謝祥金

重慶市北碚區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院，重慶 400700

對(duì)大量課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行觀察分析發(fā)現(xiàn)：很多完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程被人為地切分成不同側(cè)重點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)碎片；學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的體驗(yàn)與思考；實(shí)驗(yàn)為“需要的數(shù)據(jù)”而做，漏掉一些重要信息。如何解決這些問題，提高教與學(xué)的效率和效益，我們提出實(shí)施整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1 整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)概念

1.1 概念界定

整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是創(chuàng)造真實(shí)的實(shí)驗(yàn)全過程，讓學(xué)生觀察記錄實(shí)驗(yàn)過程中所有現(xiàn)象與數(shù)據(jù)的全信息，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膹娜畔⒅羞x取有用信息，提煉結(jié)論，弄清無關(guān)信息對(duì)結(jié)論的影響及其所涉及的相關(guān)知識(shí)，從全信息的視角去打通知識(shí)與知識(shí)之間的壁壘，構(gòu)建完整的知識(shí)邏輯網(wǎng)絡(luò)體系。

1.2 整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論依據(jù)

從大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的視角，以單元知識(shí)體系的建構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)，把相互聯(lián)系或關(guān)聯(lián)的知識(shí)進(jìn)行整體小實(shí)驗(yàn)群設(shè)計(jì)，或者把存在緊密邏輯關(guān)系的知識(shí)鏈或網(wǎng)設(shè)計(jì)到一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)全過程中。

從深度學(xué)習(xí)理論的視角，學(xué)生圍繞著可實(shí)施的實(shí)驗(yàn)任務(wù)群或?qū)嶒?yàn)去解決一系列的問題串，全程積極參與、交流討論、歸納總結(jié)，獲得對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知、理解。

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)理論的視角，應(yīng)抓住整體小實(shí)驗(yàn)群或整體實(shí)驗(yàn)的全實(shí)驗(yàn)過程、全實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、全實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，它們彼此相對(duì)獨(dú)立而又相互聯(lián)系、相互影響的關(guān)系及規(guī)律，建構(gòu)微觀與宏觀單元知識(shí)規(guī)律結(jié)構(gòu)體系。

從深層教學(xué)設(shè)計(jì)理論的視角，要從大學(xué)學(xué)科需求的高度審視中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，深入研究物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與物理基本概念、物理規(guī)律、物理技能之間的本質(zhì)內(nèi)涵，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生掌握物理學(xué)的本質(zhì)，才能簡單、有效、深刻地進(jìn)行教學(xué)。

2 整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

2.1 整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施策略

系統(tǒng)性策略，就是對(duì)某單元或某知識(shí)板塊所涉及的物理基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能進(jìn)行整合，弄清相互關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，構(gòu)建探尋實(shí)驗(yàn)群或?qū)嶒?yàn)的一系列現(xiàn)象的設(shè)計(jì)方案，幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)性認(rèn)知與體驗(yàn)。

整體性策略，就是確保物理實(shí)驗(yàn)過程的完整，不能為了某個(gè)結(jié)論或規(guī)律所需要的“正確數(shù)據(jù)”而把完美的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分解或切割，出現(xiàn)盲人摸象的結(jié)果；把大單元教學(xué)的理念滲透到實(shí)驗(yàn)的整體設(shè)計(jì)中，幫助學(xué)生建構(gòu)起整體知識(shí)體系，深化對(duì)整體知識(shí)體系的認(rèn)知與理解。

全面性策略，就是實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)要有助于引導(dǎo)學(xué)生多角度、多視野、多過程地去觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄、分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，全方位地解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果。

開放性策略，就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)既要有明確的任務(wù)與操作，又要有能激發(fā)學(xué)生愿意去探索、思考的不確定過程與環(huán)節(jié)。通過明確的任務(wù)與操作實(shí)現(xiàn)本節(jié)課教學(xué)的重點(diǎn)突破，形成需要的結(jié)論；通過不確定過程與環(huán)節(jié)引發(fā)學(xué)生深入思考、聯(lián)想，探尋與所學(xué)知識(shí)相關(guān)的知識(shí)或規(guī)律，給學(xué)生留下或多或少遐想的空間與疑慮，為后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)留好銜接端口。

參與性策略，就是對(duì)實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)要有學(xué)生可以參與、完全參與的過程或環(huán)節(jié)。通過這樣的設(shè)計(jì)讓學(xué)生深度參與到實(shí)驗(yàn)探究的全過程中，積極思考、交流、分享、總結(jié)、應(yīng)用等，讓學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

2.2 整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施框架流程

整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施框架是兩條路徑、四大理論支撐和四個(gè)推進(jìn)環(huán)節(jié)，都著眼于一個(gè)中心任務(wù)，如圖1所示。

圖1 整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施流程圖

具體而言：兩條路徑，一是深度實(shí)驗(yàn)研究，從中挖掘隱藏在實(shí)驗(yàn)全過程里的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，再對(duì)原有實(shí)驗(yàn)操作流程進(jìn)行完善、改進(jìn)、優(yōu)化的整體設(shè)計(jì)，讓多個(gè)知識(shí)點(diǎn)自然互融、互連、互通；二是深度研究教材，尋找相互關(guān)聯(lián)的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，探尋各個(gè)知識(shí)之間的本質(zhì)聯(lián)系或?qū)嶒?yàn)聯(lián)系，再系統(tǒng)、完整地進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)群或整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

四大理論支撐就是以大單元教學(xué)設(shè)計(jì)理論、深度學(xué)習(xí)理論、深層教學(xué)設(shè)計(jì)理論、系統(tǒng)架構(gòu)理論作為整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的思考引領(lǐng)和理論支撐。

四個(gè)推進(jìn)環(huán)節(jié)是指教學(xué)實(shí)施完善的過程，包括課堂實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)反思改進(jìn)、課堂再實(shí)踐、整體實(shí)驗(yàn)教與學(xué)效果的評(píng)價(jià)。

一個(gè)中心任務(wù)是探尋物理教師教得輕松、學(xué)生學(xué)得輕松，還能高效地培養(yǎng)學(xué)生物理素養(yǎng)的整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)路徑。

2.3 整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)施案例

我們以“探究沸騰實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施為例進(jìn)行分享，根據(jù)課標(biāo)和教材（滬科版）實(shí)驗(yàn)主要目的是探究水沸騰過程中溫度變化的規(guī)律，把“沸騰、蒸發(fā)、液化”等相關(guān)知識(shí)在“沸騰實(shí)驗(yàn)”中進(jìn)行整體研究，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑椋禾骄糠序v現(xiàn)象，明確什么是沸騰，怎樣判斷水沸騰了，沸騰還與哪些熱現(xiàn)象或知識(shí)相聯(lián)系。具體設(shè)計(jì)與實(shí)施如表1所示。

表1 整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施案例

續(xù)表1

3 整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教育教學(xué)價(jià)值

通過整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)、課題實(shí)踐、課堂評(píng)價(jià)以及教學(xué)效益的探索和研究，我們發(fā)現(xiàn)整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教育教學(xué)價(jià)值。

3.1 有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)的形成

整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)前后兩次為學(xué)生制定的任務(wù)清單，通過學(xué)生“競爭性”的自我完善，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)的全面性觀察。比如，本文教學(xué)案例初次實(shí)驗(yàn)，教師僅讓學(xué)生觀察燒開水過程中的所有物理現(xiàn)象并做好記錄，沒有具體觀察什么的要求，通過交流分享，學(xué)生明確了實(shí)驗(yàn)全過程的觀察點(diǎn)，也意識(shí)到自我觀察能力的欠缺。這樣的設(shè)計(jì)有助于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真觀察、記錄實(shí)驗(yàn)全過程的每一個(gè)細(xì)節(jié)的習(xí)慣，提升觀察能力、數(shù)據(jù)記錄表格的設(shè)計(jì)能力、糾正操作過程的錯(cuò)誤與不規(guī)范的能力等。

讓學(xué)生從眾多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中篩選出本節(jié)課所需的數(shù)據(jù)，推理判斷出干擾數(shù)據(jù)以及它們帶來的影響或聯(lián)系著的相關(guān)知識(shí)，由此進(jìn)行抽象、歸納，得到理想的概念、規(guī)律。這種選擇（重點(diǎn)）性的實(shí)驗(yàn)分析、處理有利于提高學(xué)生從真實(shí)情境中篩選數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的能力，幫助學(xué)生理解物理概念和建構(gòu)物理模型。

3.2 提高學(xué)生解決問題的能力

在整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，學(xué)生全程的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)、完整的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察、全面的實(shí)驗(yàn)推理是直觀、高效解決問題、破除題海的有效手段，可實(shí)現(xiàn)減負(fù)提質(zhì)增效。比如，本文研究“沸騰”整體實(shí)驗(yàn)，從開始加熱，升溫，沸騰，到持續(xù)沸騰的過程，就涵蓋了燃燒、熱量、汽化、蒸發(fā)、液化、氣態(tài)方程等知識(shí)，弄清彼此之間的聯(lián)系并進(jìn)行推理，有利于幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)邏輯體系，提供解決相應(yīng)實(shí)際問題的依據(jù)與結(jié)果。

3.3 為教師改進(jìn)教學(xué)與評(píng)價(jià)提供依據(jù)

蘊(yùn)藏在實(shí)驗(yàn)全程中的現(xiàn)象、知識(shí)點(diǎn)以及它們之間內(nèi)在關(guān)聯(lián)的規(guī)律等是很好的、真實(shí)的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拿茩z測(cè)學(xué)生素養(yǎng)能力工具（試題）的情境素材，能很好地檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、掌握程度和運(yùn)用知識(shí)綜合分析判斷、邏輯推理、創(chuàng)造性解決實(shí)際問題的能力。

課堂實(shí)踐證實(shí)了整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、認(rèn)真且耐心的做事態(tài)度、理性的思考習(xí)慣，整體實(shí)驗(yàn)過程能改善學(xué)生學(xué)習(xí)物理的方式與習(xí)慣。從課堂評(píng)價(jià)與課堂效益的角度，證實(shí)了整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)能促使教師改變教學(xué)方式方法。