尊重學(xué)生主體地位 打開(kāi)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)新局面
——以蘇科版初中物理“氣體壓強(qiáng)”實(shí)驗(yàn)為例

周治軒

(南京市南航附屬初級(jí)中學(xué),江蘇 南京 210007)

2019年,教育部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn)》,將中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及其研究推向一個(gè)新的高度.對(duì)于初中物理實(shí)驗(yàn)而言,當(dāng)務(wù)之急是繼承我國(guó)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)秀傳統(tǒng),同時(shí)在繼承的基礎(chǔ)上追求創(chuàng)新.由于考核評(píng)價(jià)等因素的影響,對(duì)于初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中優(yōu)秀傳統(tǒng)的繼承工作做得比較好,但是在創(chuàng)新方面有所不足.當(dāng)然實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新并不是無(wú)所作為,事實(shí)上無(wú)論是國(guó)家層面還是區(qū)域?qū)用?都一直在對(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新進(jìn)行推動(dòng),一些具有區(qū)域性質(zhì)、草根性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新也在不斷推進(jìn),但是總體而言,這些實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的推進(jìn)主體依然是教師,學(xué)生的參與度不夠,很多時(shí)候?qū)W生只是教師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)思路中的操作者,這實(shí)際上不是真正意義上的實(shí)驗(yàn)參與者,沒(méi)能將實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的終極價(jià)值體現(xiàn)出來(lái).

陶行知曾說(shuō):“一流的教授具有兩種要素:一有真知灼見(jiàn);二肯說(shuō)真話,最駁假話,不說(shuō)誑話”.兩個(gè)“真”指明了教學(xué)的基本價(jià)值選擇.對(duì)于初中物理來(lái)說(shuō),在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的過(guò)程當(dāng)中也要追求“真”,這個(gè)“真”首先應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在學(xué)生的真正參與上,只有學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的主體,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所出現(xiàn)的任何新的發(fā)現(xiàn)才是真正的真知灼見(jiàn),與此同時(shí),初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)要想行穩(wěn)致遠(yuǎn),很關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要真創(chuàng)新.如果能夠做到這一點(diǎn),初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)就能夠在一定程度上提高學(xué)生對(duì)于初中物理學(xué)習(xí)的積極性,也能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)造性思維以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,這對(duì)于促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展尤為重要[1].

1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)須尊重學(xué)生的主體地位

雖然說(shuō)學(xué)生主體地位是當(dāng)下基礎(chǔ)教育中的一個(gè)基本認(rèn)識(shí),但是不可否認(rèn)的是,這種認(rèn)識(shí)更多地停留在理論層面,由于應(yīng)試等客觀因素的影響,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位要想得到確立并不容易.在初中物理實(shí)驗(yàn)中,由于教師追求實(shí)驗(yàn)的效率,很多時(shí)候所出現(xiàn)的也只是“指令性實(shí)驗(yàn)”,即教師只是讓學(xué)生按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)步驟去一步步完成實(shí)驗(yàn).傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的主體地位都很難得到確立,那么在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中要想落實(shí)學(xué)生的主體地位,難度可想而知.

在物理教學(xué)中讓學(xué)生親手完成一些物理實(shí)驗(yàn),親自探究一些物理規(guī)律,可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和能動(dòng)性[2].實(shí)驗(yàn)對(duì)于激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣,提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)不言而喻.當(dāng)前的物理教學(xué)又致力于發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng),必然意味著初中物理實(shí)驗(yàn)要做出根本性的創(chuàng)新,這一創(chuàng)新過(guò)程離不開(kāi)學(xué)生主體地位的確立.對(duì)此,筆者做如下理解.

首先,在學(xué)生認(rèn)知范圍之內(nèi),遵循“最近發(fā)展區(qū)”的理論,讓學(xué)生在“跳一跳”的基礎(chǔ)上能夠“摘得到”的創(chuàng)新,是真正有意義的創(chuàng)新.辯證地理解創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn)其中有兩個(gè)關(guān)鍵詞:一是創(chuàng)新,二是實(shí)驗(yàn).兩者的關(guān)系是創(chuàng)新是實(shí)驗(yàn)的特征,實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新的載體與內(nèi)核.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生感覺(jué)到物理學(xué)科的魅力,是讓學(xué)生在基于實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究的過(guò)程中表現(xiàn)出顯著的創(chuàng)新意味,這不僅可以激活學(xué)生的探究欲望,更可以讓學(xué)生在切身體驗(yàn)中領(lǐng)略科學(xué)發(fā)展的途徑.

其次,教師引導(dǎo)下的、能夠?yàn)閷W(xué)生所理解并遷移的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是真正意義上的創(chuàng)新.面向?qū)W生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有著明顯的不同,前者并不強(qiáng)調(diào)純粹科學(xué)意義上的突破,事實(shí)上這也是不可能的,其強(qiáng)調(diào)的是在學(xué)生原有認(rèn)知基礎(chǔ)上進(jìn)行的創(chuàng)新,突破的是學(xué)生原有的認(rèn)知基礎(chǔ)或經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ),所追求的是通過(guò)創(chuàng)新讓學(xué)生“眼前一亮”,從而讓學(xué)生獲得知識(shí)上的收獲,同時(shí)又獲得情感上的收獲,這樣的雙重收獲可以為學(xué)生的物理學(xué)科獲得強(qiáng)大的推動(dòng)力量.

再次,學(xué)生在自身的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)與知識(shí)基礎(chǔ)上,通過(guò)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的整合并對(duì)已有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的創(chuàng)新,是真正意義上的創(chuàng)新.從創(chuàng)新的角度來(lái)看,創(chuàng)新不可能憑空產(chǎn)生,其必然依賴(lài)于學(xué)生原來(lái)所學(xué)到的知識(shí),但是僅僅有原來(lái)的知識(shí)還不會(huì)形成創(chuàng)新,真正的創(chuàng)新還需要學(xué)生擁有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維.這些都應(yīng)當(dāng)是學(xué)生身上應(yīng)該具備的優(yōu)秀特點(diǎn),也是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生主體地位的重要體現(xiàn).

通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn),在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)推進(jìn)的過(guò)程中,尊重學(xué)生的主體地位,就必須從學(xué)生的實(shí)際出發(fā),在學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,用創(chuàng)新意識(shí)來(lái)促使學(xué)生伸出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的思維觸角,用創(chuàng)新行為來(lái)體現(xiàn)創(chuàng)新思想.

2 學(xué)生主體地位視角下的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

認(rèn)識(shí)到學(xué)生的主體地位確立是實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的根本,那么在學(xué)生主體地位的視角之下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,也就有了清晰的思路.由于實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新離不開(kāi)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)與知識(shí)基礎(chǔ),因此可以認(rèn)為生活化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略能有效提升初中物理教學(xué)效果,也就是說(shuō),圍繞著生活實(shí)驗(yàn)主題,可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)理論與生活的聯(lián)系,從而在實(shí)驗(yàn)展開(kāi)的過(guò)程中,讓學(xué)生的創(chuàng)新思維得到激發(fā),真正的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新就可以在互助合作、實(shí)踐探究中得以實(shí)現(xiàn),并且能夠在新的情境當(dāng)中實(shí)現(xiàn)拓展應(yīng)用[3].蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)中,有“氣體壓強(qiáng)”這一內(nèi)容.在這一知識(shí)的教學(xué)傳統(tǒng)中,涉及到的實(shí)驗(yàn)主要有馬德堡半球?qū)嶒?yàn)和托里拆利實(shí)驗(yàn).蘇科版教材在編寫(xiě)的時(shí)候,馬德堡半球?qū)嶒?yàn)是通過(guò)“讀一讀”的方式來(lái)呈現(xiàn)的,托里拆利實(shí)驗(yàn)則被回避,代之以用注射器估測(cè)大氣壓的值.這樣設(shè)計(jì)的好處是一方面尊重了物理學(xué)發(fā)展的歷史,另一方面又從學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)角度出發(fā),讓學(xué)生擁有了實(shí)驗(yàn)的主體地位.從創(chuàng)新的角度來(lái)看,本知識(shí)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)如何創(chuàng)新呢?筆者認(rèn)為對(duì)這個(gè)問(wèn)題的回答可以從兩個(gè)角度來(lái)進(jìn)行:

一是學(xué)生對(duì)大氣壓大小的體驗(yàn).體驗(yàn)的目的主要是為了讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知失衡.大氣壓是一個(gè)日常生活當(dāng)中感知不到,但是數(shù)值卻又很大的物理量.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的時(shí)候,思路可以落在與學(xué)生生活密切相關(guān)且用到大氣壓的地方,具體的創(chuàng)新做法就是控制大氣壓發(fā)生作用的機(jī)制.如吸牛奶時(shí)不讓空氣進(jìn)入牛奶盒,讓學(xué)生站在高處用吸管吸牛奶,等.重要的是,這需要讓學(xué)生自己去思考并設(shè)計(jì).在激活學(xué)生創(chuàng)新思維的時(shí)候,可以采用的做法是:在比較中先歸納再演繹,即吸牛奶時(shí)“讓”和“不讓”空氣進(jìn)入牛奶盒,在低處與在高處用吸管吸牛奶,等.事實(shí)證明,通過(guò)比較及體驗(yàn),學(xué)生可以產(chǎn)生好多驗(yàn)證大氣壓存在的創(chuàng)新思路.

二是學(xué)生對(duì)大氣壓大小的測(cè)量.這里的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在讓學(xué)生自己想到用注射器去測(cè)大氣壓.這在教學(xué)當(dāng)中有沒(méi)有可能呢?事實(shí)證明是可能的,因?yàn)樵谏厦媾e例的時(shí)候就已經(jīng)提到了注射器,學(xué)生已經(jīng)知道,在注射藥液的時(shí)候是因?yàn)槭謱?duì)活塞、活塞對(duì)藥液產(chǎn)生壓強(qiáng),還在往外拉活塞的時(shí)候,如果前端封閉,那么要克服的就是大氣壓強(qiáng).此時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生比較:如果用粗細(xì)不同的注射器,那么所要用的拉力大小是否相同?這樣的比較可以讓學(xué)生的思維從定性走向定量,可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到拉力的大小反映著大氣壓力的大小,可以想到用p=F/S來(lái)求解.

根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng),這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下方面:一是對(duì)大氣壓的感知,不是通過(guò)眼睛看或耳朵聽(tīng)來(lái)得到間接的認(rèn)識(shí),而是通過(guò)對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)的回顧,通過(guò)對(duì)具體過(guò)程的體驗(yàn),來(lái)獲得直接的認(rèn)識(shí).這些認(rèn)識(shí)的形成顯然能夠讓學(xué)生有更加直接的思考,于是大氣壓的知識(shí)與學(xué)生的思維之間關(guān)系就更加接近,這從獲得知識(shí)的角度來(lái)看,是一種創(chuàng)新.二是在大氣壓測(cè)量的過(guò)程中,學(xué)生通常很難將注射器與壓強(qiáng)測(cè)量聯(lián)系在一起,這是絕大多數(shù)初中學(xué)生都會(huì)表現(xiàn)出來(lái)的情形.所以如果老師直接強(qiáng)加所謂的“引導(dǎo)”,學(xué)生也很難建立起實(shí)驗(yàn)與測(cè)量原理之間的聯(lián)系.在這種情況下,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)創(chuàng)新,讓學(xué)生去比較不同粗細(xì)的注射器,那學(xué)生就可以運(yùn)用比較的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)拉力大小的不同,就是因?yàn)樽⑸淦鞯拇旨?xì)也就是橫截面積的不同,有了橫截面積作為橋梁,學(xué)生也就容易想到壓強(qiáng)的計(jì)算公式,從而完成對(duì)大氣壓測(cè)量的判定.

在真正完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,為了體現(xiàn)創(chuàng)新的精神與內(nèi)涵,教師可以讓學(xué)生將動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)與動(dòng)腦思實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起.這個(gè)過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié),都可以讓學(xué)生有新的發(fā)現(xiàn),比如說(shuō)體驗(yàn)大氣壓的時(shí)候,學(xué)生通過(guò)往瓶子里吹氣或吸氣,會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者各有不同.要從物理的角度解釋這種不同,就需要學(xué)生去感知,去思考,而學(xué)生通過(guò)感知與思考就會(huì)發(fā)現(xiàn):吹氣后瓶子鼓起來(lái),吸氣拍瓶子變形凹下去,雖然都與“氣”有關(guān),但卻有著不同的原理,即一是氣壓,一是大氣壓.后者是大自然的氣體產(chǎn)生的氣壓,前者則是在人工條件下形成的氣壓,而這種比較,恰恰又為大氣壓強(qiáng)的計(jì)算奠定了基礎(chǔ).

3 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新歸根到底是學(xué)生的創(chuàng)新

以上案例說(shuō)明,初中物理中的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,歸根到底應(yīng)當(dāng)是學(xué)生思考過(guò)的、對(duì)實(shí)驗(yàn)的來(lái)龍去脈、對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理與操作步驟的創(chuàng)新.創(chuàng)新是相對(duì)于學(xué)生而言的,只要在學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)與認(rèn)知系統(tǒng)之外的實(shí)驗(yàn),都可以理解為創(chuàng)新.

一旦學(xué)生通過(guò)自己的努力獲得創(chuàng)新,那么對(duì)于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣而言,就有著非常明顯的推動(dòng)作用.只要實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新再繼續(xù),那么這種推動(dòng)作用就會(huì)不斷持續(xù)下去,從而使得學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn),并且通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)來(lái)提升物理核心素養(yǎng).

總體而言,物理實(shí)驗(yàn)是初中物理課程不可或缺的組成部分,是初中生物理學(xué)習(xí)的重要組成部分.作為一名初中物理教師,在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)充分利用實(shí)驗(yàn)的價(jià)值,應(yīng)當(dāng)巧妙地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)尤其是實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新去提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.當(dāng)學(xué)生進(jìn)入創(chuàng)新?tīng)顟B(tài)時(shí),實(shí)驗(yàn)就能夠發(fā)揮發(fā)展學(xué)生的操作能力、觀察水平、創(chuàng)新意識(shí)、思維能力、知識(shí)運(yùn)用能力及問(wèn)題解決能力等作用,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的過(guò)程中,物理教師要充分轉(zhuǎn)換教學(xué)觀念,將學(xué)生推至實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前臺(tái),讓他們始終保持積極而主動(dòng)的狀態(tài)[4].陶行知強(qiáng)調(diào):“行是知之始,知是行之成.”對(duì)于初中物理實(shí)驗(yàn)而言,創(chuàng)新是一個(gè)知行合一的過(guò)程,學(xué)生是知行的主體,是打開(kāi)物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新局面的關(guān)鍵.