高中物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的思考與實(shí)踐

劉旭 于偉平

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》中提出：“堅(jiān)持以人為本，全面實(shí)施素質(zhì)教育是教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略主題，核心是解決好培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人的重大問(wèn)題。”《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》中提出了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)方面，即“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。在高中物理教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施對(duì)培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人以及落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)起著重要的作用。

2016年，遼寧省普通高中物理學(xué)科課程基地建設(shè)工作啟動(dòng)，2017年，葫蘆島市高中物理學(xué)科被確定為首批課程建設(shè)基地。葫蘆島市教育行政部門(mén)高度重視，各校領(lǐng)導(dǎo)全力支持，全體高中物理教師積極參與，投身于課程建設(shè)的改革實(shí)踐中。我們尋找到了長(zhǎng)期以來(lái)困擾物理實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題，并以解決問(wèn)題為突破口，從課程團(tuán)隊(duì)構(gòu)建、課程體系完善、課程內(nèi)容及培養(yǎng)目標(biāo)確立以及分層次教學(xué)策略的改革等多方面做了大量研究與實(shí)踐工作，取得了顯著的成效。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的內(nèi)容

在課程建設(shè)的過(guò)程中，我們首先思考的就是課程建設(shè)的內(nèi)容。我們從三個(gè)主要方面來(lái)確立、豐富和完善課程建設(shè)的內(nèi)容。第一個(gè)方面是課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)，優(yōu)秀的課程團(tuán)隊(duì)是保障課程建設(shè)順利開(kāi)展的先決條件，我們建設(shè)了層次多元、具有科學(xué)性的課程團(tuán)隊(duì);第二個(gè)方面是課程體系建設(shè)，建立合理的課程體系是完成高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，我們通過(guò)思考與實(shí)踐，完善了課程體系;第三個(gè)方面是教學(xué)內(nèi)容及培養(yǎng)目標(biāo)建設(shè)，我們依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，設(shè)置了合理的教學(xué)內(nèi)容和明晰的培養(yǎng)目標(biāo)。

（一）課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)

我們的課程團(tuán)隊(duì)以理論教師、實(shí)驗(yàn)教師（含實(shí)驗(yàn)員）為主，各校教學(xué)主管領(lǐng)導(dǎo)參與，從各個(gè)學(xué)校中聘請(qǐng)業(yè)務(wù)能力強(qiáng)、觀念新、工作靈活的信息技術(shù)教師來(lái)做網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的指導(dǎo)，形成了職責(zé)明確，搭配合理的高中物理實(shí)驗(yàn)課程團(tuán)隊(duì)。（如圖1）。

在我們的團(tuán)隊(duì)中，理論教師和實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍實(shí)力雄厚，有正高級(jí)教師1名，特級(jí)教師2名，省名師1名，省學(xué)科帶頭人1名，省骨干教師4名，市名師2名，市骨干教師28名。理論教師和實(shí)驗(yàn)教師主要負(fù)責(zé)五個(gè)方面的內(nèi)容：課程內(nèi)容的選擇與設(shè)置;課程目標(biāo)的確立;教學(xué)模式的構(gòu)建;課程資源的開(kāi)發(fā);實(shí)驗(yàn)教材的編制。理論教師和實(shí)驗(yàn)教師既是課程的建設(shè)者，又是課程內(nèi)容的實(shí)施者。

（二）課程體系建設(shè)

建立合理的課程體系是完成高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)。課程團(tuán)隊(duì)按照《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的要求，針對(duì)教材上的所有實(shí)驗(yàn)都進(jìn)行了整體的研究和規(guī)劃，建立了以高中物理學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)、高中物理演示實(shí)驗(yàn)為主的課程體系（見(jiàn)圖2）。其中，高中物理學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)包括：必修課程的物理實(shí)驗(yàn)（12個(gè)），選擇性必修課程的物理實(shí)驗(yàn)（9個(gè)）。將必做實(shí)驗(yàn)劃分為實(shí)驗(yàn)理論、測(cè)量性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn);將演示實(shí)驗(yàn)劃分為情境創(chuàng)設(shè)類實(shí)驗(yàn)、概念形成類實(shí)驗(yàn)、模型建構(gòu)類實(shí)驗(yàn)、規(guī)律獲取類實(shí)驗(yàn)。

完善的課程體系，為課程的實(shí)施提供了一個(gè)清晰的圖景，也為做好實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。

（三）教學(xué)內(nèi)容及培養(yǎng)目標(biāo)建設(shè)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生的心理特征以及教材的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)置了合理的教學(xué)內(nèi)容和明晰的培養(yǎng)目標(biāo)。課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高中物理學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)包含實(shí)驗(yàn)理論、測(cè)量性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)，我們先確立了這些學(xué)生實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)理論的主要內(nèi)容是必備的實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)。必備的實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的內(nèi)容，是以實(shí)驗(yàn)概念、基本實(shí)驗(yàn)方法為主。例如，實(shí)驗(yàn)的理論概念包括：測(cè)量、直接測(cè)量與間接測(cè)量;誤差、相對(duì)誤差與絕對(duì)誤差，系統(tǒng)誤差與偶然誤差;有效數(shù)字等。實(shí)驗(yàn)的基本方法包括：列表法、作圖法、逐差法、等效替代法、控制變量法等。實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)包括：在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，熟知與物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的一些規(guī)則，了解和熟悉高中必備的實(shí)驗(yàn)概念、基本實(shí)驗(yàn)方法，為實(shí)驗(yàn)做好必要準(zhǔn)備。

測(cè)量性實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)包括通過(guò)測(cè)量性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，激發(fā)學(xué)生樂(lè)于實(shí)驗(yàn)的興趣，掌握常用實(shí)驗(yàn)儀器的原理及使用技術(shù)，采用正確的實(shí)驗(yàn)方法獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高科學(xué)記錄和處理數(shù)據(jù)的能力，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)包括通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生能夠控制實(shí)驗(yàn)條件、設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案，嘗試分析實(shí)驗(yàn)誤差并了解減小誤差的方法，激發(fā)并養(yǎng)成正確的科學(xué)思維，達(dá)到提升科學(xué)素養(yǎng)的目的。

探究性實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)包括通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、選擇合理的實(shí)驗(yàn)方案、收集信息、獲取證據(jù)等科學(xué)探究能力，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，體會(huì)探究過(guò)程的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，培養(yǎng)與人合作、學(xué)會(huì)分享的團(tuán)隊(duì)精神。

除了學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)外，演示實(shí)驗(yàn)也是課程打造規(guī)定的重要內(nèi)容。演示實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)包括演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)物理的漸入佳境創(chuàng)設(shè)良好的環(huán)境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣;還可為學(xué)生提供足夠的感性材料，再由感性上升到理性，進(jìn)而形成清晰、準(zhǔn)確的物理概念;而由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程，有利于物理模型的構(gòu)建;演示實(shí)驗(yàn)還能引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷抽象、概括、分析和綜合的過(guò)程，從而獲取正確的物理規(guī)律。

二、高中物理實(shí)驗(yàn)課程的特色

在課程建設(shè)中，我們逐漸形成了高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)特色，主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面。

（一）重視對(duì)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培養(yǎng)

我們重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培養(yǎng)，使其貫穿于實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)，展現(xiàn)復(fù)雜的物理世界，從中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度;通過(guò)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí);通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生細(xì)心觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，養(yǎng)成一絲不茍地獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的良好習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)不是游戲，應(yīng)當(dāng)有科學(xué)態(tài)度和責(zé)任心。

（二）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)性和藝術(shù)性

實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)明晰，實(shí)驗(yàn)方法和研究方向才能正確。我們一方面制定科學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，一方面參照目標(biāo)設(shè)計(jì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還應(yīng)具有藝術(shù)性，教學(xué)過(guò)程中需要有思想、有方法、有靈性。我們通過(guò)多種教學(xué)藝術(shù)的使用，與實(shí)驗(yàn)教學(xué)完美結(jié)合，取得了較好的課堂效果。

（三）實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教材的系統(tǒng)化和優(yōu)化

教材中的實(shí)驗(yàn)類型大多是驗(yàn)證型、測(cè)量型、探究型，零敲碎打、不成系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)只做簡(jiǎn)單的敘述，不可能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生各方面能力的作用。所以，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教材做了系統(tǒng)化地分析整理和優(yōu)化，收到了很好的教學(xué)效果。

（四）充分利用和開(kāi)發(fā)多種教學(xué)資源

從學(xué)校到社會(huì)，從實(shí)體到虛擬，有很多資源可以配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)。我們充分利用教具、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、科技館等資源，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)造了多種課型，同時(shí)也積累了豐富的實(shí)驗(yàn)課題。

（五）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略

實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一套傳統(tǒng)的教學(xué)方式，隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不能完全適應(yīng)新時(shí)代的需求。實(shí)驗(yàn)觀念不斷更新，高科技實(shí)驗(yàn)儀器不斷進(jìn)入普通實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的思維方法也隨之改變。因此，創(chuàng)新的教學(xué)策略為達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)奠定了良好的基礎(chǔ)。

三、高中物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的模式

在課程的教學(xué)模式中，我們不斷思考和實(shí)踐，探索出了五種適合不同情境的教學(xué)模式。

（一）“教材+視頻”的自主學(xué)習(xí)模式

團(tuán)隊(duì)人員根據(jù)本地區(qū)的實(shí)際，為便于學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將與高中物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的管理規(guī)則（或細(xì)則）、必備的理論知識(shí)、一般實(shí)驗(yàn)方法以及課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的必做實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，編制成適合于葫蘆島地區(qū)的實(shí)驗(yàn)教材，同時(shí)還將一些知識(shí)內(nèi)容制成了微視頻。要求學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前的一段時(shí)間內(nèi)自學(xué)完成部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，比如管理規(guī)則、必備的理論知識(shí)等。這樣，就保證了后續(xù)實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行，也為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的人身安全提供了保障。

（二）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告模式

我們要求做到學(xué)生不預(yù)習(xí)不能參加實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。學(xué)生想做實(shí)驗(yàn)，必須提前有預(yù)習(xí)報(bào)告，報(bào)告中要明確表達(dá)出：想做哪個(gè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、需要哪些器材、采用什么方法等。將報(bào)告提交給實(shí)驗(yàn)教師（或?qū)嶒?yàn)員）審核通過(guò)后，再安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告制度變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，有利于提高實(shí)驗(yàn)效率。

（三）問(wèn)題引導(dǎo)式教學(xué)模式

學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)，會(huì)對(duì)要做的實(shí)驗(yàn)提出一系列問(wèn)題，教師要根據(jù)學(xué)生提出的問(wèn)題加以引導(dǎo)，但不能直接給出解決問(wèn)題的方法或答案。若需要計(jì)算機(jī)等技術(shù)方面的支持，我們會(huì)請(qǐng)相關(guān)技術(shù)人員參與協(xié)助解決。學(xué)生會(huì)根據(jù)自己設(shè)定的方案加上教師的問(wèn)題引導(dǎo)，開(kāi)展自己或小組的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

（四）實(shí)驗(yàn)室和網(wǎng)絡(luò)教室開(kāi)放模式

根據(jù)學(xué)校實(shí)際制定實(shí)驗(yàn)室和網(wǎng)絡(luò)教室開(kāi)放方案，有助于學(xué)生靈活安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室和網(wǎng)絡(luò)資源的作用，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。實(shí)踐證明，一周開(kāi)放3次為宜。網(wǎng)絡(luò)教室的開(kāi)放也為學(xué)生觀看視頻資料、查找資料等提供了便利。

（五）實(shí)驗(yàn)報(bào)告匯報(bào)模式

要求每個(gè)學(xué)生必須會(huì)寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)校要定期組織學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)報(bào)告交流匯報(bào)活動(dòng)。匯報(bào)的主角是學(xué)生，他們要從實(shí)驗(yàn)設(shè)想、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、方法修正、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理、得出結(jié)論、實(shí)驗(yàn)反思等多維度講述實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成過(guò)程。通過(guò)匯報(bào)，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在操作技能、思維方式上有了明顯的改變，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)習(xí)慣基本養(yǎng)成，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題能力得到明顯提高。

（責(zé)任編輯：楊強(qiáng)）