建構知識 提升能力 培育素養(yǎng)
——高中物理實驗深度教學芻議

楊鳳樓

（江蘇省江陰高級中學，江蘇江陰 214400）

引言

在教育領域落實《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》、推進教育綜合改革之際，物理實驗教學如何適應改革新趨勢，實現(xiàn)“建構知識、提升能力、培育素養(yǎng)”的價值追求呢？筆者認為，轉變物理實驗課堂教學形態(tài)與教學方式，實行深度教學是必然之選。

深度教學不是追求教學內容的深度、難度和廣度，也不是簡單追求課堂教學的高效性，而是超越表面現(xiàn)象和表層符號的教學，是意義教學、邏輯教學和反思教學相統(tǒng)一的教學，是注重學生知識建構、能力提升和素質培養(yǎng)的教學，即深度教學是基于學科的核心概念與關鍵內容的理解，遵循學科的思維方法與思想價值的教學；是堅持以生為本，是教師與學生的關系重心最大可能向學生傾斜的教學；是以學生的學習狀態(tài)和心智發(fā)展水平為主要形態(tài)的教學；是引導學生體悟知識的文化意義與現(xiàn)實意義，促進其展開豐富而開放的思考，打造其精神世界的教學。

筆者認為，根據(jù)深度教學的概念及內涵，在高中物理實驗教學中實行深度教學，達成“建構知識、提升能力、培育素養(yǎng)”的價值追求，就應該站在學生的角度，依據(jù)學生將要去哪兒、怎么去、到了哪三個問題來設定。

一、去哪兒：緊抓核心概念，引導建構知識平臺

去哪兒，是對學生某節(jié)實驗課收獲的期許。通過深度教學，學生有何成長，集中體現(xiàn)在教學目標和內容的選擇上。傳統(tǒng)的物理實驗教學，往往著眼于教師課上知識講解的完整度，著眼于學生課后習題的達成度，以教師的活動為中心，以習題的解答為追求，反映了物理實驗教學的霸權性和功利性，造成物理實驗教學教師教得辛苦、學生學得辛苦的“雙輸”局面。

如何將物理實驗教學從“雙輸”變?yōu)椤半p贏”呢？緊緊圍繞核心概念展開的深度教學是必然之選。所謂核心概念，美國課程專家里克森認為，是居于學科中心，具有持久價值和遷移價值的關鍵性概念、原理或者方法。核心概念的講解和傳授應該是物理實驗教學的重中之重。教師通過學習核心概念，這樣不僅引導學生體悟知識的文化意義，還關注知識的現(xiàn)實意義，幫助學生喚醒前置知識，構建新的知識網(wǎng)絡和知識平臺[1]。

例如，“實驗：驗證動量守恒定律”的核心概念，就是找出作用之前與作用之后系統(tǒng)的總動量，兩者進行比較得出結論。學生已經(jīng)知曉實驗中涉及的平拋運動、長度測量等知識，所以這些知識不是本節(jié)的重點，教師應該圍繞尋找作用之前與作用之后動量這個核心展開，去設計實驗、選擇器材、操作實驗、測量數(shù)據(jù)、得出結論。通過本節(jié)實驗教學，學生掌握了驗證機械守恒所需要尋找的核心知識點。在遇到氣墊導軌、單擺等模型時，也能輕松入手。

又如，“實驗：用油膜法估測分子的大小”的核心概念，就是通過測量較大量來研究較小量的方法。理解了這個核心概念，就很容易理解實驗中為什么要讓油酸與酒精混合；為什么要測1ml 混合溶液的滴數(shù)；為什么要將一滴混合溶液在平靜水面充分展開。同時，這種測量方法有利于培養(yǎng)學生的科學思維能力，深化學生對微觀世界的認識，培養(yǎng)學生的實驗技能和技巧。

再如，“實驗：驗證機械能守恒定律”的核心概念，就是驗證重力勢能的減小量是否等于動能的增加量。所以，整個實驗的設計就應該圍繞如何尋找重力勢能的減小量和動能的增加量展開教學。尋找重力勢能的減少量關鍵在于找出物體下降的高度；尋找動能的增大量關鍵在于求出初末位置的速度。抓住了核心概念，也就抓住了實驗設計、操作的關鍵點；學生不僅能設計實驗，同時也明白這樣設計的原理，從而真正提升學生的物理素養(yǎng)和實驗能力。在所給器材發(fā)生變化時，如果沒有提供紙帶和電源，但提供光電門，那么如何進行此實驗操作呢？抓住此實驗的核心概念，即驗證重力勢能的減小量是否等于動能的增加量。實驗照樣可以通過上下兩個光電門，測出兩個光電門的距離，從而得出重力勢能的減少量；然后利用小球直徑和通過光電門的時間，可以算出小球速度和動能增加量，從而驗證機械能守恒定律。

二、怎么去：注重能力培養(yǎng)，創(chuàng)建提升能力機會

怎么去，是深度教學程序的預設與教學方法的采選，即用哪些適宜的方法開展深度教學?！敖虒W有法、教無定法、貴在得法”，教師的教法影響著學生的學法。深度教學的設計，其核心必定是促進學生進行深度學習。物理實驗深度教學的設計與教法的采選，應圍繞實驗培養(yǎng)的四種能力展開，即觀察能力、探究能力、操作能力、分析能力。這四種能力的培養(yǎng)，在高中物理實驗教學最主要的兩種形式——演示實驗和分組實驗中各有側重。

演示實驗是指表演性示范實驗，教師作為實驗操作者，學生作為觀察者。教師通過操作實驗驗證講授內容的正確性，或者通過實驗現(xiàn)象，拋出疑問，引發(fā)學生進行思考。學生則通過觀察實驗現(xiàn)象、思考實驗過程，來掌握物理概念、分析物理規(guī)律。

演示實驗是培養(yǎng)學生觀察能力和分析能力的重要載體。在演示實驗深度教學中，教師應遵循“簡化實驗裝置、突出關鍵步驟、展現(xiàn)實驗現(xiàn)象、留足思考時間”這四個基本原則。結構簡單、操作簡便的演示實驗能夠突出關鍵步驟，便于學生快速、清晰地觀察實驗重點。在觀察和體驗現(xiàn)象后，學生會自然而然地產生疑問，便會主動去探尋物理規(guī)律及原理。在學生思考和分析實驗現(xiàn)象的過程中，教師要充分信任學生，不要追求所謂的“進度”而忙于給出“標準答案”，要耐心等待。學生思考的時間就是培養(yǎng)其分析能力的時間，即使分析是錯誤的，也是一次很好的糾正機會。留足時間讓學生思考，也會反過來促使學生下次觀察實驗時更加認真，從而提升其觀察能力[2]。

分組實驗是在教師給出實驗目的、講解實驗原理和提出實驗要求后，學生以小組為單位，自行設計實驗方案，選擇合適的實驗器材，自主進行實驗操作，通過觀察、探索、分析未知的物理現(xiàn)象，并得出實驗結果的一種實驗教學形式。分組實驗相比演示實驗，對學生能力的培養(yǎng)更加全面，要求也更高，特別是對探究能力和操作能力的培養(yǎng)，是演示實驗不能比擬的。不給出明確任務的實驗不能稱之為探究實驗。

在分組實驗前，教師應明確實驗的目的，根據(jù)學生在實驗操作能力上的差異合理地分組，以便達到最佳的實驗效果。有些學生觀察能力強，但操作能力弱，這些學生就適合與操作能力強的學生組成一組。合理分組能達到互幫互學、優(yōu)勢互補、全面提高實驗質量的目的。教師為每組學生提供的實驗器材應該多樣化，讓學生在設計實驗時，有更加廣闊的思路，充分發(fā)揮其探究能力，打開其學習思維。對于實驗結果，學生應實事求是，不能偽造和造假，對于錯誤的結果，要理性分析錯誤存在的原因，改進實驗設計，從而達到對此實驗更加深刻的理解。對于實驗結果與期望結果有所偏差，即存在較大誤差的，學生應分析誤差存在的原因，優(yōu)化實驗結構，追求更好的實驗方法與技巧。

三、到了哪：堅持全面評價，給予啟迪智慧反思

到了哪，是對深度教學練習的策劃與評價的運用，是對學生學習情況的了解和把握，也是對教學效果的檢測，同時也是對教和學查缺補漏的環(huán)節(jié)設計，對推進深度教學有重要作用。

對物理實驗教學的練習及評價，不能僅停留在作業(yè)層面，不能出現(xiàn)物理實驗“講起來重要、教起來將要、考起來不要”的尷尬局面。所謂“講起來重要”，就是師生都清醒地認識到物理是一門實驗科學，是建立在實驗基礎上的，很多物理規(guī)律需要通過實驗去驗證，很多物理結論需要通過實驗去證明，沒有實驗的物理教學是缺少靈魂的。“教起來將要”，就是在物理教學過程中，沒有體現(xiàn)實驗的基礎性和決定性地位，只是根據(jù)考試大綱需要進行教學，考試大綱沒有列出的，教師在上課幾乎不講，沒有從培養(yǎng)學生的物理素養(yǎng)出發(fā)來思考物理教學，而是從考試需要出發(fā)來決定物理教學。所謂“考起來不要”，就是在完成實驗作業(yè)和考試實驗題目時，不需要實驗操作的實際經(jīng)驗，不考查學生實驗操作的能力，實驗的考查和評價與其他知識點沒有差異、沒有體現(xiàn)實驗的特色。在高中學業(yè)水平測試中，納入實驗操作過關測試，應該是物理實驗教學評價改革的一個重要方向。

實驗評價應看設計思路、操作流程、數(shù)據(jù)處理、結論分析等方面，期望通過實際的實驗操作，使物理實驗評價不再窄化為試題作業(yè)，而是能真正體現(xiàn)學生的觀察能力、探究能力、動手能力和分析能力，體現(xiàn)實驗教學的獨特魅力。同時，對物理教師的實驗教學評價也就有了新的參考，促進教師在開展實驗教學時真正去“做實驗”而不是“講實驗”[3]。

結語

著名的捷克教育家夸美紐斯在他的《大教學論》一書的扉頁上寫道：“尋求并找出一種教學的方法，使教員因此可以少教，但是學生可以多學；使學校因此可以少些喧囂、厭惡和無益的勞苦，多些閑暇、快樂和堅實的進步?！鄙疃冉虒W對物理實驗教學而言，就是這樣的一種教學方法，它會讓學生接受實驗、樂于實驗、享受實驗。