王愛生 包萬鳳

(前郭縣蒙古族中學(xué)，吉林 松原131100)

0 引言

作為我國基礎(chǔ)教育頂層設(shè)計的“核心素養(yǎng)”，具有整體性、綜合性和系統(tǒng)連貫性等特點[1]，因此要想通過課堂教學(xué)真正有效地落實在學(xué)生身上，對每位一線學(xué)科教師來說都是一個不小的挑戰(zhàn)！這是因為學(xué)科教師對“核心素養(yǎng)”所指的終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的“必備品格”和“關(guān)鍵能力”等深感抽象，即使與物理學(xué)科結(jié)合所得到的物理學(xué)科的核心素養(yǎng)：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，也不像以往所傳授的具體知識點和三維目標(biāo)那樣明確可操作。當(dāng)前，對核心素養(yǎng)教學(xué)開展研究，多數(shù)學(xué)者都聚焦于內(nèi)涵與價值的深入探討，其成果有助于理念的普及和觀念的更新，但不接地氣，對物理課堂教學(xué)實踐的指導(dǎo)價值還不高。為了把核心素養(yǎng)教育落實到具體的課堂教學(xué)中，實現(xiàn)一種可操作的教學(xué)路徑，筆者對2014年獲得的國家級教學(xué)成果二等獎的“基于自創(chuàng)性實驗的物理教學(xué)研究”加以探索、深化、升華，實施了“自主·自創(chuàng)·自演：指向核心素養(yǎng)教學(xué)的一種路徑”(以下簡稱“三自式物理教學(xué)”)，并在實際教學(xué)中進(jìn)行了檢驗、改進(jìn)、完善，形成了獨特的教學(xué)形式和風(fēng)格?，F(xiàn)敘述如下，以期各位同仁的指正。

1 三自式物理教學(xué)的內(nèi)涵

“三自式物理教學(xué)”是筆者近20年系列遞進(jìn)研究逐漸發(fā)展形成的認(rèn)識： 2002年，認(rèn)識到生活用品不僅是簡單地實驗代替，而是物理課程資源的豐富;2010年，認(rèn)識到挖掘生活用品不是簡單地豐富自制教具，而是生活趣味化的教學(xué);2015年，認(rèn)識到“自創(chuàng)性實驗”不是教具貧乏的權(quán)宜之計，而是實驗教學(xué)創(chuàng)新的需求;2019年，認(rèn)識到自創(chuàng)性實驗不是單一的實驗創(chuàng)新行為，而是有特色的指向核心素養(yǎng)的物理教學(xué)。

1.1 主要概念的界定

所謂的“三自式物理教學(xué)”就是在物理教學(xué)中，依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的需要，師生充分挖掘日常生活中可利用的資源，設(shè)計為承載知識、表征知識、體驗知識的創(chuàng)新實驗，將學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新實驗設(shè)計、自己操作演示講解有機地結(jié)合為整體的一種實驗教學(xué)方式。

(1)學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識(簡稱“自主”)。自主學(xué)習(xí)能力是學(xué)生獲取知識、發(fā)展自我、最終成功的關(guān)鍵能力之一。學(xué)生自主學(xué)習(xí)體現(xiàn)在學(xué)生的主體性、能動性、自為性。在教學(xué)中，教師要尊重學(xué)生的主體性，發(fā)揮能動性，鼓勵自為性。其策略是以學(xué)生喜歡的實驗為“誘餌”，以滿足動手操作實驗為手段，以獲得實驗操作成功為目標(biāo)，以感受榮譽感、自豪感、成就感為宗旨。因此，教師要找一些小、易、妙的實驗為切入口，感受到物理實驗的無窮魅力，引導(dǎo)學(xué)生對實驗制作、操作、展示產(chǎn)生興趣，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。因此，自主是基礎(chǔ)和前提。

(2)學(xué)生自主創(chuàng)新實驗(簡稱“自創(chuàng)”)。學(xué)生自主創(chuàng)新實驗，也簡稱為“自創(chuàng)性實驗”?！白詣?chuàng)性實驗”是從發(fā)明的創(chuàng)新性角度創(chuàng)設(shè)的新概念，它對應(yīng)的實驗，稱為已有的實驗。自創(chuàng)性實驗是指以學(xué)生在現(xiàn)實生活中接觸到的生活資源為基礎(chǔ)，運用創(chuàng)新思維、創(chuàng)新材料、創(chuàng)新技術(shù)，使之成為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)需要的學(xué)習(xí)內(nèi)容的載體、解決問題的工具、指向思維的方法。它能呈現(xiàn)和體驗知識的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)果，其形式包含實驗設(shè)計、實驗裝置、實驗組合等。其創(chuàng)新程度有對實驗的模仿、代替、優(yōu)化、改進(jìn)、創(chuàng)新。在教師指導(dǎo)下根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過自主學(xué)習(xí)，以學(xué)生個體理解的知識(概念、規(guī)律、事實)為出發(fā)點，依據(jù)相關(guān)的創(chuàng)新思維和以往自制實驗作品的經(jīng)驗，設(shè)計出結(jié)構(gòu)巧妙、取材方便、現(xiàn)象直觀、操作簡捷、效果明顯的自主創(chuàng)新性實驗。因此，自創(chuàng)是核心和關(guān)鍵。

(3)學(xué)生自己操作演示(簡稱“自演”)。學(xué)生對自創(chuàng)性實驗的操作和講解，是學(xué)生經(jīng)歷、體驗、內(nèi)化的過程，還能促發(fā)學(xué)生的比較、判斷、歸納等思維活動。演示講解的交流、評估、建議，會使同學(xué)之間在學(xué)習(xí)上相互促進(jìn)、在情感上相互交流、思維上相互碰撞。因此，自演是方法和過程。

可見，“自主”“自創(chuàng)”“自演”，三者相互依存、相互支撐、相互促進(jìn)，構(gòu)成一個和諧有機的共同體。

1.2 三自式物理教學(xué)的特征

“三自式物理教學(xué)”以給予學(xué)生一種真實而熟悉的實驗為情境、內(nèi)容、載體、媒介、工具、活動等，學(xué)生物理知識的學(xué)習(xí)真正回歸到個體經(jīng)歷、證據(jù)說理、操作趣味中，使學(xué)生經(jīng)歷體驗、收獲經(jīng)驗、內(nèi)化于己，從而豐富認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)能力，提升素養(yǎng)。

(1)操作上具有自主性?！叭允轿锢斫虒W(xué)”依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，學(xué)生主動用心設(shè)計和動手制作趣味性實驗、結(jié)構(gòu)巧妙實驗、現(xiàn)象美妙實驗、操作驚險實驗、現(xiàn)象差異實驗等，從而使學(xué)生能積極主動地自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新設(shè)計實驗、自我演示講解，學(xué)生之間進(jìn)行評價交流，不僅在實驗教學(xué)中體會到快樂的學(xué)習(xí)，還能讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，深入學(xué)習(xí)和理解知識。

(2)經(jīng)歷上具有實踐性。“三自式物理教學(xué)”充分重視學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新、自主操作演示，根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和課型，將學(xué)習(xí)內(nèi)容融合在學(xué)生比較喜歡的游戲活動、魔術(shù)表演、實驗競賽等不同的教學(xué)實踐活動中，使學(xué)生學(xué)習(xí)知識的過程成為一件快樂的實踐體驗，在學(xué)生“自主”“自創(chuàng)”“自演”的實踐中，培養(yǎng)學(xué)生欣賞實驗、崇拜實驗、創(chuàng)新實驗的科學(xué)品質(zhì)。

(3)任務(wù)上具有合作性。在教師的學(xué)法指導(dǎo)下，學(xué)生基本上能夠“自主”掌握基礎(chǔ)知識。但作為核心的“自創(chuàng)”，個體一般很難獨立完成，需要學(xué)生之間的思維碰撞、頭腦風(fēng)暴、引導(dǎo)啟發(fā)等才能得以實現(xiàn)，甚至有的自創(chuàng)性實驗需要學(xué)生、教師、家長參與合作才能完成。這是因為自創(chuàng)性實驗從學(xué)生認(rèn)知的角度來說是發(fā)生、發(fā)展、創(chuàng)新、超越。因此，只有合作學(xué)習(xí)才使學(xué)生們在設(shè)計思維上相互啟發(fā)，在制作技能上相互補充，在需要的資源上相互共享。合作“自創(chuàng)”不僅能突破個體思維上的狹隘，而且能培養(yǎng)學(xué)生在完成一個任務(wù)時求同存異的團(tuán)隊合作精神。

(4)應(yīng)用上具有靈活性?！叭允轿锢斫虒W(xué)”中，“自主”“自創(chuàng)”是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，前期自主學(xué)習(xí)的個體經(jīng)歷和體驗，是為了實現(xiàn)學(xué)生在課堂上“自演”所做的充分準(zhǔn)備。而學(xué)生的“自演”在引入新課、問題表征、假說驗證、規(guī)律探索、獲得事實等各個環(huán)節(jié)中都可以進(jìn)行操作應(yīng)用。教師根據(jù)不同的課型和教學(xué)過程需要，隨時可以嵌入到各種教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)節(jié)中，因此在應(yīng)用上具有靈活性。

(5)資源上具有豐富性?！叭允轿锢斫虒W(xué)”中實驗創(chuàng)新設(shè)計和制作，需要一定的物質(zhì)基礎(chǔ)和創(chuàng)造性勞動。從學(xué)生的認(rèn)知心理和熟悉材料的角度出發(fā)，除了已有的學(xué)校實驗器材外，教師可以靈活應(yīng)用常見的生活用品，如玩具、餐具、智能手機等。還可以利用新材料、新技術(shù)、新方法，如變色油漆、能記憶的金屬、遙控飛機等。豐富的資源可提供學(xué)生設(shè)計所需要的材料及技術(shù)，可滿足開發(fā)主題式、系列式、參與式、競賽式等自創(chuàng)性實驗的需要。

2 三自式物理教學(xué)的價值

“三自式物理教學(xué)”是一種新的教學(xué)方式，又是學(xué)生體驗學(xué)習(xí)形成經(jīng)驗和理解內(nèi)化的過程，還是落實核心素養(yǎng)的一種有效路徑。

2.1 “三自式物理教學(xué)”改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式

(1)教學(xué)方式新穎?！叭允轿锢斫虒W(xué)”通過學(xué)生“自主”“自創(chuàng)”“自演”獲得基礎(chǔ)知識、基本技能、基本經(jīng)歷、基本經(jīng)驗，從而促進(jìn)對物理知識的認(rèn)知和理解。這種教學(xué)有助于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)意義上的機械教學(xué)方式，滿足教師和學(xué)生的個性需求，從而實現(xiàn)物理教學(xué)回歸到人類探尋自然規(guī)律的樸素的實踐中，讓學(xué)生在可視化、操作化、體驗化的教學(xué)中輕松愉快地學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。它改變了傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽的傳統(tǒng)教學(xué)方式，讓學(xué)生在“做中學(xué)”“玩中學(xué)”，真正體現(xiàn)了知識寓于生活中，實現(xiàn)杜威的“教育即生活”和陶行知的“教學(xué)做合一”的教育思想?？梢?，“三自式物理教學(xué)”在落實課程標(biāo)準(zhǔn)中所提倡的科學(xué)探究和改變學(xué)生的學(xué)習(xí)行為方式以及優(yōu)化教師教學(xué)行為方式上，具有得天獨厚的優(yōu)勢。

(2)符合學(xué)生認(rèn)知的邏輯規(guī)律。布魯納的認(rèn)知表征理論，把認(rèn)知表征分為動作表征、圖象表征和符號表征三種，動作表征通過動作反應(yīng)(做實驗、實踐活動)表征理解，圖象表征通過表象反應(yīng)(物理圖景、想象、圖畫)表征理解，而符號表征則是通過個體行為(語言、說、寫)表征理解。在“三自式物理教學(xué)”中，學(xué)生通過具體的實踐(實驗操作)經(jīng)歷、生成實驗表象(觀察的現(xiàn)象和數(shù)據(jù))、形成文字表征(實驗結(jié)論和評價)，從而對知識進(jìn)行內(nèi)化，順利實現(xiàn)“從動作表征經(jīng)圖象表征而達(dá)到符號表征”的三重表征，也完成了從形象思維過渡到抽象思維的發(fā)展，實現(xiàn)了從實踐到理論的認(rèn)識升華。從學(xué)生熟悉的生活情境和感興趣的事物出發(fā)，從身邊問題的解決過程中理解物理知識，體會到物理問題就在自己身邊，感受到物理學(xué)習(xí)是有趣、有用、好玩的?？梢?，妙在于“源于生活，但高于生活”，從而實現(xiàn)“求真”的體驗、“至善”的追求、“臻美”的熏陶。

2.2 “三自式物理教學(xué)”強化了物理實驗教學(xué)

教育部發(fā)布《關(guān)于加強和改進(jìn)中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》(教基〔2019〕16號)指出：“在基礎(chǔ)教學(xué)中重視實驗教學(xué)，實現(xiàn)切實扭轉(zhuǎn)忽視實驗教學(xué)的傾向;豐富內(nèi)容，改進(jìn)方式;強化學(xué)生實踐操作、情境體驗、探索求知，培育學(xué)生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、科學(xué)素養(yǎng)和意志品質(zhì)?！?“三自式物理教學(xué)”有助于該文件在教學(xué)層面的落實。

(1)挖掘開發(fā)實驗課程資源。實驗是建立在具體的可操作的實物裝置之上的，因此開發(fā)和挖掘?qū)嶒炚n程資源是實驗教學(xué)的基礎(chǔ)和保障。然而課本中的實驗和實驗室配套的實驗器材缺乏新鮮感、面窄、量少，教師又忽視組織學(xué)生對身邊生活環(huán)境的觀察，沒有科學(xué)而有效地利用低成本、高智慧的生活實驗資源。因此，應(yīng)根據(jù)授課內(nèi)容創(chuàng)新理論，將生活資源開發(fā)用于自創(chuàng)性實驗，來充實課程資源。教師可以把生活中的廢舊物品加以收集、整理，并分門別類地存放在生活化課程資源庫里：宜收集到的材料少存，如塑料飲料瓶;少見的材料及時收集起來，如記憶金屬絲(兒童玩具上有)，并將這些材料設(shè)計成自創(chuàng)性實驗的資源。教師從學(xué)生的生活經(jīng)驗和已有的生活背景出發(fā)，把教學(xué)知識點與學(xué)生的生活相聯(lián)系，開發(fā)有個性、特色、好玩的自創(chuàng)性實驗。自創(chuàng)性實驗的方法有10種：添加必要因素、減少繁雜、簡化實驗、替代策略、創(chuàng)新實驗、微型化實驗、對比實驗現(xiàn)象、改變實驗因素、組合優(yōu)化、增加可見度[2]。

(2)開展豐富多彩的實驗活動?！叭允綄嶒灲虒W(xué)”將抽象的知識具體化、將學(xué)術(shù)的知識直觀化、將文字的知識實踐化。這樣不但改變了傳統(tǒng)的教與學(xué)的方式，而且有利于調(diào)動學(xué)生非智力因素以及體驗知識意義建構(gòu)，最大限度地彰顯學(xué)生的主體地位，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，使學(xué)習(xí)在實驗活動中潛移默化地習(xí)得。由于“三自式物理教學(xué)”不受課本的限制，因此教師可以自由地進(jìn)行主題類實驗、延伸類實驗、拓展性實驗，或表演性實驗、競賽性實驗、玩具類比賽等。

(3)有效提高學(xué)生的實驗?zāi)芰?。物理實驗?zāi)芰Φ牧?xí)得是學(xué)生核心素養(yǎng)所培養(yǎng)的關(guān)鍵能力之一。“物理實驗?zāi)芰Π▽嶒炗^察能力、實驗思維能力、實驗操作能力?！盵3]“物理思維與物理技能的存在方式是主觀的，是內(nèi)在的，其教育方式要靠訓(xùn)練，傳授的方式常常無效?！盵1]自主、自創(chuàng)、自演的物理教學(xué)，給學(xué)生提供了更多個體實踐操作的機會。學(xué)生通過具體操作的體驗、感悟、接受、歸納、遷移來習(xí)得和提高實驗?zāi)芰Α?/p>

2.3 “三自式物理教學(xué)”指向核心素養(yǎng)的最佳路徑

“三自式物理教學(xué)”充分發(fā)揮了物理實驗所承載的知識性、操作性、娛樂性，使學(xué)生在可見、可摸、可玩的自創(chuàng)性實驗中，通過“做中學(xué)”“學(xué)中玩”不知不覺地經(jīng)歷了知識的發(fā)生、發(fā)展、形成，從而實現(xiàn)快樂幸福的物理學(xué)習(xí)。

(1)有利于知識本質(zhì)的理解，促進(jìn)物理知識觀的形成。沒有經(jīng)歷具體的實物和現(xiàn)象以及具體的運動形式，則很難建立抽象的物理概念。恩格斯說過：“我們當(dāng)然能吃櫻桃和李子，但不能吃水果，因為還沒有人吃過抽象的水果。”這是因為，學(xué)生獲取物理概念和規(guī)律，主要通過以實驗為中介的操作、觀察、體驗、感悟等心智活動?？梢姡挥凶銐虻母行?、直觀、形象的表象，才能清楚地理解物理現(xiàn)象之間的聯(lián)系，理解掌握物理規(guī)律，從而形成正確的物理概念。因此，開發(fā)與學(xué)生生活實際聯(lián)系密切的系列自創(chuàng)性物理實驗，能夠有意識地讓學(xué)生在實驗過程中去感知和體驗知識，獲得表象和經(jīng)驗，從而有助于概念的形成和規(guī)律的總結(jié)。如分子是看不見的，教師可將氨氣通過噴灑酚酞液體的棉花使其變紅，展示分子的存在。將酒精倒入約1米長的一端封口的玻璃管里，再注滿紅色的水，然后用手堵住玻璃管的開口，上下顛倒幾次，學(xué)生會觀察到玻璃管中形成的一段“空氣柱”，從而說明分子之間有間隙。

(2)有利于認(rèn)知經(jīng)驗的豐富，促進(jìn)科學(xué)思維的提升。人的行為動作總是受思想和思維支配?！叭允轿锢斫虒W(xué)”及實踐活動過程，以濃縮的時空和簡約的形式，重演人類獲取知識的體驗過程。在這樣的實驗中，學(xué)生的動手操作不能與思維分離，操作行為在思維的指導(dǎo)下“運動”，而學(xué)生的動作行為又會促進(jìn)思維的發(fā)展。動作與思維的相互作用、相互制約、相互促進(jìn)，從而有助于已有經(jīng)驗的矯正、優(yōu)化，形成新的經(jīng)驗，使物理知識得以內(nèi)化，形成自我的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。如受固體壓強知識的影響，學(xué)生對液體壓強規(guī)律有錯誤的前概念，則可利用自創(chuàng)性實驗“杯水破桶”來感受“深度”帶來的力量！再結(jié)合微小壓強計探討得到液體壓強只與液體的密度和深度有關(guān)。學(xué)生通過這樣的實驗操作、現(xiàn)象觀察，就能很好地實現(xiàn)建模、推理、認(rèn)證、得出結(jié)論，從而培養(yǎng)了科學(xué)思維能力。

(3)有利于實現(xiàn)探究性教學(xué)，促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。從核心素養(yǎng)的角度理解探究性教學(xué)，探究性教學(xué)不僅是使學(xué)生掌握解決問題的一種方式和方法，更主要是讓學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，通過思維活動發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。要有效實現(xiàn)這一任務(wù)是不易的，因為問題的產(chǎn)生是需要從觀察一些有趣的自創(chuàng)性實驗現(xiàn)象中獲得的;問題猜想絕不是簡單的理論推導(dǎo)就會令人信服，而是通過簡捷方便的自創(chuàng)性實驗操作來檢驗;實驗的設(shè)計不是簡單的機械操作，而是思維指導(dǎo)下的有意義的動作行為預(yù)設(shè);數(shù)據(jù)處理與證據(jù)的分析與交流，不是簡單的數(shù)學(xué)處理，而是對實驗原理、過程、結(jié)論的科學(xué)判斷和審核，等等。自創(chuàng)性實驗的有趣性，引發(fā)思維產(chǎn)生問題。自創(chuàng)性實驗的創(chuàng)新性，高效地完成實驗設(shè)計。自創(chuàng)性實驗的操作性，實現(xiàn)學(xué)生的經(jīng)歷和現(xiàn)象的觀察?？梢姡叭允轿锢斫虒W(xué)”有著其它方式無法代替的作用。

(4)有利于展示交流與評估，促進(jìn)科學(xué)品質(zhì)的內(nèi)化。在“三自式物理教學(xué)”的實施中，學(xué)生不僅要自主學(xué)習(xí)，還要設(shè)計創(chuàng)新實驗、嘗試制作實驗、修訂改進(jìn)實驗、展示演示實驗、觀察實驗現(xiàn)象以及交流評估實驗等。在這些過程中，學(xué)生要磨練意志，克服困難，還要相互支持，合作攻關(guān)，形成團(tuán)隊精神;也有獲得成功的喜悅或失敗的痛苦，交流中的批判、質(zhì)疑、認(rèn)同以及豁然開朗等心路歷程。這些體驗和感悟都會影響學(xué)生的內(nèi)心世界，也會逐漸內(nèi)化形成嚴(yán)謹(jǐn)求實、批判質(zhì)疑、合作友愛、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、戰(zhàn)勝困難等必備的品格。

3 三自式物理教學(xué)的實施

從人類社會發(fā)展的角度來看，實驗改變了人類世界，因此物理實驗也能夠改變物理教學(xué)。為此，教師在教學(xué)中最大限度地通過實驗創(chuàng)新來解決、優(yōu)化、提升物理教學(xué)，并通過學(xué)生的實踐(實驗)改變了物理教學(xué)的方式和方法、豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和體驗、實現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)的關(guān)聯(lián)和整合等?；谝陨系恼J(rèn)識，教師實施的總體思想和原則是：物理教學(xué)問題→物理實驗問題→物理實驗創(chuàng)新。

3.1 三自式物理教學(xué)的過程和環(huán)節(jié)

物理實驗具有檢驗標(biāo)準(zhǔn)、活動經(jīng)驗、學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)情境、工具技術(shù)、發(fā)明創(chuàng)新、智慧韜略、文化熏陶等價值[4]。即把物理學(xué)習(xí)過程中師生遇到的問題(或知識)加工轉(zhuǎn)化(表征)成實驗問題，再通過物理實驗的加工創(chuàng)新成為能解決問題(或認(rèn)知)的實驗。即針對適合“三自式物理教學(xué)”的知識點，教師預(yù)先布置自主學(xué)習(xí)的實驗內(nèi)容→學(xué)生依據(jù)知識點的理解自主設(shè)計實驗和制作→根據(jù)課堂教學(xué)需要或課堂展示(演示)自主創(chuàng)新實驗→師生評價與交流→形成經(jīng)驗和結(jié)論。其實施過程和環(huán)節(jié)如圖1所示。

圖1 三自式物理教學(xué)過程與環(huán)節(jié)圖

3.2 三自式物理教學(xué)的要點說明

“三自式物理教學(xué)”主要以豐富的生活資源為物質(zhì)基礎(chǔ)，以自創(chuàng)性實驗為創(chuàng)新手段，以改變教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方法為優(yōu)化策略，以提高物理課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生幸福學(xué)習(xí)為宗旨。因此，教師從以下三個方面入手。

(1)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。初中學(xué)生有認(rèn)知有限、以形象思維為主、自控能力差等特點，在自主學(xué)習(xí)中一定會遇到困難，以致淺嘗輒止。所以教師要進(jìn)行自主學(xué)習(xí)上的指導(dǎo)和幫助，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、方法、能力。研究表明，當(dāng)學(xué)生體驗到較高程度的教師自主支持時，學(xué)生的潛能會被激發(fā)，學(xué)生的能力也會相應(yīng)提高[5]。因此，教師要注重循序漸進(jìn),小步子;學(xué)法指導(dǎo)，獲規(guī)律;持之以恒，促成效。

第一，擬定導(dǎo)學(xué)案。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中開始時只讀課文，卻不知如何讀、讀哪些內(nèi)容，句子中主謂賓結(jié)構(gòu)是什么樣子，這個概念是描述性的,還是定義法定義的，實驗部分的內(nèi)容是什么，等等。因此，教師在充分深入的備課基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計好學(xué)生自主學(xué)習(xí)的導(dǎo)學(xué)案。導(dǎo)學(xué)案的內(nèi)容有趣味現(xiàn)象描述、物理事實敘述、概念的定義和規(guī)律的總結(jié)、實驗內(nèi)容的剖析、創(chuàng)新實驗指導(dǎo)、存在不清楚的問題等六項。從筆者的實踐來看，六項內(nèi)容中創(chuàng)新實驗的設(shè)計、制作是學(xué)生的難點，提出存在的問題次之，其它的內(nèi)容學(xué)生一般都能獨立完成得很好。為了使自創(chuàng)性實驗設(shè)計上有思路、制作上有方法、評價上有標(biāo)準(zhǔn)，所采取的方法有：移植應(yīng)用的方法，主要是功能上的移植，如玩具汽車的馬達(dá)用于動力;優(yōu)化改進(jìn)的方法，對課本中已有實驗的不足給予改進(jìn)，使實驗現(xiàn)象更明顯、實驗操作更方便、儀器結(jié)構(gòu)更簡單;創(chuàng)新彌補方法，隨著科技的發(fā)展，人們對以往不能呈現(xiàn)的實驗內(nèi)容或根本沒有的實驗裝置進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計與制作，如對比式液體電阻演示器[6]。

第二，教授學(xué)法。學(xué)法指導(dǎo)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。陶行知先生說過:“我認(rèn)為好的先生不是教書，而是教學(xué)生學(xué)?！蔽锢碚n文在敘述上比較嚴(yán)謹(jǐn)、艱澀、枯燥，閱讀起來比較費勁，容易索然無味，為了使學(xué)生閱讀物理課文的興趣持久，教師不能簡單搬用一般語文閱讀學(xué)習(xí)的方法，應(yīng)當(dāng)通過多樣化的活動來培養(yǎng)閱讀物理課文的興趣，如添加補充知識背景、發(fā)現(xiàn)的歷程以及科學(xué)家的軼事等，使學(xué)生從膚淺的閱讀進(jìn)入深度趣味的閱讀，重點要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自然科學(xué)類書籍的閱讀方法。學(xué)生閱讀的重點是了解科學(xué)知識，關(guān)注科學(xué)方法，理解科學(xué)本質(zhì)，以及體悟科學(xué)家的探索歷程、科學(xué)思想和人文情懷等。教師采取的策略有舉例子的滲透法(隱性的)、經(jīng)典實驗的提煉法(顯性的)、經(jīng)驗形成的遷移法(應(yīng)用的)。

第三，積極指導(dǎo)。當(dāng)學(xué)生遇到困惑時，教師能夠及時給予指導(dǎo)，讓學(xué)生得以繼續(xù)學(xué)習(xí)。為了更好地溝通，要建立家長和學(xué)生微信群，讓家長能夠認(rèn)識和理解到這樣做實驗的益處是能夠激發(fā)興趣，使學(xué)生主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)動手操作能力，豐富獲取知識的經(jīng)驗，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，從而獲得家長的大力支持。在微信群中，充分發(fā)揮科學(xué)素養(yǎng)高的家長的作用，使這些家長能督促其他家長支持孩子，并幫忙找材料，協(xié)助完成實驗裝置，觀看孩子的演示，聽講解實驗以及參加討論與評價，這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生的興趣，還能幫助解決學(xué)生遇到的問題，從而使學(xué)生完成創(chuàng)新實驗的任務(wù)。

(2)學(xué)生自主創(chuàng)新。為了獲得一個符合學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的自主創(chuàng)新實驗，教師不僅要考慮學(xué)生在不同階段的認(rèn)知能力和操作技能以及創(chuàng)新水平的差異，還要發(fā)揮師生在自主創(chuàng)新實驗中的潛能，其策略有：教師主導(dǎo)，學(xué)生主體(教師設(shè)計出的實驗導(dǎo)學(xué)案，主要是在實驗設(shè)計和制作的關(guān)鍵處給予提示幫助。依據(jù)教師的實驗導(dǎo)學(xué)案，學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計并制作實驗);學(xué)生主體，教師主導(dǎo)(學(xué)生的閱歷和技能不足以支撐時，教師在學(xué)生遇到困難時給予指導(dǎo)和協(xié)助完成);師生雙主，動態(tài)結(jié)合(課外活動或科技競賽中遇到有難度的創(chuàng)新實驗設(shè)計時，師生沒有固定的主體、主導(dǎo)，是根據(jù)實驗內(nèi)容和目標(biāo)的需求動態(tài)互換，通過共同努力來實現(xiàn)實驗設(shè)計)。

自主創(chuàng)新實驗其形式上有如下三種。

第一，實驗設(shè)計。這類自主創(chuàng)新實驗是學(xué)生根據(jù)自身對知識的理解和以往的自身設(shè)計經(jīng)驗，在頭腦中形成的一種方案，有的可以變?yōu)檎鎸崒嶒?，有的變?yōu)榉侠碚摰乃枷雽嶒灒猿橄蟮奈淖中问酱嬖?，是用來促進(jìn)學(xué)生對課文知識的理解，為了說明物理事實或驗證假說而進(jìn)行的一種設(shè)計性實驗。如飲料瓶足夠結(jié)實、人手又有足夠大的力量時，用手可壓縮封閉在飲料瓶中的空氣，使之變?yōu)榈{(lán)色的液態(tài)空氣，松手后瓶內(nèi)的壓強變小，又變?yōu)闊o色的空氣。

第二，實驗裝置。這類實驗是學(xué)生為了證實物理事實、獲得規(guī)律而設(shè)計并制作成實體的實驗裝置，特別像以往的小實驗、小制作、小發(fā)明，其包括模仿、代替、改進(jìn)的實驗。如為了證明大氣壓的存在，在600毫升的某飲料瓶的底部開始向上每間隔5厘米扎小孔(孔直徑只要不大于3毫米均可)。然后把飲料瓶放入水中充滿，擰緊瓶蓋，從水中拿出來時，水并不會從飲料瓶的側(cè)面小孔溢出，好像飲料瓶沒有孔似的。若擰開瓶蓋，學(xué)生則會觀察到射程不同的三條拋物線。

第三，實驗組合。實驗組合主要指的是新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品與傳統(tǒng)實驗的組合，包括物理數(shù)字化實驗[7]。這種創(chuàng)新實驗?zāi)軌驈浹a傳統(tǒng)實驗的不足，應(yīng)用上更便捷、功能上更強大、效果上更明顯。其策略有對已有技術(shù)的組合創(chuàng)新、挖掘已有傳感器功能、借助計算機輸入設(shè)備、教學(xué)的個性化開發(fā)。如，以往觀察布朗運動實驗現(xiàn)象時，學(xué)生在顯微鏡上一個一個地看，而且觀察起來不明顯、不方便。若取一個攝像頭(多媒體電腦帶視頻采集功能)和普通顯微鏡，就可保證全班學(xué)生都能觀察。具體方法是先將顯微鏡調(diào)至肉眼能直接看到布朗運動，再將攝像頭對準(zhǔn)顯微鏡目鏡約2厘米處，然后調(diào)節(jié)攝像頭的焦距和光柵，直到在投影屏幕上能清晰地看到布朗運動為止。還有通過攝像頭和干涉儀組合使用，學(xué)生可在大屏幕上清晰地觀察單縫衍射、雙縫干涉、光的偏振現(xiàn)象[8]。

(3)學(xué)生操作演示。教師和學(xué)生將設(shè)計出的“自創(chuàng)性實驗”與課堂教學(xué)有機地結(jié)合起來，則能夠發(fā)揮實驗在物理學(xué)科中的獨特作用。學(xué)生的自主操作不是簡單的操作表演，而是展示后注重同學(xué)之間的交流、分析、評價、歸納、總結(jié)，要深入有成效。主要體現(xiàn)在：交流與評價時要大膽地說出自己的認(rèn)同與否、敢于質(zhì)疑，要提出實驗的不足和優(yōu)點，還要勇敢地呈現(xiàn)自己的個性獨特的設(shè)計，從而實現(xiàn)思維碰撞，促進(jìn)靈感，彌補不足，生成創(chuàng)新。分析與歸納主要是讓學(xué)生先用自己的理解和物理語言進(jìn)行簡單的表述，然后師生再進(jìn)一步修訂提煉出物理規(guī)律。學(xué)生操作演示可以在課前用于創(chuàng)設(shè)情境，課中建立概念，探尋規(guī)律，假設(shè)驗證，課后開展鞏固知識的延續(xù)實踐活動。如利用注射器驗證氣壓與沸點關(guān)系的實驗，當(dāng)注射器出液孔向上、活塞向下拉動時，注射器內(nèi)氣壓變小，從而使注射內(nèi)的熱水重新沸騰。然而有學(xué)生就發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的氣泡是從活塞與管壁之間的縫隙進(jìn)入的空氣造成的假象，而非真正的沸騰，從而展開了一場快樂的自創(chuàng)性的實驗活動[9]。

3.3 三自式物理教學(xué)的實施路徑

“三自式物理教學(xué)”的開展，要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求，也要滿足學(xué)生的認(rèn)知需求，符合學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。還要力爭教學(xué)過程具有趣味性、科學(xué)性和創(chuàng)新性。

(1)課前5分鐘的實驗表演展示。由于自創(chuàng)性實驗學(xué)生比較喜歡、家長也贊同，參與活動的人也比較多，設(shè)計出的創(chuàng)新性實驗也多而不同。因此，在課堂教學(xué)中教師只能選取那些制作精美、結(jié)構(gòu)簡捷、設(shè)計巧妙的很少一部分實驗，用于課堂教學(xué)，而大部分實驗學(xué)生只能孤芳自賞了。為了尊重學(xué)生創(chuàng)造性的勞動成果，讓學(xué)生享受成功喜悅，促進(jìn)學(xué)生持久的志趣，教師在每堂課上課之前，讓學(xué)生上講臺展示自己的作品1～2項。每個學(xué)生基本上每月有1次展示的機會。教師根據(jù)學(xué)生制作完成情況，要提前安排好展示的順次、檢查實驗裝置的完善程度、幫助學(xué)生正確操作以及進(jìn)行邏輯清晰的講解，還要給予鼓勵性的評價和改進(jìn)意見。其實，學(xué)生特別期待這樣的自我展示機會，每位學(xué)生自我操作講解時，筆者都給予錄成視頻，播放在家長微信群中，家長也會見證學(xué)生的成長。

(2)課堂實驗教學(xué)的延伸和拓展。由于課堂授課時間有限，有些實驗內(nèi)容不能完全進(jìn)行探討，如在實驗過程中出現(xiàn)的一些創(chuàng)見性想法，或是對某一個實驗進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的研究，這些問題的解決一般都要通過開展相關(guān)的實驗來拓展。如教科書中關(guān)于斜面機械效率的實驗，教材只研究了斜面的機械效率與斜面的傾斜角大小的關(guān)系。對此，學(xué)生可以課后進(jìn)一步進(jìn)行實驗延伸，探究斜面的機械效率與斜面的光滑程度、斜面上物重大小的關(guān)系。還有關(guān)于空氣浮力的認(rèn)識，現(xiàn)行教科書中用一句帶過：“物體在氣體中也受到浮力。氫氣球脫手后會上升，就是因為受到空氣對它的浮力。”那些有靈性的學(xué)生就想通過自創(chuàng)性實驗來驗證空氣真的有浮力。

(3)“嵌入”在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中。有些內(nèi)容教學(xué)設(shè)計，可將一連串的自創(chuàng)性實驗，恰當(dāng)?shù)厍度朐谡n堂教學(xué)中的每一個環(huán)節(jié)中，用來支撐教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)歷，通過學(xué)生的“自演”經(jīng)歷來生成情感，建構(gòu)意義，理解知識，發(fā)展能力。如，“壓強”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計，將6個自創(chuàng)性實驗巧妙地結(jié)合在課堂教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)了創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)興趣，產(chǎn)生問題，設(shè)計實驗，自我演示，經(jīng)歷體驗，感悟知識，體驗內(nèi)化[1 0]，從而實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)知識的品質(zhì)。

(4)要結(jié)合相關(guān)的綜合實踐活動課。筆者每學(xué)期都要開展小制作、小發(fā)明、小實驗競賽，還要開展走廊科技展、新年科技晚會以及大型的戶外表演等綜合實踐活動。這些年比較成功的大型戶外表演類實驗有三項。

第一，“力量的放大”——神奇的簡單機械。利用一個5號干電池、一只玩具電動機、其他非動力輔助材料。通過各種簡單機械的有機組合，可以拉動一個高大的中學(xué)生。整個裝置用了兩大部分裝置：第一部分為齒輪裝置，共有3級齒輪傳動，由廢舊機械座鐘的齒輪構(gòu)成;第二部分為輪軸裝置，取材于廢舊自行車的后輪和鏈條。

第二，“不碎的雞蛋”——為完好著陸器奠基。筆者利用海綿、彈簧、棉布、外包裝等，從6樓頂層自由下落雞蛋。從筆者的幾年實踐來看，得到的最佳方案是：將雞蛋用雙面膠與3個氣球粘在一起。這個方案結(jié)構(gòu)簡單、材料易得、價格便宜，但它蘊含著浮力、彈力、沖量等物理知識的綜合應(yīng)用。

第三，“火箭的升空”——我也是火箭專家。利用飲料瓶、自行車內(nèi)袋上的氣門嘴等材料自制3級水火箭。最后“火箭”能升至空中40米以上(與我縣18層的高樓參照比較所得)。

這些大型的室外活動，深受學(xué)生的喜歡，成為學(xué)生時代美好的記憶，是促進(jìn)學(xué)生熱愛物理及志趣科學(xué)的最好催化劑。其中從6層樓拋出雞蛋不碎的創(chuàng)新實踐活動，已經(jīng)連續(xù)舉行了3屆，現(xiàn)已成為我校課外實踐活動的保留項目。

(5)以創(chuàng)新實驗為載體的復(fù)習(xí)教學(xué)。復(fù)習(xí)課最忌諱的就是知識點的簡單重復(fù)講授，使學(xué)生對學(xué)習(xí)毫無興趣，學(xué)習(xí)不能深入。若教師以知識點或概念規(guī)律為目標(biāo)，設(shè)計簡單有趣的自創(chuàng)性實驗，充分發(fā)揮實驗承載知識的功能，使復(fù)習(xí)的過程在真實的情境中通過具體的實驗來挖掘知識點或蘊涵的物理規(guī)律，讓學(xué)生感覺新鮮有趣。而且這種自創(chuàng)性實驗有“變式”的功能，有助于學(xué)生挖掘知識的本質(zhì)，從而鞏固知識、應(yīng)用知識、提升能力。如復(fù)習(xí)知識點——“短路”，用香煙盒內(nèi)的錫箔紙，剪成一端6毫米、另一端為2毫米的兩個條狀。兩個粗端與干電池的兩極相連接，兩個細(xì)端接觸，形成短路而產(chǎn)生大量的熱量，使錫箔紙燃燒起來，從而促進(jìn)學(xué)生對短路知識的理解和應(yīng)用。還有，復(fù)習(xí)汽化知識，金屬罐裝的滅蚊噴劑，在未噴藥劑前讓學(xué)生摸一摸金屬罐的溫度，然后向蚊子出入的窗戶上噴灑藥劑后，再讓學(xué)生用手摸一摸金屬罐的溫度，學(xué)生感覺到特別涼。此時，教師可讓學(xué)生利用已有的知識解釋這一現(xiàn)象，從而喚醒和鞏固了液體汽化時要吸收熱量的知識，也培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力。

4 結(jié)束語

筆者對自己所授課的兩個班級62名學(xué)生(其中有2名特例學(xué)生)，通過學(xué)習(xí)狀態(tài)、完成作業(yè)、動手實驗、目標(biāo)達(dá)標(biāo)檢測等項目量表來檢測，97.12%的學(xué)生對學(xué)物理有興趣、有信心;94.34%的學(xué)生對物理喜歡;92.66%的學(xué)生對實驗從現(xiàn)象有趣上升為實驗的創(chuàng)新和操作，表現(xiàn)在遇到困惑或做題不會時，學(xué)生就用簡單的自創(chuàng)性實驗?zāi)M或操作來驗證，可見已經(jīng)有了用實驗解決問題的科學(xué)意識！筆者以2017年秋初學(xué)物理的初二兩個班級為被試，按照初始成績相近、性別相同的原則，以入學(xué)的第一次物理月考成績?yōu)榛A(chǔ)，從實驗組的30位學(xué)生中選擇了配對樣本，并進(jìn)行了初二、初三兩年的跟蹤研究。結(jié)果顯示，在2019年中考成績兩組學(xué)生存在著顯著性差異：實驗班及格率比對照班高出9.80%;實驗班優(yōu)秀率比對照班高出11.62%。這表明“三自式物理教學(xué)”能有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)業(yè)成績的提升。

誠然，“三自式物理教學(xué)”作為一種新型的物理教學(xué)范式，還有待在理論和實踐中更加深入地展開研究，加強實踐驗證，為提高物理教育教學(xué)質(zhì)量作出新的貢獻(xiàn)。