建构知识 提升能力 培育素养——高中物理实验深度教学刍议

杨凤楼

（江苏省江阴高级中学，江苏江阴 214400）

引言

在教育领域落实《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》、推进教育综合改革之际，物理实验教学如何适应改革新趋势，实现“建构知识、提升能力、培育素养”的价值追求呢？笔者认为，转变物理实验课堂教学形态与教学方式，实行深度教学是必然之选。

深度教学不是追求教学内容的深度、难度和广度，也不是简单追求课堂教学的高效性，而是超越表面现象和表层符号的教学，是意义教学、逻辑教学和反思教学相统一的教学，是注重学生知识建构、能力提升和素质培养的教学，即深度教学是基于学科的核心概念与关键内容的理解，遵循学科的思维方法与思想价值的教学；是坚持以生为本，是教师与学生的关系重心最大可能向学生倾斜的教学；是以学生的学习状态和心智发展水平为主要形态的教学；是引导学生体悟知识的文化意义与现实意义，促进其展开丰富而开放的思考，打造其精神世界的教学。

笔者认为，根据深度教学的概念及内涵，在高中物理实验教学中实行深度教学，达成“建构知识、提升能力、培育素养”的价值追求，就应该站在学生的角度，依据学生将要去哪儿、怎么去、到了哪三个问题来设定。

一、去哪儿：紧抓核心概念，引导建构知识平台

去哪儿，是对学生某节实验课收获的期许。通过深度教学，学生有何成长，集中体现在教学目标和内容的选择上。传统的物理实验教学，往往着眼于教师课上知识讲解的完整度，着眼于学生课后习题的达成度，以教师的活动为中心，以习题的解答为追求，反映了物理实验教学的霸权性和功利性，造成物理实验教学教师教得辛苦、学生学得辛苦的“双输”局面。

如何将物理实验教学从“双输”变为“双赢”呢？紧紧围绕核心概念展开的深度教学是必然之选。所谓核心概念，美国课程专家里克森认为，是居于学科中心，具有持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或者方法。核心概念的讲解和传授应该是物理实验教学的重中之重。教师通过学习核心概念，这样不仅引导学生体悟知识的文化意义，还关注知识的现实意义，帮助学生唤醒前置知识，构建新的知识网络和知识平台[1]。

例如，“实验：验证动量守恒定律”的核心概念，就是找出作用之前与作用之后系统的总动量，两者进行比较得出结论。学生已经知晓实验中涉及的平抛运动、长度测量等知识，所以这些知识不是本节的重点，教师应该围绕寻找作用之前与作用之后动量这个核心展开，去设计实验、选择器材、操作实验、测量数据、得出结论。通过本节实验教学，学生掌握了验证机械守恒所需要寻找的核心知识点。在遇到气垫导轨、单摆等模型时，也能轻松入手。

又如，“实验：用油膜法估测分子的大小”的核心概念，就是通过测量较大量来研究较小量的方法。理解了这个核心概念，就很容易理解实验中为什么要让油酸与酒精混合；为什么要测1ml 混合溶液的滴数；为什么要将一滴混合溶液在平静水面充分展开。同时，这种测量方法有利于培养学生的科学思维能力，深化学生对微观世界的认识，培养学生的实验技能和技巧。

再如，“实验：验证机械能守恒定律”的核心概念，就是验证重力势能的减小量是否等于动能的增加量。所以，整个实验的设计就应该围绕如何寻找重力势能的减小量和动能的增加量展开教学。寻找重力势能的减少量关键在于找出物体下降的高度；寻找动能的增大量关键在于求出初末位置的速度。抓住了核心概念，也就抓住了实验设计、操作的关键点；学生不仅能设计实验，同时也明白这样设计的原理，从而真正提升学生的物理素养和实验能力。在所给器材发生变化时，如果没有提供纸带和电源，但提供光电门，那么如何进行此实验操作呢？抓住此实验的核心概念，即验证重力势能的减小量是否等于动能的增加量。实验照样可以通过上下两个光电门，测出两个光电门的距离，从而得出重力势能的减少量；然后利用小球直径和通过光电门的时间，可以算出小球速度和动能增加量，从而验证机械能守恒定律。

二、怎么去：注重能力培养，创建提升能力机会

怎么去，是深度教学程序的预设与教学方法的采选，即用哪些适宜的方法开展深度教学。“教学有法、教无定法、贵在得法”，教师的教法影响着学生的学法。深度教学的设计，其核心必定是促进学生进行深度学习。物理实验深度教学的设计与教法的采选，应围绕实验培养的四种能力展开，即观察能力、探究能力、操作能力、分析能力。这四种能力的培养，在高中物理实验教学最主要的两种形式——演示实验和分组实验中各有侧重。

演示实验是指表演性示范实验，教师作为实验操作者，学生作为观察者。教师通过操作实验验证讲授内容的正确性，或者通过实验现象，抛出疑问，引发学生进行思考。学生则通过观察实验现象、思考实验过程，来掌握物理概念、分析物理规律。

演示实验是培养学生观察能力和分析能力的重要载体。在演示实验深度教学中，教师应遵循“简化实验装置、突出关键步骤、展现实验现象、留足思考时间”这四个基本原则。结构简单、操作简便的演示实验能够突出关键步骤，便于学生快速、清晰地观察实验重点。在观察和体验现象后，学生会自然而然地产生疑问，便会主动去探寻物理规律及原理。在学生思考和分析实验现象的过程中，教师要充分信任学生，不要追求所谓的“进度”而忙于给出“标准答案”，要耐心等待。学生思考的时间就是培养其分析能力的时间，即使分析是错误的，也是一次很好的纠正机会。留足时间让学生思考，也会反过来促使学生下次观察实验时更加认真，从而提升其观察能力[2]。

分组实验是在教师给出实验目的、讲解实验原理和提出实验要求后，学生以小组为单位，自行设计实验方案，选择合适的实验器材，自主进行实验操作，通过观察、探索、分析未知的物理现象，并得出实验结果的一种实验教学形式。分组实验相比演示实验，对学生能力的培养更加全面，要求也更高，特别是对探究能力和操作能力的培养，是演示实验不能比拟的。不给出明确任务的实验不能称之为探究实验。

在分组实验前，教师应明确实验的目的，根据学生在实验操作能力上的差异合理地分组，以便达到最佳的实验效果。有些学生观察能力强，但操作能力弱，这些学生就适合与操作能力强的学生组成一组。合理分组能达到互帮互学、优势互补、全面提高实验质量的目的。教师为每组学生提供的实验器材应该多样化，让学生在设计实验时，有更加广阔的思路，充分发挥其探究能力，打开其学习思维。对于实验结果，学生应实事求是，不能伪造和造假，对于错误的结果，要理性分析错误存在的原因，改进实验设计，从而达到对此实验更加深刻的理解。对于实验结果与期望结果有所偏差，即存在较大误差的，学生应分析误差存在的原因，优化实验结构，追求更好的实验方法与技巧。

三、到了哪：坚持全面评价，给予启迪智慧反思

到了哪，是对深度教学练习的策划与评价的运用，是对学生学习情况的了解和把握，也是对教学效果的检测，同时也是对教和学查缺补漏的环节设计，对推进深度教学有重要作用。

对物理实验教学的练习及评价，不能仅停留在作业层面，不能出现物理实验“讲起来重要、教起来将要、考起来不要”的尴尬局面。所谓“讲起来重要”，就是师生都清醒地认识到物理是一门实验科学，是建立在实验基础上的，很多物理规律需要通过实验去验证，很多物理结论需要通过实验去证明，没有实验的物理教学是缺少灵魂的。“教起来将要”，就是在物理教学过程中，没有体现实验的基础性和决定性地位，只是根据考试大纲需要进行教学，考试大纲没有列出的，教师在上课几乎不讲，没有从培养学生的物理素养出发来思考物理教学，而是从考试需要出发来决定物理教学。所谓“考起来不要”，就是在完成实验作业和考试实验题目时，不需要实验操作的实际经验，不考查学生实验操作的能力，实验的考查和评价与其他知识点没有差异、没有体现实验的特色。在高中学业水平测试中，纳入实验操作过关测试，应该是物理实验教学评价改革的一个重要方向。

实验评价应看设计思路、操作流程、数据处理、结论分析等方面，期望通过实际的实验操作，使物理实验评价不再窄化为试题作业，而是能真正体现学生的观察能力、探究能力、动手能力和分析能力，体现实验教学的独特魅力。同时，对物理教师的实验教学评价也就有了新的参考，促进教师在开展实验教学时真正去“做实验”而不是“讲实验”[3]。

结语

著名的捷克教育家夸美纽斯在他的《大教学论》一书的扉页上写道：“寻求并找出一种教学的方法，使教员因此可以少教，但是学生可以多学；使学校因此可以少些喧嚣、厌恶和无益的劳苦，多些闲暇、快乐和坚实的进步。”深度教学对物理实验教学而言，就是这样的一种教学方法，它会让学生接受实验、乐于实验、享受实验。