美国K—12阶段实验教学对我国乡村初中物理实验教改的启示

摘 要：美国K-12阶段实验教学有许多成功的经验，对我国乡村初中的物理实验教学改革有积极的借鉴意义.他们灵活的对教材内容进行二次开发的做法，以及科学教师都拥有个性化的实验教学资源的传统，正好切合我国乡村初中物理实验教学的短板，可以启示我们的实验教改少走弯路，探索解决问题的有效对策.

关键词：美国；实验教学；乡村初中；二次开发；个性化资源

众所周知，我国乡村初中物理实验教学普遍滞后于城市学校.究其原因：课程匹配程度、实验教学资源、教师教学理念、教学组织形式、学生学习方式和教师教学技能等方面都存在亟待解决的问题.我们课题组在寻求这些问题的应对策略时，遇到了一些困惑，有些问题甚至蹒跚不前.恰逢省里组织骨干教师代表团赴美学习考察，笔者观摩了美国东西部K-12（基础教育）阶段五所学校的实验教学，与授课教师以及学校管理人员进行了深入的交流，又聆听了六场专家报告，体会到美国K-12阶段实验教学有许多值得我们学习的经验，对我国乡村初中物理实验教学改革有所启发.本文主要跟大家分享两点体会.

一、灵活的对教材内容进行二次开发

对教材的“二次开发”，主要是指在课程实施过程中，依据课程标准对既定的教材内容进行适度增删、调整和加工，合理选用和开发其他教学材料，从而使之更好地适应具体的教育教学情景和学生的学习需求.

美国K-12阶段的教材也是依据国家课程标准，由不同的出版公司组织编写，然后通过竞标被各个地区或学校选用.笔者通过走访发现：美国小学、初中和高中各学段的学校，很少有老师是严格按照教材授课的，他们通常会根据学校的教学特色或自己的教学风格对教材进行二次开发.例如：美国倡导STEM教育，许多学校都拥有一项或几项属于科学、技术、工程、数学等方面的特色育人课程，这些学校会对相关学科的教材内容进行拓展和延伸，或者开发校本课程来替代部分教材内容，使之更具实践探究的空间.就像WM F 普里斯克小学的特色课程是工程和科学，他们从小学一年级开始就让孩子们去经历工程设计和实践体验；而KING/DREW 医学和科学英才高中则是在生物课程的基础上，开发出了医护技术实践的校本课程.美国K-12阶段的教师有时也会根据教学设计的需要、教学进度的要求、班级学生的学情等对教材进行二次开发（或者说调整）.以上事例展现了美国教师对教材处理的灵活性，但有利也有弊，这样的开放导致对国家课程标准执行力较低，K-12阶段整体的教育质量不高.

在我国的义务教育体系下，像美国教师那样大自由度的对教材内容进行二次开发是不被允许的.但我们可以择其善者而从之，借鉴美国人对教材进行处理的经验，针对各地区、各学校和教师个人的实际情况，在国家课程标准的指导下，本着有利于发展学生核心素养的原则，灵活地对教材内容进行二次开发.

通过调查研究发现：我国乡村初中的物理实验教学，教材中规定的实验教学内容平均完成率不足四成，其中演示实验的完成率接近60%（比城市初中学校要高出15%，是由于城市初中多媒体辅助教学的普及程度较高），学生实验的完成率约为30%（有大部分学生实验都被教师处理成课堂演示实验了），教材中要求学生课后自主完成的小实验完成率约为25%，而综合实践活动中的探究性实验完成率竟不足5%.造成教材中规定的实验教学内容在乡村初中不能落实到位的原因主要有：实验器材老旧、残缺，许多实验完成不了；实验教师缺编，任课教师没有充足的时间准备实验；认为讲实验要比做实验考得好；学生的动手能力欠缺；农村家庭缺少对孩子家庭实验的支持.

面对制约乡村初中物理實验教学内容有效落实的种种客观因素，我们有必要打破常规，创新教学形式，合理的对教学内容进行二次开发，弥补农村学校无法回避的不利形势，挖掘出乡村初中自己的实验教学特色.我们可以进行以下的改革与实践：

1.同步完成多个实验的教学任务

针对乡村初中实验器材残缺不全、实验教师配备不足的窘况，把器材相近或相关联的实验合并到一起来完成.例如：可以把水的沸腾实验、晶体和非晶体的熔化与凝固实验合并到一节课上完成；也可以把测定值电阻阻值的实验、测小灯泡功率的实验放到一起来做.这样能够把准备多次实验的时间，压缩到只需精心准备一次实验的时间，减少了教师的工作量，缓解人手不足的压力.由于乡村初中的班级人数较少，通常在40人以内，有利于分组合作学习.如果实验器材充足，就可以在同一小组内完成对比实验；如果实验器材欠缺，则可以让不同的小组完成不同的实验，然后人员互换，或者相互交流，来保证学生对每个实验都有所体悟.必须明确的是，要把几个实验合并到一节课上完成，教师也要对相关的教材内容进行调整与重组，使之与将要完成的一系列实验探究活动相匹配.

2.发挥低成本实验的教学功能

乡村初中学校由于受到诸多条件的限制，无论是课堂演示和分组实验，还是课后小实验，都不能保质保量的完成，导致农村学生的观察、动手、归纳和创新能力，相比城市学生有较大的差距.我们可以把教材中要求学生课外自主完成的低成本实验移植到课堂上，重新设计教学方案，让学生亲历选材、设计、操作、观察、分析、评估和交流等过程，锻炼学生的实验技能.它们能够替代部分教材规定的演示实验和学生实验的功能，也可以缓解农村家庭对学生课后实践体验活动支持力度不够的矛盾.这些小实验器材来源广泛、成本低廉，主要是学生生活中的常用物品、学习用的文具、废弃的瓶瓶罐罐等.当然，也有一些辅助的器具是需要教师准备的，势必会增加教师的额外工作量，但辛苦教师一个人，受益的却是全班的学生，多付出一点也是值得的.

3.合理利用乡土实验教学资源

乡村初中的物理实验教学资源与城市学校相比较为欠缺，但他们也拥有城市学校不具备的乡土教育资源.我们可以结合教材内容，利用农村的农、畜、牧业资源，开发具有乡土特色的实践体验活动，让学生通过这些活动感悟科学规律，实践创新应用.例如：学习“简单机械和功”的知识时，参加农耕体验活动，可以让学生身临其境、有的放矢；养殖场所的饮水、清洁、消毒、报警等日常工作就涉及了力、热、电、光等方面的物理知识；参与豆腐制作的综合实践活动，为学生综合运用物理知识解决实际问题和创新实践能力的锻炼，提供了理想的阵地.乡村初中的物理教师要积极地走出校园，深入农村居民的生活圈子，去寻找和积累有助于物理实验教学的乡土素材，运用教师的教学智慧，进行合理的开发与整合，作为教材实验内容的有益补充.endprint

二、教师拥有个性化的实验教学资源

走进美国中小学的科学实验室（科学课程上课的专用教室），无论是在科学实验课上，还是在仪器准备室，很少看到由厂家生产、拿来就用的实验器材，更多是教师自己制作的教具，有的教师为一个实验甚至准备了几种不同的器材.例如：在WM F 普里斯克小学二年级的一节科学课上，老师在带领学生学习“平衡”的概念时，演示用的器材就是乒乓球、自己喝水的杯子和随手拿起的一本画册，而为学生提供的分组实验器材则是一张剪成龙虾形状的硬纸片和两个普通的夹子；ROYAL 中学的物理教师将一根沉重的长方木料从重心位置水平支起来，用塑料的高尔夫球杆套子经毛片摩擦后，吸引木料的一端使之水平旋转，来演示静电现象.他们自己准备的这些实验器材结构简单，构思巧妙，效果良好.笔者就此访谈了那里的实验教师，了解到他们舍弃现成的实验器材，转而不惜精力、自掏腰包来筹备或制作教具，是为了体现每个教师独特的个性（即创造性），并且期望能够把这种品质传递给学生，同时还要让学生体会到科学离他们并不遥远.

相比西方发达国家的学生，中国学生的创造力不足，跟中国缺少有创新思维的教师有很大关系.考试成绩目前依然是我国大部分地区评价教学质量的唯一标准.通过大量的观察发现：在“减负增效”的口号提出后，初中学生在校时间减少了，教师的工作时间也随之减少，要在较少的时间内提高考试成绩，“满堂灌”又成了许多教师行之有效的捷径.教材规定的实验能做则做，不能做的就用视频或课件代替，实在不行讲讲就算了.长此以往，滋生了教师在实验教学中懒于思考和创新的惰性，也就限制了学生创造力的发展.这种状况在相对闭塞、资源稀缺，学科组人员较少、科研氛围淡泊的乡村初中学校尤甚.

实验教学是学生乐于接受的教学方式，是培养学生创新能力的摇篮，能够提升教师在学生心目中的魅力值.以江苏南京的汤金波老师为代表的一群初中物理实验教学改革的先行者，引导学生进行自主创新实验，让学生乐学、善思、能动，而且实验班级还能够取得比平行班级更好的教学效果.乡村初中的物理教师，在不能通过外部因素的介入改变教学条件的现状下，应该发挥自己的主观能动性，开发教师个性化的实验教学资源，亮化自己的课堂，提升自己的魅力，培养学生的创造力.我们需要做好以下工作：

1.充分利用好身边的物品

由于乡村初中的实验器材残缺不全，部分简单的实验也难以完成，此时就需要体现教师的教学智慧，尽快找到合适的替代品来完成实验教学任务.其实，在日常的学习和生活中，有许多物品可以用来替代专门的实验器材，充实我们的实验教学资源库.例如：利用电磁炉和两只大小不同的铁锅（如图1所示），替代酒精灯、大烧杯和小试管，来完成探究“液体沸腾条件”的实验，加热时间短，且观察小锅中液体是否沸腾的现象，比观察小试管中液体的现象更明显；利用直尺和文具盒模拟撬棒撬石块的过程，可以让学生轻松地体会到两种撬法支点位置的变化和省力程度不同；让学生用书本和文具设计几个惯性小实验，可以替代笨拙的实验器材，还能感悟到惯性现象无处不在.利用身边的这些物品完成实验，简单易行、成本低廉、贴近生活，值得乡村初中的物理实验教学大力推广.

2.自制实验教具或改进实验方案

有些实验器材，生活中不能找到直接的替代品，这就需要教师自己动手制作.例如：探究光的反射规律的实验，实验室配备的实验器材在表现“三条线的位置关系”时不够直观，可以在玻璃鱼缸上盖上透明玻璃板（如图2所示），把一块小平面镜平放在缸底，用一根红线（或细长的吸管）作法线，再用檀香造些烟雾，拿着激光笔在竖直平面内改变入射光的方向可以得出反射角和入射角的大小关系，绕着鱼缸在水平面内改变入射光的方向可以让学生清晰看出三线始终共面.又如：我们可以把实验室配备的浮力实验演示仪改进一下，就可以用来探究浮力产生的原因、影响浮力大小的因素和阿基米德原理等多个实验，一物多用，经济高效.[1]在学生实验器材不够用时，教师要能够灵活变通，可以让学生准备一些生活中常见的低成本器材，改进实验教学方案，有时能产生令人惊讶的效果.介绍一个在市物理教学创新比赛获得一等奖的课例：在教学“初识家用电器和电路（苏科版九年级上册）”一节的内容时，笔者按照“项目学习”的理念进行教学设计，要求学生课前每人制作一个手电筒（学生作品如图3所示），带到课堂上交流讨论：要使小燈泡亮起来需用到哪些元件（与电路有关）？它们各自的作用是什么？设计的手电筒有什么不足？需要怎样改进？……通过一系列问题链的引导，学生在探究的过程中轻松的学到了相关知识、掌握了操作技能，而且这种探究热情在后续的电学学习中延续了很长时间.乡村初中的物理教师要能够坚持自己制作或改进实验教学器具，尝试创新实验教学方案，既能够化解实验器材不足的尴尬，又能够树立自己教学的品牌，更重要的是能时刻抓住学生的心，一举多得，何乐而不为.

3.建立学生自主实验的视频资源库

随着网络和自媒体技术的飞速发展，智能手机在农村家庭基本普及，乡村初中的学生在线学习的机会日益增加.网络上有许多关于实验教学的微视频资源，成为学校实验教学的有益补充.但网络上的海量资源，给学生的选择带来困难；同时，此类资源的单向传授性质，让学生只能被动的接受知识.我们需要的在线学习是要能够互动，能够把学习的过程呈现出来，而不仅仅是学习的结果，这样才有助于对学生的自主学习进行诊断、评价和改进.所以，乡村初中的物理教师可以鼓励学生自主完成一些小实验，请家长或同学帮助拍摄实验过程的短视频，共享到班级微信或QQ交流群，供老师检查评比和同学学习借鉴.学生拍摄的自主实验视频可以从五个方面取材：一是规范使用操作测量工具的展示；二是学生分组实验操作过程的呈现；三是教材中要求的课后小实验完成情况的取证；四是学生参加课外实践活动的片花；五是生活中趣味物理现象的采集.要拍出高质量、有价值的学生实验视频，教师必须对学生进行培训和指导，让他们做到操作与解说同步，能够凸现细节的操作过程和细微的实验现象，逐步学会用科学简洁的语言描述实验现象和结论.教师要及时把这些小视频收集起来，进行分类保存，建立学生自主实验的视频资源库.只要通过优选和简单的后期制作，它们就可以变成优质的课堂教学资源，既能对学生进行有针对的指导，又能给予学生成就感，培养他们实验探究的兴趣.学期结束时，教师把每个学生一学期的实验视频打包送给他们，就是他们成长过程中最好的献礼.

通过对美国K-12阶段学校的课堂观察，笔者还发现他们的实验课上通常会配一名助教，协助上课教师准备实验器材、解决疑难问题和处理突发事件.这种教学组织形式传承于20世纪50年代流行于美、英等国的协作教学，对于我国乡村初中实验教学人手不足的现状有借鉴意义.我们可以动员学校的几个物理教师相互协助，共同拟定实验教学计划和准备实验，在进行学生实验课堂教学时相互担任助教，保证实验教学内容的有效落实.

美国是一个学习型社会，教师不断的在职学习的传统也是值得我们借鉴的.他们在职后通常会边工作，边选择回到大学进行理论深造，或者到专业机构接受技能培训，既能维持教师自身继续学习的需求，又能提升教学技能，谋求更高的薪水.我们的乡村教师也要积极主动参加学历提升学习，通过多种渠道培训自己的技能和特长，不断提升自己的教学能力.同时，国家各级教育主管部门也要建立健全教师培训机制，并向乡村教师政策倾斜，比如目前由省级教育主管部门发起的“乡村骨干教师培育计划”.

美国的现代教育理念和开放办学的经验，有许多地方是值得我们学习的.要推动我国乡村初中的物理实验教学改革，关键还是要认清我们的实验教学自身的优势和存在的问题，取长补短，活学活用，切不可生搬硬套，做“拿来主义”.

参考文献：

[1]刘宏.改进的浮力实验演示仪[J].物理教学探讨.2010（12）.endprint