基于学习进阶的初、高中物理实验衔接教学探讨

摘"要：教师在进行初、高中物理实验衔接教学时需要遵循学习进阶理论，以促进学生实验素养的持续提高。本文探讨了如何在学习进阶理论指导下，通过思想方法、操作技能、实验内容和实验态度的衔接，提升初、高中物理实验教学的连贯性和教学的有效性。

关键词：学习进阶；衔接教学；物理实验

学习进阶理论是教育心理学中的一项重要学习模型理论，其源自对学生认知规律的科学认识，提倡采用循序渐进的方式来促进学生的思维模式和行为方式发生改变，实现提升自我的目标。学习进阶（Learning Progressions）主要是指学生在某一时间跨度内学习探究某一主题时进行的具有连贯性、进阶性的思维过程。［1］学习进阶理论准确地揭示了学生的认知发展规律。教师利用学习进阶理论可以有效开展教学，提升教学的质量。

实验不仅是物理学习的重要路径，也是物理教学的重要内容。教师在教学过程中应该重视实验教学。从学习层级的视角来看，初、高中物理对同一主题的学习内容和实验要求既相互关联，又存在差异。因此，教师应在学习进阶理论的指导下做好初、高中物理实验教学之间的衔接工作。

1"思想方法衔接，发展实验素养

思想方法是物理实验的核心，在所有的物理实验中都有所体现。尽管初、高中物理的实验教学内容存在不同，但是实验中蕴含的思想方法是相通的。初中物理和高中物理中常见的实验思想方法都有等效替代法、控制变量法、微小累积法、痕迹保留法、现象转换法等。学生只有掌握了这些方法，才可以自主设计实验，并借助实验来发展物理学科素养。在初、高中物理实验衔接的教学过程中，教师要高度重视实验思想方法的教学。

实验思想方法不同于概念、规律等基础知识，其隐含于实验探究和学习过程中，具有抽象性、递进性等特点。所以在教学过程中，教师要有计划、有步骤地渗透这些实验思想方法，使学生在实验过程中逐步领悟、提炼、掌握并应用这些实验思想方法。

以现象转换法为例，在初、高中实验衔接的过程中可以使用以下渗透策略。

1.1"引导观察，领略实验方法

在苏科版初中物理教材中，学生接触到的第一个采用现象转换法的实验是“探究声音的产生”。教师引导学生敲击音叉使其发声后，让学生仔细观察音叉的振动情况。尽管学生以触摸的方式可以感受到音叉的振动，然而这种振动用肉眼却难以明显地观察到。随后，教师将振动的音叉靠近一个悬挂的乒乓球，乒乓球被弹起。这一设计通过将振动的效果放大，让学生初步领略现象转换法的魅力，即将原本不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象。同时，教师通过这一有趣的实验现象，激发出学生对物理实验方法的兴趣。

1.2"深入探究，提炼实验方法

在学习温度的测量时，学生首先通过观察温度计的结构并使用温度计进行测温，知道常用温度计是利用测温液体热胀冷缩的性质制成的。随后，学生进一步认识到，通过运用现象转换法可以将难以直接测量的温度转化为可以精确测量的液柱长度进行测量。最后，在自制温度计的实践过程中，学生深刻领悟到，适当增加玻璃泡的容积并减小细管的内径，可以使实验现象变得更加明显。经过多次类似的实验探究后，学生可以发现，现象转换法具有强大的转换能力。利用现象转换法不仅能将原本不可见、不易见的现象转换为可见、易见的现象，还能将那些难以直接测量或难以准确测量的物理量巧妙地转换为能够轻松测量或能够精确测量的物理量。此外，对于陌生、复杂的问题，现象转换法还能帮助学生将其转换为更为熟悉、简单的问题，从而便于学生理解和解决问题。

1.3"设计创新，应用实验方法

初、高中物理课程中都会探讨弹力的产生原理，即弹力源于物体的弹性形变。然而，在日常生活中，许多弹性形变是极其微小的，比如当我们按压硬质玻璃瓶或桌面等物体时，这些物体的形变肉眼几乎无法察觉。如果不采用适当的方法将这些微小的形变进行可视化处理，学生在理解压力、支持力以及绳子拉力等弹力的产生机制时就会遇到困难。因此，将微小形变转换为可观察的形式，对于帮助学生掌握弹力概念至关重要。教师可以引导学生回顾学习过的类似实验，并鼓励他们运用现象转换法来观察物体的微小形变。通过组织讨论和分析，学生可以综合运用所学的物理知识，创造性地设计出多种实验方案，从而有效地观察并研究这些难以察觉的形变。

方案1：在玻璃瓶中灌满水，用橡皮塞塞住玻璃瓶瓶口，将一根细玻璃管通过橡皮塞插入玻璃瓶中。学生用力挤压玻璃瓶，可以观察到细玻璃管中的液面上升。这一实验巧妙地实现了观察现象的转换，将原本难以直接观察的玻璃瓶的微小形变，转换为了易于观察的细玻璃管中液面的升降变化。

方案2：将一支激光笔打开，放置在课桌上，通过两面平面镜的反射，使激光束照射到墙壁上。学生用力按压课桌，可以观察到墙壁上的激光点发生了移动。这一创新的实验方案成功地将桌面难以察觉的微小形变，转换为了激光点移动这一明显的现象，从而使学生能够更加直观地理解形变的产生。

学生对思想方法的掌握往往依赖于具体的学习情境。因此，教师可以巧妙地将思想方法的教学融入日常的实验教学中，通过引导学生对比初、高中物理实验中蕴含的不同的思想方法，促使学生在实际操作中运用这些思想并深化对其的理解。同时，教师应鼓励学生借助所学思想方法自主设计实验方案，独立完成实验探究，以此促进学生对思想方法的深刻理解和灵活运用。在教学过程中，教师应引领学生在建构知识的同时，领悟思想方法，学会用物理思想方法分析、解决问题，从而促进学生的深度学习，提升其思维品质，领悟学科的精髓，形成物理观念，发展核心素养。［2］

2"操作技能衔接，发展实验能力

物理实验涉及多种实验器材的使用和操作，这对学生的操作技能要求较高。在初中阶段，学生已经掌握了一系列基本的实验操作技能，打下了坚实的基础。然而，进入高中阶段，相应技能需要进一步的提升并深化，因为高中物理实验对学生的操作技能要求更为严格，实验操作也更为复杂。因此，在初、高中物理实验的衔接教学中，教师要注重实验操作技能的衔接，促进学生实验能力的发展。高中物理实验中的各项操作技能都和初中物理实验操作存在着密切的关系，包括实验器材的组装、测量仪器的实验、实验数据的记录和处理等多个方面。在初、高中物理实验衔接教学中，教师要引导学生复习初中所学过的实验操作技巧，发现学生在实验操作中存在的问题。通过针对性的指导和训练，进一步强化和发展学生的实验操作技能，让学生在衔接学习中成为实验操作的高手。

“探究加速度与力、质量的关系”实验，是高中物理学习中的重要实验之一。该实验不仅深化了学生对力学概念的理解，还涉及诸多高中的实验操作技巧。尽管在初中阶段，学生已经掌握了长度、质量、时间等基本物理量的测量技能，但在本实验中，这些技能需要得到更加精确和熟练的运用，以满足实验的精确度和严谨度要求。

2.1"在回顾中规范操作技能

在进行测量纸带上计数点之间距离的实验时，教师首先引导学生回顾刻度尺的正确使用方法。随后，教师巧妙地利用手机拍摄了几位学生进行测量的瞬间的照片，并将这些照片通过大屏幕投影出来，让全班学生共同分析测量过程中可能存在的问题。通过这样的互动教学，学生能够直观地认识到自己或他人在测量中的不足之处，并在教师的指导下及时进行纠正和改进。

在测量小车质量的过程中，教师首先带领学生回顾托盘天平的正确使用方法。随后，各个实验小组汇报并分享他们各自测量得到的小车质量。若某小组测量出的小车质量与其他小组相比存在显著差异，教师则需要引导该小组的学生深入反思他们在使用天平过程中可能存在的错误，并带领全班学生一起探讨如何纠正这些错误。

对于测量小车运动时间这一环节，教师首先需要带领学生回顾秒表的使用方法。随后，教师应指导学生深入探讨关于秒表在测量过程中是否需要估读的问题，并引导学生思考：当物体运动速度极快或运动距离极短时，秒表测得的数据是否足够精确。同时，教师应鼓励学生思考，并提出更为科学的方法来提升测量的准确性。

2.2"领悟新器材的操作技能

首先，通过回顾初中相关实验器材的规范使用方法，学生能够认识到本实验中用秒表测时间的不足之处。接着，通过类比初中时了解过的频闪照片，学生能够深刻理解打点计时器的工作原理——它能在纸带上打出点迹，且任意两点间的时间间隔相同，所以在实验中使用打点计时器时无需再额外使用秒表。这能够让学生领悟使用打点计时器这种新器材的优势：不仅操作简便，而且能在纸带上同时记录下物体运动的距离和时间，为实验数据的采集与分析提供了极大的便利。

2.3"数形结合处理实验数据

在完成实验操作并分享数据后，学生收集了多组关于加速度、力、质量的数据。面对这些复杂的数据，若想要学生直接进行深度分析并从中得出结论，较为困难。教师引导学生采用作图法，通过将数学表达式（数）与直观的图像（形）相结合，能有效降低数据处理的难度。这一过程不仅能提高学生的学习效率，还能增强学生学习的自信心和成就感。［3］在初中物理实验中，学生已经学过图像法，并重点学习了线性图像的应用。例如，在“探究质量与体积的关系”实验中，学生使用图像法，研究不同物质的质量与体积的关系。在本实验中，教师指导学生绘制出加速度与力的图像、加速度与质量的图像。通过加速度与力的图像，学生可以直观地观察到加速度和力成正比例关系。但由于加速度与质量的图像是曲线，这使得学生难以直接识别两者的关系（曲线可能对应多种关系）。教师指导学生运用转化的方法，化曲为直，让学生绘制加速度与质量倒数之间的图像。通过这种方法，学生们成功地得到了一条过原点的直线，这也有力地证明了加速度和质量之间确实存在反比例关系。

强化初、高中物理实验操作技能的衔接教学，可以有效地发展学生的实验能力，从而帮助学生提升物理综合素养。

3"实验内容衔接，发展实验知识

初、高中物理知识之间存在着紧密的内在联系，相应地，物理实验内容也呈现出一定的连贯性和递进性。然而，相较初中物理实验而言，高中物理实验在难度上有了显著的提升。在教学过程中，以初中物理实验为基础，实施高中物理实验教学，能够更好地体现物理知识间的关联性，并提升高中物理实验教学的效率。

在“探究影响摩擦力大小的因素”“探究光的反射和折射规律”以及“探究电流与电压、电阻的关系”等实验中，教师在备课时应深入了解这些实验在初、高中物理知识体系中的共同点与差异点。基于共同点，教师可以精心设计教学流程，确保知识的连贯性和递进性。在实施教学过程中，教师要关注学生对初中物理实验的熟悉程度，并有效地对学生进行引导。高中阶段的教育不仅需要注重巩固知识基础，还应注重对学生深度思考能力和独立思考能力的培养。这样，当学生进入大学或步入社会后，他们才能从容面对未知领域的知识和挑战，并做出正确的决策和判断。［4］

“测量导体电阻”是高中物理中的一个重要实验，也是测量导体电阻率的基础。学生在初中阶段已经学过测量导体电阻的方法。教学时，教师应先让学生回顾初中阶段测量导体电阻的具体方法，并引导学生对电流表的外接法和内接法进行深度学习。结合高中物理知识，教师提出问题，引导学生探讨电流表的外接法和内接法在测量误差上的差异。学生通过分析发现：采用外接法时，电流表测量的电流偏大，导致导体电阻的测量值偏小；采用内接法时，电压表测量的电压偏大，导致导体电阻的测量值偏大。教师可以设问，在实验中如何根据具体情况

选择内接法和外接法。学生思考后发现，如果待测导体的电阻比较小，采用外接法测量比较准确；如果待测导体的电阻比较大，采用内接法测量比较准确。这两个问题很好地体现了初、高中物理实验内容的衔接。

在测量出数据后，教师让学生采用作图法来计算导体的电阻。教师指出学生所作图像在坐标原点附近没有数据点的问题，进而引导学生思考重新设计实验方案以弥补这一缺陷的方法。在初中物理实验中，测量导体电阻时通常采用限流式电路。然而，在限流式电路中，待测导体两端的电压变化范围相对有限，导致实验中能够采集的数据点较少。为了克服这一局限，教师可以引导学生设计并探索分压式电路。利用分压式电路，能够让学生获取更广泛、更密集的电压和电流数据，从而绘制出更为精确和完整的图像。随后，教师引导学生对比限流式电路与分压式电路的异同点，鼓励他们讨论并指出每种电路的优缺点。通过该实验操作与讨论过程，让学生对实验内容的理解从限流式电路自然而然地拓展到分压式电路，实现了认知层面的深化与拓展。这充分展示了人类认识世界所经历的渐进过程，同时也凸显了初、高中物理实验内容有效衔接在引导学生探索未知物理知识方面的重要作用。

4"实验态度衔接，发展科学素质

物理核心素养包含了科学态度和价值观。科学态度作为人类认识世界应持有的态度，对人的发展具有十分重要的价值。在物理实验中，科学态度主要体现为认真细致的观察、实事求是的记录和分析，以及勇于探索、不断创新的精神。在初中阶段，学生通过参与物理实验的探究活动，

已经初步形成了这些宝贵的科学态度。然而，若在高中物理学习阶段未能得到进一步强化，这些科学态度有可能会逐渐淡化甚至消失。因此，在初、高中物理实验衔接教学中，教师要重视对学生实验态度的培养。由于初、高中物理实验存在较大差异，初、高中物理实验对学生实验态度的要求也存在不同。教师要认识到这些不同，并在实际的衔接教学中加以引导。

以“用单摆测量重力加速度”实验为例，该实验看似简单，但实际上对学生来说却蕴含着不小的挑战性。在操作过程中，许多学生发现他们通过单摆实验测量出的重力加速度与真实值之间存在较大差异，这往往是多种复杂因素共同作用的结果。因此，在单摆实验教学过程中，教师应当格外注重实验的细节，加强对学生科学态度的培养。

4.1"实验操作的严谨性

在组装单摆的过程中，部分学生容易将摆线绕在铁架台的铁杆上。针对这一现象，教师提出问题：如果摆线被绕在铁杆上，在实验的时候会出现哪些不利影响？学生思考后发现，将摆线绕在铁杆上，实验时摆线的有效长度会发生变化。然而，也有学生持不同观点，他们认为摆线长度的微小变化对实验结果不会造成太大的影响。若学生持有这样的观点，那这实际上反映了他们在科学严谨性方面的欠缺。为了弥补这一不足，教师应要求学生进行一组对比实验，通过实际操作和研究，深入探究摆线长度的变化如何影响实验结果，从而培养他们严谨的科学态度和实验探究能力。

4.2"实验分析的科学性

当重力加速度的测量值和真实值间存在着较大差异时，学生应及时复盘整个实验，找出出现差错的环节。例如，在测量单摆周期的时候，是否由于粗心将单摆全振动次数数错，导致计算的重力加速度数值不准确。教师引导学生对数据进行深入分析，判断实验中计数的次数是偏多还是偏少。基于这一分析，教师要求学生重新做实验，测量出较为准确的重力加速度数值。

4.3"实验改进的创新性

在单摆实验结束后，教师应首先提问：还有哪些方法可以测量重力加速度？这一提问能够促使学生回顾之前学过的测量重力加速度的各种方法。随后，教师应鼓励学生发挥创造力，运用创新思维，设计新颖的测量重力加速度的实验方案。这一过程不仅能加深学生对物理本质的理解，还能极大地激发他们的创新意识和实验设计能力。

5"结语

随着新课程改革的深入推进，初中教材的内容与结构有了显著的变革。针对这一变化，高中教师应当深入研读初中教材，高度重视初、高中知识体系的连贯性，研究方法的衔接性，确保教学过程的平滑过渡。从培养学生核心素养的战略高度出发，高中教师应致力于为学生搭建坚实的知识基础，帮助他们形成清晰的物理观念，并以此为基石，促进学生养成主动学习的习惯，并发展深度学习的能力。［5］基于学习进阶的初、高中物理实验教学衔接是初、高中衔接教学的有益尝试，能够将初、高中物理教学整合起来，更好地促进学生的物理学习。在初、高中物理实验衔接教学中，教师应重视进阶学习理论的应用，将初中实验内容和高中实验内容有机地联系起来，建构教学体系。

参考文献

［1］万庆，陈科，罗志强.基于学习进阶的初中物理专题复习教学设计——以家庭电路多挡位问题为例［J］.物理教学探讨，2023，41（10）：71"-75.

［2］申庭庭，姜峰.基于思想方法的高中物理教学策略［J］.物理教师，2021，42（2）：21"-23.

［3］张健，谭庆宁，文琳厶，等.高中物理滑动变阻器分压连接规律探究［J］.物理教学探讨，2023，41（11）：47"-49.

［4］王凡梅，赵星洁.融合课程思政的初、高中物理教学衔接的实践——以“电子的发现”为例［J］.中学物理，2023，41（21）：41"-45.

［5］王凡梅.核心素养视域下的初高中物理教学衔接——以“内能”概念教学为例［J］.物理教师，2023，44（3）：28"-30，34.

基金项目：本文系江苏省中小学教学研究第十四期重点课题“基于学习进阶的初高中物理实验教学衔接的研究”（课题编号：2021JY14"-ZB05）的阶段性研究成果。