魂，“正確選題”是“合作做”成功的基石。在主題確定階段，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)自己感興趣的問題，通過討論、交流確定活動(dòng)主題。二是選題策劃、制訂方案，根據(jù)主題思路，引導(dǎo)學(xué)生從不同視角生成適合他們進(jìn)行探究的活動(dòng)方案。三是自主探究、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，學(xué)生以個(gè)體或小組為單位組織開展綜合實(shí)踐活動(dòng)，主要形式有實(shí)地考察、搜索資料、分析材料、實(shí)踐操作等，其中一個(gè)主要的活動(dòng)場所就是家庭，學(xué)生在家里可以利用簡易器材自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手操作。四是展示交流、科學(xué)評價(jià)，學(xué)生以各種方式展示交流活動(dòng)成果，教師對于學(xué)生的展示交流給予客觀公正的評價(jià)，同時(shí)一定要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的安全性。五是反思改進(jìn)、拓展延伸，學(xué)生對自己在實(shí)踐活動(dòng)中的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)、反思，撰寫活動(dòng)總結(jié)。教師通過創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情境、布置課外作業(yè)等形式將學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)引向深入。

每一個(gè)學(xué)生都是一個(gè)積極、主動(dòng)、獨(dú)立的生命體，我們不僅要關(guān)注學(xué)生的高認(rèn)知，還要關(guān)注學(xué)生的高投入情感，關(guān)注學(xué)生對于知識習(xí)得的過程，要把研究的興奮點(diǎn)從“教師如何教”調(diào)整到“學(xué)生如何學(xué)”上，讓師生共同經(jīng)歷一場“立德樹人”的智慧之旅，旅程的目標(biāo)是讓學(xué)生能夠積極、充分、靈活地運(yùn)用所學(xué)知識去理解世界、解決問題、學(xué)以致用，并獲得人格的健全和精神的成長。我們的物理學(xué)科教學(xué)應(yīng)在新時(shí)代背景下重新思考其教學(xué)本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建科學(xué)觀念體系、發(fā)展科學(xué)思維、掌握科學(xué)探究方法、提升科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。要以物理知識原有的形成過程作為設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的依據(jù)，架起核心素養(yǎng)與教學(xué)實(shí)踐連接的橋梁。通過“做中學(xué)”帶領(lǐng)學(xué)生一起回溯概念定義的過程，親歷規(guī)律探究的過程，體驗(yàn)問題解決的過程，實(shí)現(xiàn)物理知識傳授與核心素養(yǎng)發(fā)展的深度融合。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯? ? 趙保鋼）