李 剛

（蘇州市教育科學研究院，江蘇 蘇州 215000）

2019年教育部16號《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》中指出：實驗教學是國家課程方案和課程標準規(guī)定的重要教學內容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，“注重實效，強化學生實踐操作、情境體驗、探索求知、親身感悟和創(chuàng)新創(chuàng)造”是實驗教學的必然路徑.

1 初中物理實驗教學的淺層化現(xiàn)象

物理實驗是有目的、有計劃地運用儀器、設備，在人為控制條件下，使物理現(xiàn)象反復再現(xiàn)，從而進行認真觀測，獲取大量資料的一種科學研究方法.《義務教育物理課程標準（2011年版）》規(guī)定了20個必做實驗，是培養(yǎng)學生實驗能力的優(yōu)質載體.然而，教學實踐中許多物理教師往往受思想認識、實踐經驗、器材因素、升學壓力、教學對象等諸多因素的影響，人為削弱了實驗在物理教學中的地位，主要表現(xiàn)在以下幾個方面.

（1）教師的實驗教學觀偏差.

“做實驗不如看實驗，看實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”，是許多物理教師對待實驗的真實寫照，他們仍然將實驗停留在現(xiàn)象和結論的記憶層面.同時，教師的言行給學生傳遞負面信息，認為實驗可有可無，只要題目會做就行.在平時的教學中，學生即使動手做實驗，也是淺嘗輒止，不會用心思考原理和現(xiàn)象背后的內容.

（2）教師對學生實驗的經驗起點研究不足.

（4）用視頻或動畫代替演示實驗.

近年來，由于學校設備不斷更新以及網絡技術的升級，用課件“演示”實驗現(xiàn)象普遍存在，有的教師認為下載課件并在原有基礎上修改方便，省時省力，一個U盤加一本書進課堂，安全易操作.然而，學生的動手機會被剝奪了，探究實驗中可能出現(xiàn)一些問題以及實驗中的困難和失敗的因素被隱藏了，學生看到的是正確完美的實驗現(xiàn)象，缺少深層的思考.

2 初中物理實驗深度教學的內涵

（1）初中物理深度教學.

直接進行知識和結論的教學屬于淺層教學.深度教學是針對于淺層教學而言的，促進學生深度學習的教學稱為“深度教學”，“深”并非是教學難度上深挖，而是學生從學習行為的投入度、學習興趣的激發(fā)度、學習內容的理解度、學習結構的關聯(lián)度、學習思維的活躍度、學習反思的批判度、學習生成的資源度、學習意義的體驗度、學習應用的遷移度和學習拓展的延伸度等方面進行.［1］深度教學強調的是“為理解而教”，注重體驗和探究，重視實驗反思.

（2）實驗教學研究可以促進深度教學.

學生對物理觀念（包含基本原理、核心概念）的深層次理解，建立完善的學科知識體系，探尋學習的真正意義.這是深度教學主要關注的內容.初中物理實驗的深度教學不僅強調物理學科知識的教學，而且還強調價值觀、思想情感、思維能力等的教育和培養(yǎng).實驗教學研究促進了深度教學，有利于學生理解事物的本質和規(guī)律、思想及其方法、情感及其態(tài)度價值觀.

（3）深度教學促進學生深度學習.

深度教學和深度學習之間存在著極為密切的關系.它是一種能夠使學生進行深度學習的有效教學策略.只有將學生引向深度學習的深度教學，才是基于核心素養(yǎng)的教學觀.深度教學促進深度學習，其結果應聚焦知識結構的建立、可觀察的表現(xiàn)性行為、高階認知能力水平的提升，學科思想及學科關鍵能力的形成.深度教學切實體現(xiàn)教學的過程價值，豐富學生的課程履歷和學習過程，引導學生深度學習.

2016年，89歲的奶奶因病去世。這位白發(fā)蒼蒼的老人，彎腰駝背，唯獨套在她那細條條的手腕上的銀鐲子依然發(fā)出幽靜而深遠的光芒。終日里，她就坐在靠墻的木椅上目視遠方，像是在期待什么。這樣的畫面時常會在我的腦海浮現(xiàn)，也常會有種淡淡的悲傷襲上心頭。

3 指向深度教學的初中物理實驗教學策略

初中物理實驗教學要符合學生的認知特點，讓學生“沉浸式”地體驗感悟，教師要充分地舉證歸納.要以創(chuàng)設真實的實驗問題情境為導向，以適合學生的合作探究為方式，讓學生在解決問題的過程中，有足夠的時間和空間通過生本互動、生生互動、師生互動參與教學活動的各個環(huán)節(jié)的思維進階，并在深化理解中遷移應用，進而將碎片化的知識形成結構網絡，從而建構正確的物理觀念.

為了提升物理實驗教學的效果，利用實驗引發(fā)、促進學生的深度學習，筆者構建了物理實驗深度教學的實施路徑，形成了相互融合、不斷遞進的5個環(huán)節(jié)，具體內容如圖1所示.

圖1 物理實驗深度教學的實施路徑

3.1 融入情境，提出問題

“教學即情境”，以創(chuàng)設能引發(fā)學生認知沖突的真實情境為起點，著力構建真實的、復雜甚至兩難的情境.創(chuàng)設認知沖突是批判性思維訓練過程，實驗創(chuàng)設認知沖突從思維層面上不僅能激發(fā)學生求知欲，還有利于提高學生的學習興趣，為深度學習、培養(yǎng)學生高階思維和提高學生思維能力做好準備.

案例1.在“靜電現(xiàn)象”教學中，教師拿出一根魔棒，用魔棒的一端去靠近用細繩懸掛起來的小磁針、鐵絲，它們都發(fā)生了偏轉，學生認為魔棒是磁鐵.

教師再用魔棒去靠近一根黃瓜，學生表現(xiàn)出極高的熱情，發(fā)現(xiàn)黃瓜也發(fā)生了偏轉.學生期待情境的進一步推進，教師拿出一堆小紙屑，靠近小紙屑，紙屑發(fā)生了跳動.進而揭秘：這根魔棒是一根靜電棒，為后面的教學進行巧妙的鋪墊.

案例中的情境讓學生面對真實問題，這種情境的創(chuàng)設突出了“真實”和“出乎意料”的特點，符合學生認知特點.教師不斷地創(chuàng)設和追問，讓學生不斷地進行思考，以此調動學生的學習積極性，激發(fā)學生的興趣和情感的高投入，讓他們迅速進入學習狀態(tài)，并通過自主構建，將前概念和經驗轉化為科學概念.

3.2 自主探究，尋找證據(jù)

課堂上經常見到的是一帆風順的探究，教師的“引導”變成了“向導”，導致探究處于淺層學習狀態(tài).以探究為手段，以“就物說理、以物論理”為基礎，此處的“物”，即是“實驗”或“事實”.自主探究就是尊重學生經驗，讓學生沿著自己的思維方式展開探究，經歷初探、反思、再探、再反思的螺旋上升過程，不斷地自我否定和自我建構，最后形成物理觀念，促進經驗生長.

案例2.在“電磁感應”教學中，教師針對“怎樣顯示是否有感應電流問題”設置兩次探究環(huán)節(jié)，一是初探，二是再探（圖2）.

圖2 兩次探究環(huán)節(jié)思維流程

學生自己選擇實驗器材（小燈泡、發(fā)光二極管、電流表……）進行實驗，發(fā)現(xiàn)無論怎樣操作，燈不亮，二極管不發(fā)光，或電流表不偏轉.組織學生討論：這些現(xiàn)象說明了什么？教師出示小量程電流表.要求學生再探.教師分發(fā)靈敏電流計，學生重新探究.教師巡視并個別輔導，提醒學生填寫表1，并記錄導體AB在磁場中的運動軌跡.

表1

從學生已有經驗來講，有電流通過的證據(jù)是燈在發(fā)光，或電流表發(fā)生偏轉.在探究器材的選擇上，應尊重學生經驗，并基于經驗展開教學.利用這些器材初探后，發(fā)現(xiàn)燈泡、發(fā)光二極管、電流表均無“反應”，引發(fā)學生深度思考，從而產生使用更小量程電流表的心理需求.

尋找證據(jù)就是在教師的指導下，通過常規(guī)實驗與創(chuàng)新實驗，讓學生在“試誤”中體驗，在嘗試中經歷錯誤的過程.學生的探究活動雖然不可能也不必像人類最初發(fā)現(xiàn)知識那樣，經歷漫長曲折的試誤過程，但在重要環(huán)節(jié)讓學生經歷必要的失敗，在失敗中進行反省修正，對培養(yǎng)學生元認知能力和初步體會科學研究的艱辛非常有價值.

3.3 深度互動，提升思維

以互動為方式，以培養(yǎng)學生的科學思維為核心.每個學習者都有自己的經驗世界，經過自主探究和初步思維加工，學生大腦里建立了物理觀念的雛形，但往往不全面、不深刻，甚至會出現(xiàn)錯誤，通過發(fā)現(xiàn)問題、活動探究、發(fā)現(xiàn)新問題的深度互動，突出生生思維互動，幫助學生形成正確的物理觀念，強調交流過程中的質疑和批判性思考.

案例3.在“平面鏡”教學中，學生的前概念：像就在鏡子上、物體近像大，物體遠像小.教師沒有直接給他探究用的實驗器材，而是通過“活動-問題”的情境互動引發(fā)學生的思考，在思考的基礎上進行探究，使其知其然而知其所以然.問題成為學生心靈的觸發(fā)器，充當學生心靈的喚醒者，促進學生心靈不斷完善和建構（圖3）.［2］

圖3 “活動-問題串”思維模型

3.4 深化理解，遷移應用

深化理解有助于知識的遷移應用，反過來，遷移應用又能促進學生對知識的理解.遷移應用是深度學習發(fā)生的重要標志，是實踐的體現(xiàn)，特別是物理小制作，綜合實踐活動等動手實踐性的內容，也是深度教學的優(yōu)質資源.

案例4.在“電流的磁場”教學中，探究得出4張圖，這4張圖如何“合四為一”？引發(fā)學生思考：通電螺線管的磁極到底與什么因素有關？開始探究時，學生認識到與電流有關，初步理解是接線柱中的電流，另外一個因素就是與繞線有關.但是，在讓學生歸納的過程中，把學生的思維引導到螺線管中的電流上去，然后通過對比，發(fā)現(xiàn)實際上是取決于螺線管中的電流方向，如圖4（a）所示.將圖4（b）中右邊一張圖翻轉180°就可以得到圖4（c）中右邊這張圖.引導學生得出規(guī)律：螺線管看得見的部分如果電流向上，N極就在左邊.右手螺旋定則只不過是記憶方式.在此基礎上，學生通過遷移應用，通電螺線管的磁場以及電磁鐵應用的教學就水到渠成.

圖4 螺線管的極性與繞線方式“合四為一”

3.5 歸納梳理，構建網絡

心理學家布魯納：無論我們選教什么學科，務必使學生理解該學科的基本知識結構.學生經歷實驗探究過程，得出結論之后，所獲得的知識和方法處于離散狀態(tài).教師要引導學生做好探究后實驗現(xiàn)象、規(guī)律學的歸納、聯(lián)結過程，理清物理規(guī)律和方法在認知結構中的位置及相互關系，建立起清晰、穩(wěn)定的認知體系.在課的結尾，滲透逆向思維，形成網絡.探究式教學不能止于結論的獲得，結論與已有知識之間的關聯(lián)要梳理出來，形成的知識和方法的結構化有利于學生解決問題時高效地提取信息，促進學生的深度學習.如聲音內容的結構化，可以用圖5呈現(xiàn).

圖5 知識和方法結構化示例

基于實驗的深度教學能夠帶領著學生，經歷原初知識發(fā)現(xiàn)的驚喜和戰(zhàn)栗，不斷打碎舊的知識系統(tǒng)，在失衡中重新建構，讓學生找到學習的樂趣，真正熱愛學習.