李春密，顧江鴻，張 霄

(1.北京師范大學(xué) 物理學(xué)系，北京 100875；2.阜陽(yáng)師范大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 236037；3.教育科學(xué)出版社，北京100101)

第八次課程改革實(shí)施以來(lái)，特別是在落實(shí)以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為育人目標(biāo)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)逐漸發(fā)展成為孕育學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展、核心素養(yǎng)提升、終身學(xué)習(xí)能力養(yǎng)成的重要土壤. 為充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能，我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)了一系列重要舉措來(lái)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作.

2019年11月教育部發(fā)布的《教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn)》[1]指出：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是國(guó)家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的保障給出具體實(shí)施意見(jiàn). 《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》中明確規(guī)定，學(xué)校要根據(jù)學(xué)生人數(shù)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)足夠的專用實(shí)驗(yàn)室，配齊配足實(shí)驗(yàn)器材；要根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，按標(biāo)準(zhǔn)配齊物理教學(xué)所需設(shè)施設(shè)備，在條件允許的情況下改進(jìn)和提高物理實(shí)驗(yàn)器材的配備標(biāo)準(zhǔn)[2]. 與此同時(shí)，《初中物理教學(xué)裝備配置標(biāo)準(zhǔn)(JY/T 0619-2019)》《普通高中物理教學(xué)裝備配置標(biāo)準(zhǔn)》(進(jìn)行中)的修訂實(shí)施，也將有助于加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的硬件配置與建設(shè)，解決現(xiàn)存物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)不足、開(kāi)不齊、開(kāi)不好的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題.

縱觀近年來(lái)我國(guó)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，同時(shí)與國(guó)際上其他國(guó)家實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展進(jìn)行對(duì)標(biāo)，可進(jìn)一步明晰我國(guó)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀.

1 聚焦實(shí)驗(yàn)教育目標(biāo)

從十九世紀(jì)自然科學(xué)作為課程在中小學(xué)開(kāi)設(shè)以來(lái)，實(shí)驗(yàn)就成為科學(xué)課程的特色. 有觀點(diǎn)認(rèn)為科學(xué)課上做實(shí)驗(yàn)是理所當(dāng)然的事情，例如J. Solomon認(rèn)為實(shí)驗(yàn)和科學(xué)課堂的關(guān)系就像廚具和廚房、農(nóng)具和農(nóng)田的關(guān)系，是密不可分、理所當(dāng)然的. 也有人用口號(hào)式語(yǔ)言說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的重要性，例如科學(xué)教育界長(zhǎng)期流傳的“I hear, and I forget. I see, and I remember. I do, and I understand”“Hands on，minds on”. 更多的人通過(guò)實(shí)驗(yàn)所體現(xiàn)出的教育目標(biāo)來(lái)說(shuō)明其重要性.

1999年英國(guó)國(guó)王大學(xué)的J. Swain等人[3]在借鑒了英國(guó)科學(xué)教育家J. K. Kerr成果的基礎(chǔ)上使用了20項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)來(lái)調(diào)查科學(xué)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教育目標(biāo)的理解，這20項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)分別是：創(chuàng)新性活動(dòng)、使現(xiàn)象更真實(shí)、有利于記憶事實(shí)和規(guī)律、訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和尋找解決問(wèn)題的方法、表明科學(xué)在工業(yè)上的應(yīng)用、促進(jìn)邏輯推理方法、促進(jìn)細(xì)致的觀察和描述、發(fā)現(xiàn)事實(shí)得出原理、理解和操作儀器、幫助理解理論知識(shí)、培養(yǎng)自信、喚起并保持學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)交流能力、促進(jìn)合作能力、樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度、訓(xùn)練操作技能、證實(shí)所學(xué)的科學(xué)事實(shí)和科學(xué)理論、形成質(zhì)疑的態(tài)度、獲得操作經(jīng)驗(yàn)、為操作考試做準(zhǔn)備. 在此基礎(chǔ)上，有4項(xiàng)研究對(duì)實(shí)驗(yàn)教育目標(biāo)進(jìn)行了歸類，使其在教學(xué)中的操作性更強(qiáng).

美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)于2006年提出7類分類法(把科學(xué)推理與科學(xué)本質(zhì)合二為一)[4]，以色列魏茲曼科學(xué)研究所A.Hofstein于2007年提出5類分類法[5]，加拿大多倫多大學(xué)D.Hodson于2014年提出5類分類法[6]，A.Hofstein于2017年提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)獨(dú)有的新5類分類法[7]，具體見(jiàn)表1，表中 “√”表示分類中所包含的內(nèi)容.

于我國(guó)而言，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、重視學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)，始終是重要的教育課題. 物理實(shí)驗(yàn)之所以在中學(xué)物理教學(xué)中占據(jù)重要地位，不僅是因?yàn)樗軒椭鷮W(xué)生學(xué)習(xí)掌握最基本儀器的使用方法，更重要的是能在物理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力. 在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》中，物理核心素養(yǎng)被凝練為物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個(gè)方面，并具體體現(xiàn)在物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念，模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新，問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流，科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任等要素上. 雖然在課程標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行明確規(guī)定，但是物理實(shí)驗(yàn)作為物理學(xué)科的重要內(nèi)容和方法，物理核心素養(yǎng)每個(gè)方面的要求都應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中逐一落實(shí)，因此，實(shí)驗(yàn)教育的目標(biāo)應(yīng)指向?qū)W生核心素養(yǎng)的發(fā)展，與上述國(guó)外實(shí)驗(yàn)教育目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，我國(guó)將實(shí)驗(yàn)教育融入到物理教學(xué)中，所體現(xiàn)出的教學(xué)目標(biāo)與國(guó)外基本一致.

2 加強(qiáng)科學(xué)探究深度

習(xí)近平總書(shū)記多次強(qiáng)調(diào)，課程教材要發(fā)揮培根鑄魂、啟智增慧的作用. 物理教科書(shū)作為最直接的課程資源，在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面具有重要作用. 教材的難易程度不僅決定著學(xué)生理解知識(shí)的程度，而且還關(guān)系到人才培養(yǎng)目標(biāo)和民族的整體素質(zhì). 在2014年結(jié)題的全國(guó)教育科學(xué)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室主持的“中小學(xué)理科教材國(guó)際比較研究”項(xiàng)目中，以中國(guó)、澳大利亞、日本、韓國(guó)、新加坡、德國(guó)、法國(guó)、俄羅斯、英國(guó)和美國(guó)10個(gè)國(guó)家的主流理科教材為比較對(duì)象，對(duì)教材的難度進(jìn)行了比較研究. 就物理學(xué)科而言，初中和高中的比較文本分別選取了人民教育出版社出版的《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·物理》和《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·物理》. 在實(shí)驗(yàn)維度上，我國(guó)初中和高中教材在廣度和總深度上都排名第一，但是平均深度卻都排名第8，由此可以得出我國(guó)物理教科書(shū)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在初中[8]和高中[9]階段都呈現(xiàn)出“廣而淺”的特點(diǎn). 雖然在具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展的過(guò)程中，各個(gè)國(guó)家對(duì)教材的依賴程度不同，但教材中的實(shí)驗(yàn)難易程度可作為反映我國(guó)學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平的基本依據(jù).

之所以我國(guó)教材在實(shí)驗(yàn)維度上呈現(xiàn)出平均深度低的結(jié)果，其主要原因是教材中實(shí)驗(yàn)的探究層次低，探究引導(dǎo)過(guò)于形式化，沒(méi)有真正從提升學(xué)生能力的角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì). 探究實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)探究的主要表現(xiàn)形式，在以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)的新課程改革中，被重新定位. 在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》中，第一次明確提出了21個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，作為實(shí)踐體驗(yàn)性最強(qiáng)的物理學(xué)習(xí)方式，學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)在新課改中被予以充分重視，通過(guò)全過(guò)程的探究體驗(yàn)，可以全方位地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力；在這次課標(biāo)修訂中，演示實(shí)驗(yàn)也被確定為探究型實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為“演示實(shí)驗(yàn)是師生共同探究物理問(wèn)題的學(xué)習(xí)方式，也是體驗(yàn)性較強(qiáng)的學(xué)習(xí)方式”.

依據(jù)新課標(biāo)，在新教材的編寫過(guò)程中，也著重體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中學(xué)生的主體地位，確保學(xué)生能夠得到“提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得到結(jié)論”等科學(xué)探究活動(dòng)的機(jī)會(huì)[10]，提升探究的主動(dòng)性與完整性，為核心素養(yǎng)的提升創(chuàng)造條件. 對(duì)于一些需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，多數(shù)都在教材中安排為專門的“實(shí)驗(yàn)探究”，同時(shí)為了體現(xiàn)探究性，教科書(shū)只從思路上引導(dǎo)學(xué)生如何開(kāi)展探究，而不給出具體的實(shí)驗(yàn)操作步驟， 思路討論清楚后，再給出 1 ～ 2 個(gè)參考案例，而不是固定的方案，以便充分體現(xiàn)探究思想[11]. 2022年4月21日，新發(fā)布的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》將實(shí)驗(yàn)探究作為一級(jí)主題，更加突出了實(shí)驗(yàn)探究的地位和作用.

3 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

從上世紀(jì)七八十年代開(kāi)始，國(guó)際科學(xué)教育界就開(kāi)始圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果展開(kāi)討論，該討論一直延續(xù)到現(xiàn)在. 不少實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的研究揭示出教師預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)與師生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的行為結(jié)果不一致，有人甚至提出，實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是學(xué)生“動(dòng)手，而沒(méi)有動(dòng)腦”，實(shí)驗(yàn)操作只是“操作器材，而沒(méi)有操作思維”. 為了改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，除了教師從實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)主題的確定、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的選擇著手外，學(xué)生的主動(dòng)參與、主動(dòng)思考、自主決策也很重要，因此選擇合適的教學(xué)策略對(duì)于改變學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的狀態(tài)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果尤為重要.

1992年，R.T.White和R.F.Gunstone提出“預(yù)測(cè)-觀察-解釋”(predict-observe-explain, 簡(jiǎn)稱POE)策略，該策略是在“觀察滲透理論”哲學(xué)觀念和建構(gòu)主義、前概念、概念轉(zhuǎn)變等教育理論基礎(chǔ)上提出的新型演示策略，其流程為：在實(shí)驗(yàn)演示前，學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)；教師演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)；然后學(xué)生對(duì)所觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行解釋. POE策略能促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中把自己腦海中的前概念與學(xué)習(xí)到的概念建立聯(lián)系，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不僅“動(dòng)手”，而且“動(dòng)腦”.

1996年，J.E.Penick等人提出“提問(wèn)”策略(questioning strategy). 該策略把問(wèn)題分為歷史(history)、聯(lián)系(relationship)、應(yīng)用(application)、懷疑(speculation)、解釋(explanation)等類型. 通過(guò)提問(wèn)幫助學(xué)生回憶已有經(jīng)驗(yàn)，利用已有知識(shí)質(zhì)疑自己學(xué)習(xí)的內(nèi)容. “提問(wèn)”是教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況的常用教學(xué)手段，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用“提問(wèn)”策略提供的分類提問(wèn)技巧將有助于促進(jìn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí).

1999年，C. W. Keys提出啟發(fā)式科學(xué)寫作策略(science writing heuristic, 簡(jiǎn)稱SWH)，他在研究中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在食譜式實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中只是操作器材，而沒(méi)有思維活動(dòng)，因此不能掌握操作背后的科學(xué)觀念. 他在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上，提出了啟發(fā)式科學(xué)寫作策略. 該教學(xué)策略能引導(dǎo)學(xué)生把實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的思考和觀察到的現(xiàn)象建立聯(lián)系.

2020年，Y. Muhamad[12]研究表明搜索-解決-創(chuàng)新-展示策略(search-solve-create-share，簡(jiǎn)稱SSCS)能促進(jìn)學(xué)生的反思能力和解決問(wèn)題能力的提高. SSCS是適合于開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的教學(xué)策略，包括搜索、解決、創(chuàng)新、展示4個(gè)階段. 研究表明SSCS有利于學(xué)生明確自己在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的任務(wù)，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的提問(wèn)能力、探究設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)收集和分析能力均好于控制組學(xué)生. 其中搜索和創(chuàng)新環(huán)節(jié)可促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，在科技實(shí)踐活動(dòng)中更能發(fā)揮作用.

針對(duì)具體的教學(xué)內(nèi)容，我國(guó)也發(fā)展研制出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，用以幫助物理教師采取有效的措施促進(jìn)學(xué)生“動(dòng)手”與“動(dòng)腦”相結(jié)合，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果.

1999年，陶洪提出了在物理規(guī)律教學(xué)中適用性較強(qiáng)的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，如圖1所示. 在該模式中，實(shí)驗(yàn)操作產(chǎn)生的物理過(guò)程和現(xiàn)象被觀察者感知，并得到一定的物理表象(感性認(rèn)識(shí))，這些表象經(jīng)初步的思維加工而得到觀察結(jié)論(抽象的規(guī)定)，經(jīng)進(jìn)一步思維之后得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論[13].

圖1 物理規(guī)律教學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

2005年，張偉從課程資源開(kāi)發(fā)與利用的角度，梳理了利用“非專門化物質(zhì)手段”開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的歷史與現(xiàn)狀，提出了“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)的概念，并對(duì)這類實(shí)驗(yàn)的教育教學(xué)功能進(jìn)行了深入的分析和概括，繼而從物理學(xué)科培養(yǎng)和諧健康發(fā)展的人的目標(biāo)出發(fā)，建立了“生態(tài)化物理教學(xué)”的理論模型，系統(tǒng)地探討了相關(guān)的理論問(wèn)題，并進(jìn)行了實(shí)際教學(xué)案例分析[14].

2007年，葉歆等人以物理探究演示實(shí)驗(yàn)為載體，建構(gòu)了以學(xué)生為主體的物理探究演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，具體教學(xué)流程如圖2所示. 該教學(xué)策略通過(guò)整合科學(xué)探究的7個(gè)要素，將探究演示實(shí)驗(yàn)的操作程序分為5個(gè)階段，每個(gè)階段都設(shè)計(jì)了相應(yīng)的教師活動(dòng)、策略體系和學(xué)生活動(dòng)，用以加強(qiáng)學(xué)生在演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體性，為探究性教學(xué)的有效開(kāi)展提供助力[15].

圖2 探究演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的操作程序

新課改中突出核心素養(yǎng)教育的教學(xué)設(shè)計(jì)是“思維型教學(xué)”，思維型教學(xué)的大致流程為: 創(chuàng)設(shè)情境——提出問(wèn)題——自主探究——總結(jié)反思——應(yīng)用遷移. 該流程的主要目標(biāo)為：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，學(xué)生自主構(gòu)建新的認(rèn)知[16]. 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，該教學(xué)策略同樣適用.

2019年，顧江鴻等人提出了演示實(shí)驗(yàn)探究化的觀點(diǎn)，給出了探究化演示實(shí)驗(yàn)的7個(gè)要素以及探究化演示實(shí)驗(yàn)的流程[17]，如圖3所示. 學(xué)生的日常經(jīng)驗(yàn)、前概念和已有的科學(xué)概念與科學(xué)事實(shí)以及科學(xué)概念是學(xué)生從前概念到科學(xué)概念轉(zhuǎn)變所經(jīng)歷的探究過(guò)程，在探究過(guò)程的兩側(cè)是交流，表示探究過(guò)程是在師生、生生、小組或全班充分交流的環(huán)境中進(jìn)行的.

圖3 探究化演示實(shí)驗(yàn)要素結(jié)構(gòu)圖

2021年，趙蕓赫等人建構(gòu)了基于開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)問(wèn)題解決探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)及實(shí)踐框架，提出了4類實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的問(wèn)題解決模型，即觀察型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)問(wèn)題解決活動(dòng). 讓學(xué)生在所創(chuàng)設(shè)的真實(shí)的、無(wú)標(biāo)準(zhǔn)答案的問(wèn)題情境中進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐，考查學(xué)生在活動(dòng)中的能力變化，用以解決中學(xué)物理中科學(xué)實(shí)踐方面存在的問(wèn)題以提升學(xué)生的科學(xué)能力[18].

4 多重實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)

2015年斯坦福大學(xué)J.Osborne從科學(xué)研究過(guò)程的角度分析了做科學(xué)(doing science)在科學(xué)研究和科學(xué)學(xué)習(xí)中的地位，提出了科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程應(yīng)包括做科學(xué)(doing science)、談?wù)摽茖W(xué)(talking science)、寫科學(xué)(writing science)、閱讀科學(xué)(reading science)和展示科學(xué)(representing science)5種形式[19]. 做科學(xué)只是整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中的一種形式，只有正確對(duì)待做科學(xué)在科學(xué)教育實(shí)踐活動(dòng)中的地位，才能發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用. 以上所列的每一種學(xué)習(xí)形式，作為科學(xué)研究過(guò)程中的必要步驟，是需要學(xué)生通過(guò)科學(xué)教育才能習(xí)得的能力，進(jìn)而也可作為評(píng)價(jià)學(xué)生科學(xué)研究水平的指標(biāo)體系.

我國(guó)在物理實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方面的分類繁多，既有結(jié)合心理學(xué)知識(shí)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行界定繼而展開(kāi)的評(píng)價(jià)，例如將物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Υ_定為實(shí)驗(yàn)觀察能力、實(shí)驗(yàn)思維能力和實(shí)驗(yàn)操作能力，其中實(shí)驗(yàn)操作能力作為核心能力，包括深刻性、靈活性、敏捷性、批判性和獨(dú)創(chuàng)性等品質(zhì)[20]；又有以物理課程教學(xué)為依托，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生在課程目標(biāo)各個(gè)維度上的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從過(guò)去的三維目標(biāo)到如今的核心素養(yǎng)課程目標(biāo)，均可借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)來(lái)完成對(duì)課程目標(biāo)的有效落實(shí)；還有以不同評(píng)價(jià)主體為切入點(diǎn)而展開(kāi)的多角度實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，例如可分為個(gè)人自評(píng)、小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)等[21]，通過(guò)多角度評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)給予真實(shí)全面的評(píng)價(jià).

考試招生制度是教育評(píng)價(jià)體系的重要組成部分. 高考上接高等教育，下連基礎(chǔ)教育，是教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其考查內(nèi)容對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰λ揭灿邢鄳?yīng)要求. 《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》[22]在考查“關(guān)鍵能力”中提出了3方面的關(guān)鍵能力群，即知識(shí)獲取能力群、實(shí)踐操作能力群、思維認(rèn)知能力群，其中實(shí)踐操作能力主要包括：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)處理能力、信息轉(zhuǎn)化能力、動(dòng)手操作能力、應(yīng)用寫作能力、語(yǔ)言表達(dá)能力等. 由此可見(jiàn)，我國(guó)在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力方面，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊蠛驮u(píng)價(jià)也具有綜合性. 在我國(guó)不少地區(qū)，實(shí)驗(yàn)考核已被列入結(jié)業(yè)考試和升學(xué)考試，例如上海地區(qū)從2021年開(kāi)始將物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作得分(滿分15分)正式計(jì)入中考招生總成績(jī)，但現(xiàn)實(shí)卻不盡如人意，由于實(shí)驗(yàn)考題的內(nèi)容、評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和方法都受到了限制，使得分?jǐn)?shù)的高低難以切實(shí)反映學(xué)生真正的能力，學(xué)生只動(dòng)手不動(dòng)腦、只操作器材而沒(méi)有提升能力的現(xiàn)象仍比比皆是.

5 豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

教學(xué)資源是教育教學(xué)中不可缺少的物質(zhì)手段，對(duì)實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)、提高教學(xué)質(zhì)量具有十分重要的作用. 隨著時(shí)代發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)既要加強(qiáng)儀器設(shè)備的配備、更新工作，又要積極拓寬資源渠道，開(kāi)展自制教具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從而讓教學(xué)資源在中小學(xué)教育教學(xué)中發(fā)揮更大的作用.

縱觀國(guó)際科學(xué)教育研究，信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用日益凸顯，且主要包括以下3類：1)用計(jì)算機(jī)輔助真實(shí)實(shí)驗(yàn)，典型工具有微型計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室和數(shù)字信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室等. 2)為了開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)而開(kāi)發(fā)的工具，包括計(jì)算機(jī)仿真程序、模擬實(shí)驗(yàn)軟件等. 3)基于網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)，用于輔助教學(xué)的素材數(shù)據(jù)庫(kù)、課堂管理系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái). 就物理學(xué)科而言，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，通過(guò)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，可達(dá)到增強(qiáng)視覺(jué)效果、精確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案、消除系統(tǒng)誤差等目的. 信息技術(shù)的融合賦予了物理實(shí)驗(yàn)新的內(nèi)涵，也擴(kuò)展了物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能[23].

在實(shí)際教學(xué)中，不少物理教師借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的更新?lián)Q代來(lái)加強(qiáng)學(xué)生與時(shí)代間的關(guān)聯(lián). 例如，教師利用手機(jī)等通信設(shè)備上安裝的測(cè)試軟件和傳感器軟件(phyphox，物理實(shí)驗(yàn)室AR等APP)可隨時(shí)、隨處創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測(cè)量與采集的一體化. 由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)室不再是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的唯一場(chǎng)所，學(xué)生可擁有更廣泛的空間進(jìn)行自由探索，而教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式也變得更加靈活多變. 實(shí)驗(yàn)器材的變化一方面創(chuàng)新了教學(xué)的內(nèi)容，另一方面也拓展了實(shí)驗(yàn)的外延. 正如A.Hofstein[24]認(rèn)為的那樣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的外延在拓展，而拓展則體現(xiàn)在操作對(duì)象、學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)時(shí)間上，其中操作對(duì)象由實(shí)物拓展到了“實(shí)物+虛擬+數(shù)據(jù)”，學(xué)習(xí)空間由實(shí)驗(yàn)室拓展到了“室內(nèi)+室外+校外”，學(xué)習(xí)時(shí)間則由課內(nèi)拓展到了“課內(nèi)+課外”.

利用隨手可得的生活物品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅是我國(guó)中學(xué)物理教學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)，也是國(guó)際物理教育中的普遍做法. 長(zhǎng)期以來(lái)，自制教具因其簡(jiǎn)便性、針對(duì)性和良好的演示效果得到了廣大物理教師的認(rèn)可和推廣. 在新時(shí)代，涌現(xiàn)了一批利用信息技術(shù)制作、支持探究性教學(xué)的新教具，這充分體現(xiàn)了物理教師的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，這些教具對(duì)成品教具進(jìn)行了有益的補(bǔ)充，更在加強(qiáng)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用. 在探究實(shí)踐活動(dòng)中，師生共同研制自制教具已屢見(jiàn)不鮮，這不僅有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和能力的訓(xùn)練，同時(shí)也強(qiáng)化了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、安全意識(shí)、環(huán)保意識(shí)等.

6 促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展

聯(lián)合國(guó)教科文組織在《教育——財(cái)富蘊(yùn)藏其中》中明確表示，各國(guó)政府應(yīng)重新確立教師師資的重要性并提高他們的資格，提高教師的質(zhì)量和數(shù)量應(yīng)是所有國(guó)家優(yōu)先考慮的問(wèn)題[25]. 在2006年美國(guó)政府發(fā)布的《美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力計(jì)劃》中指出，美國(guó)未來(lái)10年用于數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)學(xué)科的教育和研究的財(cái)政預(yù)算翻倍，同時(shí)增加培養(yǎng)了約7萬(wàn)名高中教師(包括3萬(wàn)名數(shù)學(xué)、物理和科學(xué)學(xué)科的教師)，以鼓勵(lì)更多美國(guó)青少年學(xué)習(xí)STEM領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)[26].

我國(guó)于2007年決定在教育部直屬師范大學(xué)實(shí)行師范生免費(fèi)教育政策，旨在通過(guò)直屬師范大學(xué)的試點(diǎn)積累經(jīng)驗(yàn)，建立制度，為培養(yǎng)造就大批優(yōu)秀教師和教育家奠定基礎(chǔ). 但是在師范生培養(yǎng)之初，不可避免地存在著一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題. 在師范院校的課程設(shè)置中，那些與教學(xué)技能聯(lián)系緊密的教育學(xué)、心理學(xué)、教學(xué)法及其教育實(shí)習(xí)的課程門類少、學(xué)分少、學(xué)時(shí)短. 就物理學(xué)科而言，實(shí)驗(yàn)技能中所包括的進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)、組織和指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、操作實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能在實(shí)際教學(xué)中的需求程度都比較高，但師范生的培養(yǎng)課程卻不能完全滿足教學(xué)技能的培養(yǎng)要求，從而成為培養(yǎng)師范生教育教學(xué)能力的短板[27]. 經(jīng)過(guò)十幾年對(duì)師范生的觀察，師范院校在對(duì)師范生的培養(yǎng)態(tài)度上變得更加“務(wù)實(shí)”，除了重視教育見(jiàn)習(xí)、實(shí)習(xí)與研習(xí)對(duì)師范生的影響之外，還開(kāi)設(shè)了一系列與其未來(lái)教育工作密切相關(guān)的教育類課程. 以北京師范大學(xué)物理學(xué)系為例，為師范生開(kāi)設(shè)了“物理優(yōu)秀教學(xué)案例研討”“教育觀摩與研討”“教育實(shí)踐與提升”“實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練”等一系列專業(yè)課程，旨在從課程內(nèi)容上加強(qiáng)與師范生未來(lái)教育工作的聯(lián)系，進(jìn)一步培育師范生的教育專業(yè)素養(yǎng).

2021年4月，教育部辦公廳印發(fā)了《中學(xué)教育專業(yè)師范生教師職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)(試行)》等5個(gè)文件，其目的在于進(jìn)一步加強(qiáng)師范類專業(yè)建設(shè)，建立師范生教育教學(xué)能力考核制度，推動(dòng)教師教育院校將國(guó)家中小學(xué)教師資格考試標(biāo)準(zhǔn)和大綱融入到日常教學(xué)、學(xué)業(yè)考試和相關(guān)培訓(xùn)中，提高師范類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，即從源頭上提升教師隊(duì)伍教書(shū)育人的能力水平.

隨著以培養(yǎng)核心素養(yǎng)為目標(biāo)的新課標(biāo)頒布實(shí)施，課程理念上帶來(lái)的變革將從根本上實(shí)現(xiàn)我國(guó)基礎(chǔ)教育育人方式和模式的轉(zhuǎn)型. 在這一過(guò)渡期內(nèi)，對(duì)教師的專業(yè)能力再次提出了新的挑戰(zhàn). 2022年4月，《新時(shí)代基礎(chǔ)教育強(qiáng)師計(jì)劃》的頒布更是在教師能力素質(zhì)、教師教育體系、教師隊(duì)伍建設(shè)等方面提出了具有時(shí)代特征的新要求. 在新時(shí)代背景下，每一位物理教師要從培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，重新認(rèn)識(shí)物理教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值，更新教學(xué)觀念、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、組織教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)探索創(chuàng)新型教學(xué)模式的活力，從而促進(jìn)自身的專業(yè)發(fā)展.

7 實(shí)驗(yàn)教學(xué)展望

雖然近年來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作取得了可見(jiàn)的進(jìn)展，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平也有了整體提升，但不可否認(rèn)的是個(gè)別地區(qū)、學(xué)校對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的硬件配置與建設(shè)的重視程度仍然不足，實(shí)驗(yàn)條件與教學(xué)需求不匹配依然是亟待解決的問(wèn)題. 開(kāi)齊、開(kāi)足、開(kāi)好國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，改善農(nóng)村地區(qū)、貧困地區(qū)以及薄弱學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，改變因缺少器材影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，仍然是實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域需要攻堅(jiān)的問(wèn)題.

在確保物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需的物質(zhì)資源逐步到位的同時(shí)，如何才能切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平？長(zhǎng)期以來(lái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖一直被反復(fù)提及，但是迫于傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，實(shí)驗(yàn)的功能并未在學(xué)生身上真正得以體現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)課程流于形式的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生. 在以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)的新課程改革中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)再次被委以重任，這就要求學(xué)校和教師重新認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人功能，并予以實(shí)際重視，從而切實(shí)保障實(shí)驗(yàn)課程的有效開(kāi)展.

學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ酿B(yǎng)成不是一蹴而就的，同樣對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾橐膊粦?yīng)以一次終結(jié)性評(píng)價(jià)為準(zhǔn)，更何況紙筆測(cè)試所體現(xiàn)的能力有限，簡(jiǎn)單的操作考查也不能完全代表學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平. 為了能全面地徹查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展，需要設(shè)置科學(xué)、合理且與核心素養(yǎng)要求同步的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系來(lái)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?，其中?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、操作能力、評(píng)估交流能力等，作為評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ谋貍湟匾残枰M(jìn)一步明確其測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，如此才能找出桎梏學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平的癥結(jié)所在，進(jìn)而明確改進(jìn)方向，及時(shí)有效地促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展，從而提升其核心素養(yǎng).