王維

【摘 要】2016 年6月3日，世界教育創(chuàng)新峰會（WISE）與北京師范大學(xué)中國教育創(chuàng)新研究院在北京師范大學(xué)共同發(fā)布了《面向未來：21 世紀核心素養(yǎng)教育的全球經(jīng)驗》研究報告。報告中提到全球各國關(guān)注的焦點：面向未來，社會到底需要什么樣的人？他們應(yīng)該具備哪些素養(yǎng)？如何培養(yǎng)未來的公民，以使他們能夠更好地適應(yīng)21世紀的生活和工作？現(xiàn)在，當今世界各國教育都在聚焦對于人的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[1]。核心素養(yǎng)是指學(xué)生借助學(xué)校教育所形成的解決問題的素養(yǎng)與能力。新課程改革呼喚高度重視對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，實驗探究是中學(xué)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，觀察是物理實驗探究教學(xué)的切入點，實驗探究是中學(xué)物理教學(xué)閃光點，思維是中學(xué)物理實驗探究教學(xué)的發(fā)散點。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理實驗探究教學(xué)；課程改革；核心素養(yǎng)

一、問題的提出

二十一世紀是“知識社會”的時代，在知識社會里，基礎(chǔ)教育最需要培育學(xué)生的“創(chuàng)造性”學(xué)力，而“創(chuàng)造性”學(xué)力的育成不僅僅是靠知識的習(xí)得與再現(xiàn)的“記憶型”學(xué)力，更要靠能動的“思考型”學(xué)力。因此，隨著時代的發(fā)展許多發(fā)達國家的教育目標出現(xiàn)了變革，在學(xué)科的知識技能之上，強調(diào)了批判性思維、決策能力、問題解決、自我調(diào)整等高階認知能力和溝通、協(xié)調(diào)等社會技能，以及反省性思維、自律性、協(xié)作性、責任感等人格特征與態(tài)度。對“核心素養(yǎng)”的研究也就越來越受到各國教育界的高度重視。經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）于2005年提出的“核心素養(yǎng)”結(jié)構(gòu)模型，就是希望解決：基礎(chǔ)教育培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具備哪些最核心的知識、能力與情感態(tài)度，才能確保學(xué)生適應(yīng)未來的社會，才能在滿足個人發(fā)展需求的同時去推動社會的進步。

教育部在2014年3月印發(fā)的《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》（以下簡稱《意見》）中首次提出了“核心素養(yǎng)體系”概念，并將這一概念擺在深化基礎(chǔ)教育課程改革、落實立德樹人目標的基礎(chǔ)地位，成為我國新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的靈魂。

《意見》強調(diào)要根據(jù)學(xué)生的成長規(guī)律和社會對人才的需求，把對學(xué)生德智體美全面發(fā)展總體要求和社會主義核心價值觀的有關(guān)內(nèi)容具體化、細化，深入回答“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人”的問題。因此，本次的中學(xué)課程改革就要提出學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)體系，給出“核心素養(yǎng)”的概念界定。明確指出：“學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中，應(yīng)逐步形成適應(yīng)個人終身發(fā)展與社會發(fā)展的人格品質(zhì)和關(guān)鍵能力”。根據(jù)《意見》要求，教育部課程中心組織中學(xué)各學(xué)科《課程標準》研制組研究制定中學(xué)各學(xué)科的學(xué)業(yè)質(zhì)量標準，明確提出學(xué)生在各年級各學(xué)科的學(xué)習(xí)中應(yīng)達成的核心素養(yǎng)要求。

“核心素養(yǎng)體系”是不同學(xué)段育人目標和任務(wù)的依據(jù)。根據(jù)《意見》的要求，在提出“核心素養(yǎng)體系”后，這一體系自然也就成為中學(xué)各學(xué)科《課程標準》的修訂依據(jù)，也自然成為中學(xué)物理核心素養(yǎng)提出的依據(jù)。

二、實驗探究能有效促進中學(xué)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升

物理學(xué)作為一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，其所有內(nèi)容都有實驗基礎(chǔ)、邏輯思維和教學(xué)表達這三種要素。物理學(xué)主要有四個特點：（1）物理學(xué)是一門與生活實踐聯(lián)系密切、應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)科學(xué)。（2）是一門帶有方法論性質(zhì)的科學(xué)。（3）是一門實驗科學(xué)。（4）是一門嚴密、定量的精密理論科學(xué)。基礎(chǔ)教育階段，物理學(xué)是一門生活氣息濃厚的學(xué)科，較其它學(xué)科，它與實驗和生活實踐聯(lián)系更為密切，所以探究學(xué)習(xí)的觀念和方法更容易與物理課堂教學(xué)相結(jié)合，有效推進素質(zhì)教育。

中學(xué)物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責任四個方面，實驗探究是中學(xué)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，指在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生積極主動參與到科學(xué)實驗探索過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生模擬科學(xué)家分析問題、解決問題的過程，使學(xué)生體會到科學(xué)家如何面對疑難情境，學(xué)會搜集和加工需要的新資料，最終達到問題解決的探究過程，從而獲得在真實生活情境中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力的教學(xué)活動，最終實現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)目標以及教師提高教育教學(xué)水平和質(zhì)量。在此階段的物理教學(xué)不僅要注重科學(xué)知識的傳授和技能的訓(xùn)練，更要注重對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、探究能力、創(chuàng)新意識以及科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神等方面的培養(yǎng)[2]。

1、中學(xué)物理實驗探究的教學(xué)模式

探究教學(xué)基本模式：導(dǎo)入→探究→應(yīng)用→拓展→總結(jié)

由于教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容特點，教學(xué)資源條件及學(xué)生知識、能力基礎(chǔ)等差異，教學(xué)模式在具體應(yīng)用上可呈現(xiàn)出一定的變化，主要是課堂環(huán)節(jié)的增減和環(huán)節(jié)順序的變化。所以中學(xué)物理實驗探究教學(xué)通常按下列模式組織實施：

提出問題→猜想與假設(shè)→制定計劃與設(shè)計實驗→進行實驗與搜集數(shù)據(jù)

→分析與論證→評估→合作與交流

2、中學(xué)物理實驗探究教學(xué)策略

（1）觀察是物理實驗探究教學(xué)的切入點。

中學(xué)物理實驗學(xué)習(xí)離不開科學(xué)探究，而觀察是科學(xué)探究的一種最基本手段。物理實驗探究學(xué)習(xí)是從發(fā)現(xiàn)問題開始的，而問題的發(fā)現(xiàn)又源于觀察。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力的首要措施就是教師要適時提出或引導(dǎo)學(xué)生自己提出一些有價值、有興趣的問題，或向?qū)W生介紹一些有趣的知識，使學(xué)生樂于去觀察、去發(fā)現(xiàn)問題。

（2）實驗探究是中學(xué)物理教學(xué)的閃光點。

物理教師應(yīng)按照物理學(xué)科特點，以實驗為基礎(chǔ)，創(chuàng)造條件，使教學(xué)活動圍繞著實驗來進行，并盡可能保留探究的性質(zhì)，把教學(xué)活動變成“模擬的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程”。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，教材中的學(xué)生實驗，有的已為學(xué)生做好了設(shè)計方案，主要是培養(yǎng)學(xué)生的實際動手操作能力和對實驗結(jié)果的分析能力，有的則只給學(xué)生提出了問題，其余部分如制定計劃、實施計劃、分析結(jié)果、得出結(jié)論等完全要靠學(xué)生自己去獨立完成，這對培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力很有積極的作用。

（3）思維是中學(xué)物理實驗探究教學(xué)的發(fā)散點。

中學(xué)生思維發(fā)展迅速，主要特點是抽象邏輯思維開始占相對優(yōu)勢，而好奇心和探究求知事物是他們的天性。中學(xué)生富于想象力和觀察力，常常提出一些新設(shè)想、新見解，或樂于嘗試一些新方法，在思維方面表現(xiàn)出更多的創(chuàng)造性。而中學(xué)物理實驗的探究教學(xué)，正是要在課堂教學(xué)中抓住學(xué)生的這些心理特征，使他們的發(fā)展思維始終處于活躍狀態(tài)，學(xué)生的思維活躍了，才能掌握知識，發(fā)展智力。

（4）中學(xué)物理實驗探究具有很強的問題性、開放性和探究性。

探究學(xué)習(xí)中，圍繞問題的提出和解決問題，組織學(xué)生開展學(xué)習(xí)活動，是以問題為載體，整個學(xué)習(xí)活動以問題的發(fā)現(xiàn)和解決自成序列。所以，中學(xué)物理實驗探究教學(xué)應(yīng)具有很強的問題性教學(xué)策略。由于要研究的問題來源廣泛，所以它是一種開放式的學(xué)習(xí)，應(yīng)具有很強的開放性教學(xué)策略。教學(xué)的本質(zhì)對學(xué)生來說是對未知事物的探究，通過科學(xué)探究活動，學(xué)生不僅可以學(xué)到知識，還可以體驗科學(xué)探究的過程，加深對知識的體驗，從而提高探究能力。所以，中學(xué)物理實驗探究教學(xué)應(yīng)具有很強的探究性教學(xué)策略。

（5）選好探究課題是中學(xué)物理實驗探究教學(xué)的基礎(chǔ)。

①根據(jù)教學(xué)目標選擇課題。在探究教學(xué)中確定是否用探究教學(xué)，哪些內(nèi)容用探究教學(xué)，教師應(yīng)有明確的目標意識，根據(jù)目標的側(cè)重點選擇教學(xué)方法。一般來說，強調(diào)過程與方法目標的內(nèi)容更應(yīng)進行探究教學(xué)。

②根據(jù)學(xué)生已有的知識和能力基礎(chǔ)確定探究課題。一個有難度但又能讓學(xué)生獲得成功且又足以引發(fā)探究的問題才能激發(fā)學(xué)生的求知欲望，并能就現(xiàn)象發(fā)生的原因和方式提出一些相關(guān)的問題，也只有適合于學(xué)生又有意義的課題才能開展有收獲的探究活動。

③充分考慮具體的教學(xué)資源條件選擇課題。在確定課題時，應(yīng)充分考慮學(xué)生獲得信息的可能渠道：圖書、資料、網(wǎng)絡(luò)等。物理中，很多假設(shè)需要實驗來驗證，實驗器材，哪怕是自制器材的可能性都應(yīng)納入考慮范圍，或者提供給學(xué)生獲得實驗器材的可能渠道及線索。

④根據(jù)學(xué)生的生活、活動經(jīng)驗選擇課題。與日常生活密切相關(guān)的問題是最能激發(fā)學(xué)生探究熱情的課題，特別是學(xué)生在活動中通過觀察、思考獲得的問題，教師應(yīng)充分予以重視，并大膽鼓勵學(xué)生積極探究。同時教師在確定課題時又必須充分考慮學(xué)生的生活經(jīng)驗，特別是城、鄉(xiāng)學(xué)生的生活環(huán)境有很大的差異，就是同一區(qū)域的不同學(xué)生也存在差異，為此，教師應(yīng)深入調(diào)查了解，根據(jù)實際情況確定課題。

（6）激發(fā)探究熱情是中學(xué)物理實驗探究教學(xué)的關(guān)鍵。

探究學(xué)習(xí)的重要特征之一就是有廣泛的參與性，學(xué)生有興趣，求知欲強，都樂于參加。所以創(chuàng)設(shè)情景、目標激勵、成功體驗等是激發(fā)研究熱情的有效方法。

①創(chuàng)設(shè)問題“情景”，要求提出的問題有較強的趣味性與誘導(dǎo)性。一節(jié)新課，如何導(dǎo)入是關(guān)鍵。“問題導(dǎo)入法”是教師常用之法，然而探究學(xué)習(xí)提出的問題，不但要有“思考性、趣味性”，還要有“承上啟下”的作用，更重要的是應(yīng)該能引入研究的契機，引入知識的生長點。

②創(chuàng)設(shè)“實驗”情景，讓學(xué)生探究實驗奧秘的欲望。研究物理規(guī)律，多數(shù)是要通過實驗來完成的，但教學(xué)中必須避免“驗證性”實驗，因為那樣還是將課本知識、結(jié)論強加給學(xué)生，而不能通過探究使學(xué)生自己建構(gòu)本節(jié)課的知識體系。

三、中學(xué)物理實驗探究的方式

1.演示實驗讓學(xué)生自主設(shè)計完成

傳統(tǒng)的演示實驗教學(xué)，只是讓學(xué)生看教師表演，先是“教師做，學(xué)生看”，后是“教師講，學(xué)生聽”，缺乏對知識深入引導(dǎo)和研討，阻礙了學(xué)生主動學(xué)習(xí)和親自探索知識，如能將一些演示實驗進行改進，讓學(xué)生去自主探索，經(jīng)過分析、討論，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，則會從中悟出很多課本上學(xué)不到的知識。例如：在研究焦耳定律的演示實驗中，我是這樣處理的：提前在課前布置預(yù)習(xí)本節(jié)課，以思考題的方式向?qū)W生展示本節(jié)課的演示實驗課題──研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)，要求學(xué)生利用自習(xí)課時間，實施以下過程：

1.1自主設(shè)計實驗方案

設(shè)計實驗方案關(guān)鍵是讓學(xué)生考慮好實驗原理，怎樣將電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量變?yōu)榭梢杂^察比較的對象。學(xué)生們充分發(fā)揮想象，不同的實驗方案達十余種，有的甚至比教材上的方案還簡單易行，有的讓火柴梗吸收電熱升溫達到著火點而燃燒，有的讓燒瓶里的空氣受熱膨脹而使玻璃管的紅水柱上升，有的讓燈絲發(fā)熱升溫而發(fā)光……這樣表演性演示實驗變?yōu)殚_放性研究實驗，極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)和研究物理知識的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)造性思維能力。

1.2自主選擇實驗器材

在完成設(shè)計后，有的同學(xué)到實驗室借實驗儀器，有的學(xué)生找老師幫忙安裝實驗裝置，有的學(xué)生自己制作一些小器材，這樣變純觀察性實驗為創(chuàng)造性操作實驗。

1.3自由組合，探索研究

經(jīng)過交流，有一些同學(xué)的實驗方案相近似，于是他們就自動組合，在實驗過程中，互相交流切磋、溝通、共同研究。在交流中學(xué)會團結(jié)協(xié)作，在互幫互學(xué)中，共同提高。

2.學(xué)生實驗讓學(xué)生自主探究

如果每次物理實驗的實驗?zāi)康?、儀器準備、操作步驟、實驗報告全部都由教師預(yù)先設(shè)計好，學(xué)生只進行“按方抓藥”、“照圖施工”，那么長此以往學(xué)生在實驗過程中就不再會有濃厚的實驗興趣。因此，教師要適時、適量地改進實驗課的教學(xué)組織形式，創(chuàng)設(shè)一些開放型的探究式實驗。當學(xué)生已經(jīng)熟悉實驗的流程后，應(yīng)該嘗試讓學(xué)生適當?shù)赜H身經(jīng)歷設(shè)計方案，選擇儀器，制訂步驟，設(shè)計表格，收集信息，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，實驗評價等實驗過程中的某個環(huán)節(jié)，使學(xué)生真正進入科學(xué)學(xué)習(xí)的狀態(tài)和角色。當然在實驗中教師應(yīng)適當?shù)匾龑?dǎo)和幫助學(xué)生樹立自主實驗的信心，并對他們的實驗進行評價，指出學(xué)生在實驗中操作上或思維上的“閃光點”。對于實驗過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，要激勵學(xué)生進一步探索、分析原因，從中有所發(fā)現(xiàn)。通過探究式實驗，不但能使學(xué)生掌握基本儀器的使用方法，基本實驗原理及其設(shè)計，實驗數(shù)據(jù)的處理方法，能力型實驗的研究對策，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的實驗態(tài)度，團結(jié)協(xié)作的能力，敢于懷疑的精神和探索創(chuàng)新的意識等，還能使學(xué)生懂得要變換角度、變換問題去認識同一件事，例如：測電阻的實驗，可以使用不同器材，不同方法，不同電路，其方法很多，有伏安法、滑安法、滑伏法、替代法、半偏法等，電路也有內(nèi)、外接法，限流、分壓接法等。而共同點都應(yīng)用了部分或閉合電路的歐姆定律。

3.課外小實驗引導(dǎo)學(xué)生參與實踐

鼓勵學(xué)生充分利用課余時間做好課外小實驗、小制作，調(diào)動學(xué)生的興趣和積極性。各種物理實驗，從某種意義上說，都是一種特殊的、直觀的實踐，學(xué)生在動手完成各種小實驗、小制作過程中，思維異?；钴S，學(xué)習(xí)欲望高漲，參與意識增強，都迫切地希望進一步探索問題。

根據(jù)中學(xué)物理新課程標準中的部分知識點選作“實驗探究”的案例，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生能達到能提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂計劃、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證的初步階段，為以后評估、交流與合作等更進一步的探究打下基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

總之，為適應(yīng)時代和學(xué)生終身發(fā)展的需要，我們物理教師要努力提高自身素質(zhì)，對中學(xué)物理實驗教學(xué)進行深入的研究，在實驗教學(xué)中不斷摸索和改進，激發(fā)學(xué)生探究物理規(guī)律的熱情，培養(yǎng)學(xué)生動手實驗的能力。只有這樣才能切實提高物理實驗教學(xué)的效果，才能在物理實驗這一廣闊的天地，造就出一批具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高素質(zhì)人才。

【參考文獻】

[1]顧明遠.核心素養(yǎng)：課程改革的原動力[J].人民教育，2015（13）：17-18

[2]廖伯琴. 高中物理新課程的反思與課標修訂建議[J].基礎(chǔ)教育課程，2013（1-2）：50-56