从物理实验到实践物理

吴爱兄 宋金萍

案例分享

在课程改革的背景下，宋金萍特级教师工作室进行了物理实验课程改革的探索，以实验课程为依托，开展实验课程的创新设计与实施，变革教与学的方式，发展学生学科核心素养。

物理学是以实验为基础的自然学科。物理学习也是以实验为基础的学习，建立概念、探寻规律需要以实验为基础，启发及保持持久思考也需要探究实验的支持。物理实验不仅是一种教学方法，也是提升学生物理学科核心素养的有效载体。伴随着课程改革的逐步推进和对学科核心素养了解的不断深入，以实验课题为依托的实验课程创新设计与实施在朝阳区特级教师工作室的引领下不断推进。课程创新力求更贴近学科本质，更有利于学生发展。近十年的探索大致经历了以下三个阶段。

第一个阶段是从2012年到2014年，开展了中学物理实验教学资源的整合与开发研究。主要的思考点是如何提高教师教的效率，关注点是从知识、教材、考试三个层面加强对物理学科知识本身的深入理解。主要工作是研究教材、研究考题、整合资源，全面地梳理教材实验，准确地把握核心知识，系统深入地研究考题。并在此基础上，从高考的评价标准出发将高中物理18个必考的学生实验，从实验原理、实验操作、实验设计、误差分析、拓展应用等维度进行了系统梳理，整合开发了符合学生特点的实验教学手册，并完善了课本中的200多个演示实验。

第二个阶段是从2014年到2017年，物理组开展了基于“全纳”教育理念的高中物理教学实践研究。主要的思考点是如何提高学生学的乐趣，关注点是从改变课堂教学模式出发激发学生学习的动力。主要工作是从教学手段、学习方式、教学方式三个维度对高中物理实验教学展开深入研究，从创新角度探究课堂教学的最佳切入点，营造使每一名学生都能自主发展的“全纳”课堂。编写了《高中物理全纳学习手册》，还开发了一系列低成本的实验器材、教具及创新实验，开展了全区范围内的高中物理实验微课比赛。

第三个阶段是从2017年到2020年，随着对学科核心素养理解的不断深入，教师们对物理实验课程的理解也越来越全面，大家开始尝试着从核心素养的角度去理解和把握实验课堂。主要的思考点是如何在实验课程中提升学生的核心素养，从关注知识逐渐转向关注学生科学思维。主要工作是开展了初高中实验课程一体化设计与实施的研究，在这个过程中，工作室设计并实施了许多有特色的实验校本课程，如物理实验与思维拓展、物理探究实验的深入研究等;开展指向学科核心素养培育的高中物理实验教学创新实践研究，并总结梳理了两种物理实验教学模式。

2020年，开展了表现性评价在高中物理实验教学中的实践研究。随着核心素养的提出和课程改革的推进，评价体系的变革也迫在眉睫，基于核心素养的评价体系需要促进学生高阶思维的拓展和各项关键能力的提升。我们将思考点聚焦于评价就是为了进一步促进学生核心素养的提升和关键能力的落实。

纵观近十年的物理实验课程改革，从关注知识与方法到关注思维发展，从关注教师的教到关注学生的学，再到关注教学评价的多元化，从课内到课外，从课到课程，教师们对实验研究的深入探索过程就是学生学习方式的变革过程。

实验课程的最终落脚点在哪里？将走向哪里？所有课程的落脚点都是为了提升学生的学科核心素养，都是为了培育学生的关键能力、必备品格、核心素养。物理源于实践，应用于实践，有效的物理学习要将真实情境与任务背后的真實世界直接联系起来，让学生在真实的实践中提升能力、拓展思维，于是，工作室开始了开发实践物理课程的探索。

经历了课程论证、课程编写、课程实施与调整，逐渐形成了实践物理课程体系。

1.课程论证

实践物理课程以科学实践为理论基础，以真实的生活问题为载体，通过项目式驱动的方式，引导学生通过自我实践，在解决实际问题的过程中，形成策略性解决问题的方法，提升学生探究能力、综合实践能力和解决问题的能力，同时，发展学生的学科思维。这是一种新的学习认知方式，在学习中，学生是主体，实践是形式，物理是载体。

实践物理课程是立足于生活中某一确定的实际情境，让学生通过项目式探究学习，经历物理概念的科学建构和规律的科学探究过程，促进概念和规律的逐步学习、系统反思和迁移应用，通过不同视角，循序渐进地在脑海里形成概念体系。所以，实践物理课程尝试在学生最近发展区激发学生潜能，围绕着正在进行的物理内容建构生活情境。因此，要开发设计与学生学习进程相匹配的生活载体（项目），配合国家课程进度开设实践物理的校本课程。

高一第一学期主要学习的是必修一的内容，知识的重点是力和运动，我们主要配套开发了“探秘冬奥会”与“交通中的运动秘密”项目;高一第二学期主要学习的是必修二的内容，知识的重点是曲线运动、功和能，我们重点开发了“探秘游乐场”项目;高二第一学期主要学习的是必修三的内容，知识的重点是电场、磁场、恒定电路，我们配套开发了“探秘家用电器的场和路”项目。这样的课程设置考虑到实践物理课程一方面要关注生活实际，另一方面也希望引导学生学会在解决实际问题的过程中进一步深化对物理概念和规律的认识，促进物理观念的形成和学科思维的发展，所以，实践物理课程采用了与国家课程同步推进的形式。

2.课程编写

教师们通过多次交流研讨确定了实践物理课程编写的主要方向、编写目标、编写原则、编写体例，以“探秘冬奥会”项目为课例，进行首轮课程教材编写。

实践物理课程主要是引导学生在实践中形成解决实际问题的策略方法，提升综合实践能力和科学研究能力，形成概念体系。实践物理课程在之前没有成型的课例，所以，课题组的教师们结合教学内容与生活实际编写开发课程教材。教材的编写目标是有利于教师指导，有利于学生自主学习，有利于学生的思维发展。教材的编写原则是创设真实的问题情境，引发真正的学生思考，落实有效的动手实践，形成解决问题的策略，关注学生真实的感受。教材的编写体例是每一个任务的设计符合学生的认知规律，每一个任务给学生清晰的解决问题的路径，各任务之间形成思维的有效进阶。将生活中的实际问题以教材的形式展现出来，学生通过阅读教材可以自主找到解决问题的途径，形成解决问题的方法。本阶段，教师的主要工作是完成从生活走向教材。

3.课程实施与调整

两年时间内完成了两轮课程实施与调整，并在实践的基础上完成了必修二、必修三配套课程的开发与教材编写。首先，将“探秘冬奥会”项目通过校本课程在高一年级进行推广实施。如果说课程编写的难点是从生活走向教材，那么课程实施的难点则是如何再一次从教材走向实践。在首轮实践过程中，我们主要存在以下几方面的困惑：课程实施者如何从教材中走出来，激发学生自我实践的愿望？真实的生活情境如何走进真实的学生？动手实践与理论实践如何有效地结合？不同的项目如何形成阶梯性的进阶学习，激发学生持续的探究动力？

通过近一年的课程实施，教师们边实施边研讨，边反思边改进，对课程进行了有效整合。同一课程中，尽量将理论实践、动手实践和探究活动三者有效结合。比如，开发“探秘水上飞”项目，课程任务包含三个内容：理论分析水流的反冲力的影响因素、动手制作反冲装置、利用水的冲力将火箭送上天。学生通过小组合作交流，在完成项目的过程中拓展了对动量定理的认识;通过动手制作反冲装置的实践活动，主动运用知识解决实际问题;通过制作水火箭的实践活动，进行深入的项目研究。在项目中，学生获得了知识，提升了能力，也激发了学习兴趣与探究热情。

为了激发学生学习的持续动力，解决项目之间的进阶与落实学生自主探究的问题，我们将不同的项目同步开发，重点实施。在“探秘游乐场”项目中，教师们同步开发了“水上飞人”“大钟摆”“过山车”“摩天轮”四个项目，学生根据自己的兴趣爱好选择项目进行深入探究，学生自由组成学习共同体，每个学习共同體分组自主探究，最后进行交流分享，教师则引导学生对不同的项目进行深入的比较和分析。这样，每一名学生都有充足的时间就其中一个主题进行系统分析和深入探究，真正实现了通过动手实践提升学生综合实践能力的目的。之后，又开发了线上课程，实现了线上、线下相融合，搭建了学生交流分享的新平台。

实践物理课程是指向学生核心素养的深度学习过程，要求学生在学习中通过深度学习、深度实践，促进学科素养的提升。这需要教师将促进深度学习的指南设计出来。因此，在原有课程教材的基础上，教师要完成项目制的单元教学设计，对项目内容进行教学化的处理，从大任务的角度进行实践物理的单元教学设计，探究适合学生的实践物理课程教学模式，进而实现实践课程的真正有趣、有用、有意义。

宋金萍老师点评

实验是物理学科的重要基础，是构建物理概念和规律的基础，也是检验概念和规律是否正确的重要途径。对于物理学习来说，仅仅通过有限的课堂实验来强化，明显是不足的，必须通过学生自主实践活动加以完善。“实践物理”强调让学生到实际生活中去观察，到具体情境中去感受，把物理教学与实际生活紧密联系起来，结合实际情境开展物理学习，使学生身临其境，通过各种感官吸收信息，从而获得丰富的知识，激活学习动机，真正从课本走向生活实践。