初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)凸顯學(xué)生主體地位的再思考

李良明

【摘要】強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的學(xué)生主體地位，是優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程、提升實(shí)驗(yàn)效果的重要保障。學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中應(yīng)當(dāng)是問題的發(fā)現(xiàn)者和提出者，應(yīng)當(dāng)是實(shí)驗(yàn)的動手操作者和數(shù)據(jù)的收集、分析、處理、解釋者，是關(guān)于實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果的表達(dá)與交流者；應(yīng)當(dāng)是實(shí)驗(yàn)過程中的物理觀念建立者，是科學(xué)思維和科學(xué)探究的體驗(yàn)與運(yùn)用者，是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的體驗(yàn)與獲得者。用學(xué)生的主體地位夯實(shí)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)成為當(dāng)下初中物理實(shí)驗(yàn)的基本認(rèn)識，同時也應(yīng)當(dāng)成為核心素養(yǎng)發(fā)展的重要途徑。

【關(guān)鍵詞】初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；以生為本；學(xué)生主體

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是初中物理教學(xué)的重要組成部分，關(guān)于初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究，常見的著力點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)以及實(shí)驗(yàn)器材的開發(fā)等，從學(xué)生的生活角度去選擇可以隨手用來做實(shí)驗(yàn)的器材，往往可以放大學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣，從而讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果更加符合預(yù)期。多年來，筆者一直重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并對改進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過相關(guān)研究，在研究的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，盡管很多時候教師想方設(shè)法去改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，但是這種成就感更多的時候只屬于教師，而不屬于學(xué)生。后來通過進(jìn)一步的研究則發(fā)現(xiàn)，之所以出現(xiàn)這種情形，是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)教學(xué)的過程當(dāng)中沒有將學(xué)生置于主體地位，而無論教師如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，只要學(xué)生處于被動者的地位，那他們對實(shí)驗(yàn)的興趣就很難從淺層興趣走向深層興趣。因此從這個角度來看，進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的學(xué)生主體地位，才是優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程、提升實(shí)驗(yàn)效果的重要保障。

一、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生主體地位的基本理解

在現(xiàn)階段的教育背景下，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)逐漸成為最重要的教育目標(biāo)之一，所以在初中物理課程中，核心素養(yǎng)成為實(shí)施教學(xué)改革的著眼點(diǎn)。而實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)科中的重要研究工具，必然是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的有效途徑?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，“實(shí)驗(yàn)探究”是一級主題，其中包括測量類和探究類學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)。這一類實(shí)驗(yàn)設(shè)計的目的，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的闡述，就是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力、動手操作和收集數(shù)據(jù)的能力、分析和處理數(shù)據(jù)的能力、解釋數(shù)據(jù)的能力、表達(dá)和交流的能力，且要求在此過程當(dāng)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會合作，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。這樣的描述對于確定學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的地位有著重要的指導(dǎo)作用，可以對教師理解實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的地位構(gòu)成有所啟發(fā)。

其一，學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中應(yīng)當(dāng)是問題的發(fā)現(xiàn)者和提出者，應(yīng)當(dāng)是實(shí)驗(yàn)的動手操作者和數(shù)據(jù)的收集、分析、處理、解釋者，是關(guān)于實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果的表達(dá)與交流者。這樣的角色定位，可以用來判斷傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中學(xué)生是否真正站在這個地位之上。比如說，傳統(tǒng)的“聲”的知識教學(xué)中，當(dāng)教師想引導(dǎo)學(xué)生得出“聲音是由于物體的振動產(chǎn)生的”這一結(jié)論時，通常會用準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)器材如鑼、鼓、音叉等，然后通過敲擊，再運(yùn)用轉(zhuǎn)換方法來放大聲源的振動，當(dāng)學(xué)生看到撕碎的紙片在鼓面上振動時，當(dāng)學(xué)生看到敲擊的音叉能夠激起水花時，也就順理成章地得出了結(jié)論。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有過程、有結(jié)論，看起來非常自然，因此也就成為了日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)的常態(tài)，被稱為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)范動作。

那么這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的主體地位到底有沒有得到體現(xiàn)呢？這就可以從課程標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)闡述當(dāng)中去尋找判斷的依據(jù)。于是也就發(fā)現(xiàn)，在這樣的實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的被動觀察者，是實(shí)驗(yàn)結(jié)論的被動引導(dǎo)者，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論的吻合，加上本知識相對簡單，學(xué)生理解起來不存在邏輯上的困難，因此一定程度上掩蓋了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的被動地位。核心素養(yǎng)培育下的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也應(yīng)當(dāng)想方設(shè)法對這一現(xiàn)狀進(jìn)行矯正。

其二，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育的載體。核心素養(yǎng)培育在當(dāng)下的初中物理教學(xué)當(dāng)中，有著理論與實(shí)踐上的強(qiáng)大生命力。理論角度的生命力自不必說，具有綱領(lǐng)作用的課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)給予了清晰的回答。而實(shí)踐角度的生命力，體現(xiàn)在物理學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵要素，與當(dāng)下中考的素養(yǎng)利益指向完全一致。要培養(yǎng)學(xué)生的中考應(yīng)試能力，就必須得到物理學(xué)科核心素養(yǎng)的支撐。就拿實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，物理觀念的形成、科學(xué)思維的培養(yǎng)、科學(xué)探究的體驗(yàn)，以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的獲得，都可以在物理教學(xué)當(dāng)中得到實(shí)現(xiàn)。因此從核心素養(yǎng)的角度來看實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的學(xué)生地位，就可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生應(yīng)當(dāng)是實(shí)驗(yàn)過程中的物理觀念建立者，是科學(xué)思維和科學(xué)探究的體驗(yàn)與運(yùn)用者，是科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的體驗(yàn)與獲得者。

相對于具體的實(shí)驗(yàn)技能掌握與實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出而言，這樣的地位確定更符合當(dāng)前初中物理教學(xué)的需要，同時也更符合學(xué)生的成長需要。

二、初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生主體地位的有效體現(xiàn)

要將上面所闡述的學(xué)生地位在實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中充分體現(xiàn)出來，需要初中物理教師要依照物理教學(xué)改革的目標(biāo)，轉(zhuǎn)變教學(xué)思維定式，尊重學(xué)生主體地位，激發(fā)其自主學(xué)習(xí)的熱情，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為載體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力以及實(shí)踐能力，樹立學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究精神。課程標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，也就可以在這樣的過程當(dāng)中得到培育。在這一努力的過程中，學(xué)生的主體地位體現(xiàn)是最核心的環(huán)節(jié)，圍繞這一核心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計與實(shí)施，可以將學(xué)生的主體地位真正凸顯出來。

根據(jù)筆者的教學(xué)及研究經(jīng)驗(yàn)，要達(dá)到上述目的，那實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路就必須發(fā)生相應(yīng)的改變。哪怕是再簡單的實(shí)驗(yàn)，都要進(jìn)行換位思考，最直接的做法就是站在學(xué)生的角度，去判斷學(xué)生在做這個實(shí)驗(yàn)的時候，可能會有怎樣的想法，思維可能會向哪些方向延伸，當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的思考與預(yù)設(shè)不一致的時候應(yīng)當(dāng)采用怎樣的方法進(jìn)行引導(dǎo)。這樣的闡述看起來簡單，但是到了具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程當(dāng)中，一旦遇到問題要及時處置的時候則不那么容易，其需要教師發(fā)揮出應(yīng)有的引導(dǎo)智慧。

舉一個例子，在“探究聲音的響度與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，可以先設(shè)計并向?qū)W生提出一個問題：如果要你（指學(xué)生）用一面鼓演示出強(qiáng)弱不同的聲音，你會怎么做？這個時候絕大多數(shù)學(xué)生都能夠根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)來演示，即用大小不同的力敲擊鼓面。此時可以進(jìn)一步提出問題：通過剛才的實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論呢？結(jié)果發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分學(xué)生都說：聲音的響度與敲擊的力度有關(guān)。

此時學(xué)生的答案是否符合邏輯呢？從實(shí)驗(yàn)的過程與結(jié)果來看，實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生用力的大小不同，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是聲音的響度不同。將結(jié)果與過程對應(yīng)起來，就能夠得出：強(qiáng)度決定于力氣的大小，力氣越大響度越大。更需要注意的是，這一結(jié)論符合學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，因此絕大多數(shù)學(xué)生都深信不疑。這個時候要矯正學(xué)生的思維，而不是直接告訴學(xué)生結(jié)論那么簡單。尊重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象研究過程中的主體地位，引導(dǎo)學(xué)生的思維向正確的答案靠近，才是教師應(yīng)有的努力方向。一個有效的引導(dǎo)方法是：聲音是由于物體的振動產(chǎn)生的，聲音的響度應(yīng)當(dāng)取決于振動的特征；借助于外力敲鼓，目的是讓鼓面振動，不同的外力敲擊鼓面，所引起的鼓面振動會有所不同，這個“不同”才是影響響度的要素……這樣的引導(dǎo)可以讓學(xué)生進(jìn)一步思考，從而讓學(xué)生得出正確的結(jié)論，且可以在此過程中培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的合理邏輯，能夠在一定程度上發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

這樣的實(shí)驗(yàn)分析與引導(dǎo)，才是真正尊重學(xué)生的主體地位，才能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中有所收獲。

三、基于學(xué)生主體地位的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)例與析

上面從理論與實(shí)踐相結(jié)合的角度，并借助于日常教學(xué)當(dāng)中的常規(guī)實(shí)驗(yàn)例析，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的學(xué)生主體地位進(jìn)行了論述。這可以得出一個基本結(jié)論，即在初中物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，體現(xiàn)學(xué)生主體地位，突出物理知識的應(yīng)用價值，重視實(shí)驗(yàn)過程的評價。那么對于一些相對重要的實(shí)驗(yàn)而言，不知道學(xué)生的主體地位又如何得到體現(xiàn)呢？下面同樣來看一個例子。

“探究小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，主要任務(wù)是探究得出小燈泡的額定功率與實(shí)際功率，其所對應(yīng)的知識就是當(dāng)提供給小燈泡的電壓分別小于、等于和大于額定電壓時，小燈泡的實(shí)際功率是不一樣的。這個實(shí)驗(yàn)當(dāng)中涉及到電路的設(shè)計，涉及到電流和電壓的測量，涉及到學(xué)生對額定電壓的判斷等。為了讓這個實(shí)驗(yàn)不變成簡單的按步驟操作的實(shí)驗(yàn)，從而有效體現(xiàn)出學(xué)生的主體地位，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計的時候可以分為這樣兩個大的步驟。

步驟一：引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)小燈泡的實(shí)際功率變化，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生提出問題。

首先可以給學(xué)生提供一個生活中的實(shí)例，即白熾燈因?yàn)殡妷翰煌炼炔煌?；然后將這個例子轉(zhuǎn)化為學(xué)生可以看到的實(shí)驗(yàn)，即借助于簡單電路加一個滑動變阻器，通過改變電路中的電流來改變小燈泡的亮度。這樣可以幫助學(xué)生建立起這樣的認(rèn)識：對于小燈泡而言，其亮度與實(shí)際功率有關(guān)，基于實(shí)際功率可以判斷小燈泡乃至于其他用電器的工作情況。這一步設(shè)計的主要目的，在于幫助學(xué)生建立并鞏固感性認(rèn)識，同時產(chǎn)生測量小燈泡實(shí)際功率的動機(jī)。

步驟二：組織學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)。

這里有兩個核心任務(wù)：一是實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計；二是實(shí)際功率的數(shù)據(jù)分析。對于前者而言，教師不宜直接給出電路與實(shí)驗(yàn)步驟，而應(yīng)當(dāng)采用“反推”的方法，用問題鏈來引導(dǎo)學(xué)生思考：實(shí)際功率如何求得？要測量電路中的實(shí)際電壓與電流，需要哪些測量儀器？如何改變電路中的電流，從而獲得多組實(shí)際電壓與電流？在這一問題鏈的作用之下，學(xué)生就能夠基于簡單電路去添加電壓表與電流表，然后添加滑動變阻器，而這個時候?qū)W生就會發(fā)現(xiàn)此電路與探究得出歐姆定律的實(shí)驗(yàn)裝置相一致。對于后者而言，首先需要學(xué)生通過對小燈泡的觀察而獲得額定電壓，然后需要賦以一定的實(shí)際電壓。此時學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中會不加限制地調(diào)節(jié)滑動變阻器，有可能會出現(xiàn)實(shí)際電壓大于額定電壓20%以上的情形，考慮到小燈泡的實(shí)際成本，教師可以對學(xué)生的這一嘗試不加以太多的干預(yù)，只要強(qiáng)調(diào)日常生活當(dāng)中額定電壓的重要性即可。

在上述兩個步驟的設(shè)計之后，再結(jié)合傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中就會有顯著的主體體驗(yàn)，學(xué)生在獲得實(shí)際功率相關(guān)數(shù)據(jù)的同時，還能夠?qū)τ秒娖鞯膶?shí)際功率產(chǎn)生更多的理解。

總而言之，新課程改革中強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生主動參與，激發(fā)學(xué)生樂于探究、勤于思考、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，尤其體現(xiàn)在物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)活動中，以學(xué)生為主體，拉近了學(xué)生與物理的距離，能夠讓學(xué)生深切地感受到物理的真實(shí)性。這也說明，用學(xué)生的主體地位夯實(shí)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)成為當(dāng)下初中物理實(shí)驗(yàn)的基本認(rèn)識，同時也應(yīng)當(dāng)成為核心素養(yǎng)發(fā)展的重要途徑。

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