让真实体验回归物理实验教学常态

缪于清

摘   要：由于实验教学评价困难，以致于现实中的学校物理实验教学出现诸多误区，科学探究情感严重缺失，与物理学科核心素养培养目标背道而驰。只有让真实体验回归物理实验教学本源，才能真正落实培养学生科学素养。

关键词：实验教学;体验;策略;质疑;科学思维

新课程改革以来，很多教师从实验着手，取得了很好经验，但同时也暴露出一些新的问题，以至于如今的中学物理让许多学生深感畏惧，虽有诸多因素，但也有源于基础教育阶段的实验教学的原因。新一轮课改提出教育应关注核心素养，物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”4个方面。基于核心素养导向的物理实验教学要求注重科学研究方法的应用、关注学生真实的情感体验、借助原始物理问题培养学生解决实际问题的能力和意识[ 1 ]。然而，现实教学过程中许多老师仅在“三考”试题（高考、会考、中考）导向下进行物理实验教学，由此出现的诸多实验教学误区，忽略了真实体验，很难唤醒学生的质疑意识，这与物理学科核心素养的培养目标背道而驰。笔者根据福建省教育科学十三五规划立项课题《基于物理学科核心素养的实验教学评价研究》研究体会，以自由落体运动实验教学为例，阐述让真实体验回归物理实验教学常态的教学主张。

1  真实体验是物理实验教学的本质要求

物理学基于观察与实验，建构物理模型，应用数学等工具，通过科学推理和论证，形成系统的研究方法和理论体系[ 2 ]。所以，中学物理实验教学的根本任务是要引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维习惯，增强创新意识和实践能力。体验是问题生成的基础，因为只有真实体验，才有可能使学生产生质疑直至想办法排除质疑，进而生成一些有价值的问题。爱因斯坦说过“提出问题比解决问题更重要”，学生能提出“新”的问题属于主动行为[ 3 ]，能提出问题才利于培养科学思维，可以说“体验是科学思维的基石”。比如：伽利略就非常重视真实体验，在体验过程中逐渐养成了科学思维习惯。物理实验教学的本质要求应该让学生有真实体验，这是培养学生质疑、答疑、创新能力的最有效途径！

2  缺乏真实体验的当前物理实验教学常见现象

当前学校物理实验教学出现了诸多怪象：黑板实验、软件实验、试题实验、口耳实验。简单地说，就是直接在黑板上讲实验代替了实验教学;利用课件或视频演示实验代替了实验体验;教师编制了大量实验试题，让学生用笔“做实验”;教师口头讲，学生听后依依葫芦画瓢过一遍。

以自由落体运动这一课的实验教学为例，有的教师只在黑板讲“毛钱管抽气实验”而不进行实验，学生压根没有观察到实验现象，根本体验不到实验乐趣;也有的教师只用教学软件代替实验，让原本真实的科学，却让学生生疑;有的老师不但没有让学生真实体验，还因应试而给学生大量实验试题，让学生只具有笔尖上的假技能 ，严重挫伤了学生动手实践的积极性。实验过程情感因素严重丢失，学生便失去兴趣和探索的欲望，严重抹杀学生的创造力。

当前实验教学的诸多怪象好比一个个教学毒瘤，在青年教师当中扩散、蔓延，大有愈演愈烈之势。若不重视物理实验教学过程的育人价值，从小处看，是坑害了一届学生，从大处说就是断送国家未来，让真实体验回归物理实验教学常态刻不容缓。

3  真实情感体验是培养学生科学态度与责任的需要

有哲人说过：幸亏有了物理学和天文学，西方文明得以从迷信中被拯救回来。回眸伽利略对力学和望远镜的研究证明，真相应该从对自然的观察中获得，而不是在古老的著作中寻找，而且其严谨的实验设计与探究过程等真实体验的育人价值不可低估。

例如，物理学史“伽利略对自由落体运动规律探究的回眸”的教学片段，许多老师对此只作介绍性的讲授，忽略了让学生“体验挫折”与“体验成功”的实验体验过程之育人价值，失去了一个培养学生如何克服困难，获得成功感，继而培养学生科学思维、科学态度与责任等物理学科核心素养目标的绝好契机。笔者在上这节课时，进行了体验挫折设计（如图1：体验挫折），感受颇深。模拟实验器材困难条件下，要求学生用直接测下落位移与时间办法验证“落体运动是匀变速直线运动”。提供每一桌同学一小球、刻度尺及秒表，让学生先体验测量小球下落时间t，研究小球下落位移与时间的关系。结果由于下落时间太短，虽有测量器材却无法测量，让学生“体验挫折”，激发了他们思维，发现有的学生会站到凳子上以延长时间，但也以失败告终。接着顺着学生的思维，先肯定那些站到凳子上以延长时间便于测量的做法，再引导学生体验测量斜面上小球下滑时间，学生就能顿悟到用斜面冲淡重力的办法会延长运动时间。紧接着进行体验成功设计（如图2：体验成功），展示一根特长铝合金材料（六米左右），现场模拟当年伽利略的斜面实验，同时用机械音乐节拍器模拟滴水法计时，利用电子表格进行现场数据采集。当场邀请2-3位

学生协助，师生共同研究不同斜面倾角情况下的比值，并现场进行数据分析（如图3：数据分析），真实的实验数据定让学生心服口服，他们惊奇发现误差允许范围内（取一定有效数字）比值确为一个常数;合理外推到倾角为90度时，得出“自由落体运动是匀加速直线运动”的结论便顺理成章了。本教学片段中，设计真实体验，让学生经历挫折与成功情感体验，育人价值是显著的。

历史上伽利略这个“冲淡重力”斜面实验曾被著名的英国《物理世界》杂志评为“物理学史上最美丽的十大实验”之一，重现与体验这个实验意义重大，学生先体验了挫折，必然激发他们转换思维;采取科学方法后，继而体验成功感。显然，这样的实验教学过程具有真实的情感体验，对学生形成正确的科学态度与责任感意义突显，不仅在物理观念方面促进了学生对自由落体运动规律的掌握，也对学生批判精神、质疑精神等科学态度与情感的培養有益[ 4 ]。所以，物理学科教育应特别重视实验真实体验，这是激发实验情感，培养科学态度与责任的需要。

4  真实策略体验是培养科学思维方法的需要

俗话说：教学有法，教无定法。实验教学过程中应注意科学方法渗透时机，重视策略体验，考虑合理的实验步骤安排，提醒学生应注意观察何处？有什么能说明问题的现象？应记录哪些有价值的东西？怎么观察比较？物理实验教学中真实的策略体验特别重要，这是提升教学效果、培养科学思维方法的需要。

如：在自由落体运动实验教学中的“毛钱管”实验教学，很多教师仅以课件演示代替实验，或仅有一套实验器材演示，却没有注意演示策略，学生因无法体验对比，教学效果很差。若重视让学生策略体验，则教学效果可能大为改观，注意到控制变量等科学方法的渗透，准备A、B、C同规格的 “毛钱管”，分三个步骤进行。第一步，走到学生中间去演示没有抽气的“毛钱管”A、B，让学生观察毛钱下落快慢情况;第二步，现场对B抽气，将抽走一部分空气后的“毛钱管”B与A再并排演示（渗透控制变量法），让学生观察到抽气后的毛钱下落快慢接近的情况;第三步是让现场抽去更多的空气的“毛钱管”C与B并排演示，让学生观察抽更多空气后的“毛钱管”C比B中的毛钱下落快慢更接近的情况;第四步引导学生思考：假设能抽成真空的“毛钱管”D进行演示，可以看到什么现象？顺应学生的思维，给时间让学生充分思考。在学生作出猜想后，再利用信息技术辅助教学，这样才能收到更好的教学效果。

真实体验应讲究策略，实验教学绝非是教师讲学生看或简单地让学生依葫芦画瓢，应充分考虑到科学方法的渗透时机，教学互动过程中及时肯定学生的合理思考，顺应学生思路，科学引导，才利于培养学生科学思维。

5  真实亲身体验是探究物理现象本源的需要

物理学以物为本，是一门以实验为基础的实验科学，又是一门严密的理论科学，所以应认真合理地设计实验教学，能让学生动手实验的不用演示实验替代，以促使学生感悟如何求真求实，培养学生刨根问底意识，在此基础上才能进一步学习和领悟物理核心理论的精准表达与物理方法，可以说探究物理现象本源离不开人的真实亲身体验。

例如，在自由落体运动实验教学中，有个学生体验实验堪称经典：两块同样规格的纸片，先将一块揉成团与另一块置于同一高度处同时下落，观察现象。很明显，学生通过体验后就很容易感觉到体积大小是影响落地快慢的原因，如果仅仅停留于此体验就很可惜了。如果继而提出问题：为何体积不同落地会出现快慢？教师可以通过动作演示来启迪学生，学生通过思考互动讨论，设法引导学生悟到体积不同而造成落地快慢的深层原因才更有价值，这里就潜藏着培养学生有刨根问底意识的影子。在师生互动过程中自然生成更有价值的问题，逐步引导学生思考深层问题，注重回归科学探索本源，必然促进物理实验能力提升。

指南针发明使用几千年，电磁学却为什么没有在中国诞生？不禁想起著名的李约瑟（Joseph Needham）难题与钱学森之问，这虽然涉及诸多因素，但仔细一想，我们的基础教育阶段在实验教学的育人方面是否过于急迫，只乐于被动接受，而忽略主动探索现象本源，忽略实验教学过程中真实体验的育人价值呢？

体验是科学思维的基础，有的体验可能只是随堂微小实验即可完成;有的虽然课堂暂时无法体验，但可以布置任务课后体验观察。我们只有在物理实验教学中重视真实体验，才能促使学生在日常生活体验中发现问题。培养质疑习惯，以唤醒学生的问题意识，有质疑才有可能提出合理的假设，甚至创新。因此，只有让体验回归物理实验教学常态，才谈得上渗透研究方法、培养科学思维、科学态度与责任，这是物理学科教育的特殊使命所在。

参考文献：

[1]林钦，陈峰，宋静.关于核心素养导向的中学物理教学的思考[J].课程·教材·教法，2015（12）：90-95.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]徐卫兵.提升学生科学探究能力教学策略的探讨[J].物理教师，2019（5）：27-29.

[4]高嵩，焦蕊.自由落體运动中的物理学史与教学[J].物理教师，2019（5）：13-15.