物理DIY實驗室

周曉松

物理實驗，既是貫徹《上海市中學物理課程標準》課程理念的教學內容，也是落實課程理念的教學手段。隨著教育改革的深入，傳統教學的內容與形式在新課程理念的滌蕩和沖擊下已經或正在被賦予新的形式和內涵。新課程理念以物質資源保證的物理實驗室，是否也應當在教學內容和組織形式做到與時俱進，從而為落實課程標準提供更有力的支撐作用呢？

一、解讀課程標準，把握“二期教材”

課程標準和“二期教材”既是指導學科教學行為的綱領，也是評價學科教學行為的準則。在進行分析并尋找有效的解決方案之前，應先將研究的目光再一次聚焦于課程標準和與之配套的“二期教材”。

1.課程標準

物理課程必須倡導物理學習的自主性、探究性、合作性，讓學生主動參與學習，體驗和感悟科學探究的過程和方法，激發他們持久的學習興趣和求知欲望。課程標準為改變傳統實驗教學行為、提升實驗室教育功能提供了政策保證。

2.“二期教材”

與傳統教材相比，高中“二期教材”改變的不僅是外在表現形式更加豐富多彩、圖文并茂，更本質的變化是其內在知識的呈現方式。

（1）開辟探索研究、STS（科學—技術—社會）、學習包等欄目素材，其目的在于豐富學科學習內容、實施綜合性學習方式、開闊學科知識視野。

（2）變傳統的驗證性學生實驗為探究性學生實驗。傳統學生實驗是學生在已知相關知識和規律的前提下，利用教材告知的實驗目的、實驗器材、實驗步驟的情況下，按部就班進行實驗數據采集、實驗數據處理等程序化操作并得到預期的實驗結論；“二期教材”的探究性學生實驗則充滿了諸多的不確定因素，如實驗器材、實驗步驟，包括最終的實驗結論。

（3）與“二期教材”配套的《練習部分》一改練習冊的舊有模式，增添了供學生課后自主動手小實驗、小制作的文本資料和照片，使學生課后學習的形式和內容都發生了變化。“二期教材”的諸多變化，其目的是為了實現課程標準的課程理念，為教師在教學實踐中創造性地運用教材實施科學創新素質教育提供舞臺，當然也為改變傳統實驗室格局、開拓實驗教學的多元化渠道提供了契機和資源的保證。

二、反思實驗室現狀，創建自主探究實驗平臺

1.傳統實驗室功能缺失

長久以來，物理實驗室一直被視為教學輔助機構，工作職責主要是提供實驗儀器的儲存和保管、教師演示實驗及學生分組實驗的安裝調試和組織活動等場所。一般學生一學年乃至整個高中階段有機會進入實驗室的機會可謂屈指可數；即便進入實驗室，也只能操作教材指定的器材，而學生感興趣的教師演示實驗器材，如手搖感應起電機、高強度釹磁鐵、激光發射器等，學生一般只能在課堂上作為旁觀者，觀看教師的“表演”而無法滿足內心一試身手、一探究竟的愿望和好奇心。這種現象使得學生物理學習的自主性、探究性、合作性受到客觀條件的限制，導致主動參與學習，體驗和感悟的機會缺失，從而造成學習興趣和求知欲望無法得到滿足，課程理念往往難以有效落實。

2.賦予實驗室新的形式和內涵

普通高中既有的實驗室資源配置可以完成教材規定的實驗教學任務，然而教師應當自覺主動地發揮教學智慧，為學生創造更多參與實驗的機會。早在2008年秋，我們針對新教材使用一年來的困惑和思考，通過校本教學研討，提出了開放實驗室，為學生提供自主學習、探究和體驗平臺的目標。為了凸現這一全新的實驗室在組織形式、項目內容與功能定位上的特殊性，也考慮到易于為學生所接受，我們將其命名為“物理DIY實驗室”。DIY的英文字母取自 “Do it yourself”，即“自己動手做”，并賦予物理DIY實驗室以下形式和內涵。

（1）目標。物理DIY實驗室以適應學生自主學習和探究為目標、以培養學生創新意識與創新能力為價值取向的學科實驗教學新模式。物理DIY實驗室一方面可以為學生的實驗、制作提供物質條件的保證，另一方面可以通過開放物理DIY實驗室，為學生經歷科學探究過程、體驗科學研究方法、感悟科學精神提供實踐的平臺和空間，引導學生物理學科的學習從課本走向實驗、從課內走向課外、從理論走向實踐，促進學生終身學習能力、實踐能力和創新能力的形成和提高。

（2）功能。以培養學生的創新精神和實踐能力為宗旨，以學生自己動手為特征的實踐平臺；關注學生自主學習的經歷，崇尚學生獨特的創意以及自己動手、團隊合作的體驗；追求在實踐中創新，在創新中成長的教育價值。

（3）內容。經過5年的實踐和發展，迄今已擁有物理DIY實驗室和制作室各1間，面積共約150平方米。物理DIY實驗室設置了包括自創類、項目革新類、傳統類以及展示類物理DIY校本實驗項目約50余件（套），涵蓋了力、熱、光、電磁等物理各大分支學科領域；物理DIY制作室配置了臺虎鉗、電烙鐵、各種測量儀表等常規制作工具。

（4）特色。為了促進學生學習方式的改變，為學生自主探究提供有效的工具，擴大科學探究的范疇，我們改變常規物理實驗室格局，在物理DIY實驗室中引入DIS數字信息實驗技術，為學生的自主探究提供現代實驗技術手段的支持，使信息實驗技術從學習對象轉變為學習工具，從而在內容與形式上改變了學生自主學習探究的方式，實現了傳統和現代實驗資源并存、設備和功能優勢互補的新格局。

三、整合實驗資源，構建學科實驗教學校本課程

現代教育觀點認為，學校的一切行為都屬于大課程范疇。物理DIY實驗室只有與三類課程進行有機結合，才可能具有鮮活的生命力，其特殊的教育教學功能和價值才可能得以實現。5年的教學實踐，物理DIY實驗室與三類課程進行有機滲透和整合，所涵蓋的科學素養創新教育的校本課程框架基本構建完成，初步形成了以物理DIY實驗室為基地的校本課程體系。

1.基礎型校本課程

（1）全新模式的課堂活動和課后作業。根據學科教學需要，結合“二期教材”中自主活動、STS、探索研究、學習包等欄目，為學生自主活動提供物理DIY實驗室獨特的實驗資源和實踐機會，學科知識便在學生動手作的過程中得到理解、感悟和升華。

（2）科技小作品制作。根據學科學習內容，適時提供實驗器材零配件，利用物理DIY實驗室平臺，讓學生設計組裝科技小玩具、科技小作品，學生也在不一樣的學習方式中感受成功的體驗和快樂。

2.拓展型校本課程

（1）體驗之旅。每年高一新生入學教育的第一課，便是在學校統一組織下參觀物理DIY實驗室，接受科學普及教育。神奇的科學實驗現象給每一位同學留下了深刻的印象，喚起了他們對科學真理的向往。

（2）觀摩之旅。全校同學可以在學校一年一度的科技節及常態開放時間來到物理DIY實驗室，通過親自動手實踐，在科學的世界里遨游，親身體驗科學的真善美。

（3）主題之旅。在物理DIY實驗室的體驗，給同學們此后的高中學習留下了深刻的烙印，使他們在物理課程的學習中不斷積極主動地運用所學新知識與物理DIY實驗室的實驗項目產生聯想，產生探究的愿望。于是，一些學有專長的學生通過自主拓展課的方式再次帶著問題來到物理DIY實驗室，進行專項實驗的自主拓展學習。除此以外，部分有志于進一步深入學習物理學學科的學生還可以通過各年級科技社團的形式，進入物理DIY實驗室進行有組織的拓展實驗。

3.研究型校本課程

物理DIY實驗室實驗項目既立足于物理教材，又對教材做了進一步的延伸和補充。在帶給每一位參與者新奇感受和體驗的同時，新的問題和創意便會接踵而至，于是，一個個富有想像力的科學研究課題的萌芽油然而成。在教師組織下，師生共同整理、評價并選擇有價值、有意義的創意，或提升到課題層面進行科學實驗的研究和探索；或修改后作為中學生發明創意進行專利申報；或制作成科技作品充實到物理DIY實驗室中，促進了物理DIY實驗室研究型課程內容的不斷豐富和發展。

如今，走進物理DIY實驗室，首先映入眼簾的是頻頻出現在“二期教材”、同學們耳熟能詳的著名科學家的畫像。科學家們潛心于研究、專注于實驗的科學態度和追求真理的科學精神，使每一位進入物理DIY實驗室的參與者都會經歷一次心靈的洗禮和情感的教育；而懸掛在另一側墻壁上我校科技精英走出物理DIY實驗室、走向各類科技競賽現場的照片又時時激勵著新的一批又一批科技愛好者走進充滿樂趣的物理DIY實驗室，走向神圣而莊嚴的科學殿堂。

（責任編輯 劉 穎）