初中物理實驗教學凸顯學生主體地位的再思考

◎ 福建省泰寧縣教育局教儀站 李良明

實驗教學是初中物理教學的重要組成部分，關于初中物理實驗教學的研究，常見的著力點是實驗的改進以及實驗器材的開發等，從學生的生活角度去選擇可以隨手用來做實驗的器材，往往可以放大學生對實驗的興趣，從而讓實驗教學的效果更加符合預期。多年來，筆者一直重視物理實驗教學，并對改進實驗進行過相關研究，在研究的過程當中發現，盡管很多時候教師想方設法去改進實驗，但是這種成就感更多的時候只屬于教師，而不屬于學生。后來通過進一步的研究則發現，之所以出現這種情形，是因為在實驗教學的過程當中沒有將學生置于主體地位，而無論教師如何改進實驗，只要學生處于被動者的地位，那他們對實驗的興趣就很難從淺層興趣走向深層興趣。因此從這個角度來看，進一步強化實驗教學中的學生主體地位，才是優化實驗教學過程、提升實驗效果的重要保障。

一、初中物理實驗教學中學生主體地位的基本理解

在現階段的教育背景下，培養學生核心素養逐漸成為最重要的教育目標之一，所以在初中物理課程中，核心素養成為實施教學改革的著眼點。而實驗作為物理學科中的重要研究工具，必然是培養學生物理核心素養的有效途徑。《義務教育物理課程標準（2022年版）》中，“實驗探究”是一級主題，其中包括測量類和探究類學生必做實驗。這一類實驗設計的目的，根據課程標準的闡述，就是培養學生發現問題和提出問題的能力、動手操作和收集數據的能力、分析和處理數據的能力、解釋數據的能力、表達和交流的能力，且要求在此過程當中引導學生學會學習、學會合作，培養學生嚴謹認真、實事求是的科學態度。這樣的描述對于確定學生在實驗教學中的地位有著重要的指導作用，可以對教師理解實驗教學中學生的地位構成有所啟發。

其一，學生在物理實驗當中應當是問題的發現者和提出者，應當是實驗的動手操作者和數據的收集、分析、處理、解釋者，是關于實驗過程和結果的表達與交流者。這樣的角色定位，可以用來判斷傳統的實驗教學當中學生是否真正站在這個地位之上。比如說，傳統的“聲”的知識教學中，當教師想引導學生得出“聲音是由于物體的振動產生的”這一結論時，通常會用準備好的實驗器材如鑼、鼓、音叉等，然后通過敲擊，再運用轉換方法來放大聲源的振動，當學生看到撕碎的紙片在鼓面上振動時，當學生看到敲擊的音叉能夠激起水花時，也就順理成章地得出了結論。這樣的實驗教學有過程、有結論，看起來非常自然，因此也就成為了日常實驗教學的常態，被稱為傳統實驗教學的規范動作。

那么這樣的實驗教學中學生的主體地位到底有沒有得到體現呢？這就可以從課程標準的相關闡述當中去尋找判斷的依據。于是也就發現，在這樣的實驗過程中，學生是實驗現象的被動觀察者，是實驗結論的被動引導者，實驗現象與結論的吻合，加上本知識相對簡單，學生理解起來不存在邏輯上的困難，因此一定程度上掩蓋了學生在實驗中的被動地位。核心素養培育下的初中物理實驗教學，也應當想方設法對這一現狀進行矯正。

其二，實驗教學是學生物理學科核心素養培育的載體。核心素養培育在當下的初中物理教學當中，有著理論與實踐上的強大生命力。理論角度的生命力自不必說，具有綱領作用的課程標準已經給予了清晰的回答。而實踐角度的生命力，體現在物理學科核心素養的內涵要素，與當下中考的素養利益指向完全一致。要培養學生的中考應試能力，就必須得到物理學科核心素養的支撐。就拿實驗教學來說，物理觀念的形成、科學思維的培養、科學探究的體驗，以及科學態度與責任的獲得，都可以在物理教學當中得到實現。因此從核心素養的角度來看實驗教學中的學生地位，就可以發現學生應當是實驗過程中的物理觀念建立者，是科學思維和科學探究的體驗與運用者，是科學態度與責任的體驗與獲得者。

相對于具體的實驗技能掌握與實驗結論得出而言，這樣的地位確定更符合當前初中物理教學的需要，同時也更符合學生的成長需要。

二、初中物理實驗教學中學生主體地位的有效體現

要將上面所闡述的學生地位在實驗教學當中充分體現出來，需要初中物理教師要依照物理教學改革的目標，轉變教學思維定式，尊重學生主體地位，激發其自主學習的熱情，把實驗教學作為載體，培養學生的創新思維能力以及實踐能力，樹立學生的實驗探究精神。課程標準所規定的物理學科核心素養，也就可以在這樣的過程當中得到培育。在這一努力的過程中，學生的主體地位體現是最核心的環節，圍繞這一核心進行實驗教學的設計與實施，可以將學生的主體地位真正凸顯出來。

根據筆者的教學及研究經驗，要達到上述目的，那實驗教學的思路就必須發生相應的改變。哪怕是再簡單的實驗，都要進行換位思考，最直接的做法就是站在學生的角度，去判斷學生在做這個實驗的時候，可能會有怎樣的想法，思維可能會向哪些方向延伸，當學生在實驗過程中的思考與預設不一致的時候應當采用怎樣的方法進行引導。這樣的闡述看起來簡單，但是到了具體的實驗教學過程當中，一旦遇到問題要及時處置的時候則不那么容易，其需要教師發揮出應有的引導智慧。

舉一個例子，在“探究聲音的響度與哪些因素有關”的實驗中，可以先設計并向學生提出一個問題：如果要你（指學生）用一面鼓演示出強弱不同的聲音，你會怎么做？這個時候絕大多數學生都能夠根據生活經驗來演示，即用大小不同的力敲擊鼓面。此時可以進一步提出問題：通過剛才的實驗，你能得出什么結論呢？結果發現相當一部分學生都說：聲音的響度與敲擊的力度有關。

此時學生的答案是否符合邏輯呢？從實驗的過程與結果來看，實驗過程中學生用力的大小不同，實驗的結果是聲音的響度不同。將結果與過程對應起來，就能夠得出：強度決定于力氣的大小，力氣越大響度越大。更需要注意的是，這一結論符合學生的經驗事實，因此絕大多數學生都深信不疑。這個時候要矯正學生的思維，而不是直接告訴學生結論那么簡單。尊重學生在實驗現象研究過程中的主體地位，引導學生的思維向正確的答案靠近，才是教師應有的努力方向。一個有效的引導方法是：聲音是由于物體的振動產生的，聲音的響度應當取決于振動的特征；借助于外力敲鼓，目的是讓鼓面振動，不同的外力敲擊鼓面，所引起的鼓面振動會有所不同，這個“不同”才是影響響度的要素……這樣的引導可以讓學生進一步思考，從而讓學生得出正確的結論，且可以在此過程中培養學生分析問題與解決問題的合理邏輯，能夠在一定程度上發展學生的物理學科核心素養。

這樣的實驗分析與引導，才是真正尊重學生的主體地位，才能夠讓學生在實驗的過程當中有所收獲。

三、基于學生主體地位的初中物理實驗教學例與析

上面從理論與實踐相結合的角度，并借助于日常教學當中的常規實驗例析，對實驗教學中的學生主體地位進行了論述。這可以得出一個基本結論，即在初中物理實驗中應轉變教學思路，體現學生主體地位，突出物理知識的應用價值，重視實驗過程的評價。那么對于一些相對重要的實驗而言，不知道學生的主體地位又如何得到體現呢？下面同樣來看一個例子。

“探究小燈泡的電功率”實驗中，主要任務是探究得出小燈泡的額定功率與實際功率，其所對應的知識就是當提供給小燈泡的電壓分別小于、等于和大于額定電壓時，小燈泡的實際功率是不一樣的。這個實驗當中涉及到電路的設計，涉及到電流和電壓的測量，涉及到學生對額定電壓的判斷等。為了讓這個實驗不變成簡單的按步驟操作的實驗，從而有效體現出學生的主體地位，在實驗設計的時候可以分為這樣兩個大的步驟。

步驟一：引導學生體驗小燈泡的實際功率變化，進而引導學生提出問題。

首先可以給學生提供一個生活中的實例，即白熾燈因為電壓不同而亮度不同；然后將這個例子轉化為學生可以看到的實驗，即借助于簡單電路加一個滑動變阻器，通過改變電路中的電流來改變小燈泡的亮度。這樣可以幫助學生建立起這樣的認識：對于小燈泡而言，其亮度與實際功率有關，基于實際功率可以判斷小燈泡乃至于其他用電器的工作情況。這一步設計的主要目的，在于幫助學生建立并鞏固感性認識，同時產生測量小燈泡實際功率的動機。

步驟二：組織學生設計實驗。

這里有兩個核心任務：一是實驗電路的設計；二是實際功率的數據分析。對于前者而言，教師不宜直接給出電路與實驗步驟，而應當采用“反推”的方法，用問題鏈來引導學生思考：實際功率如何求得？要測量電路中的實際電壓與電流，需要哪些測量儀器？如何改變電路中的電流，從而獲得多組實際電壓與電流？在這一問題鏈的作用之下，學生就能夠基于簡單電路去添加電壓表與電流表，然后添加滑動變阻器，而這個時候學生就會發現此電路與探究得出歐姆定律的實驗裝置相一致。對于后者而言，首先需要學生通過對小燈泡的觀察而獲得額定電壓，然后需要賦以一定的實際電壓。此時學生在實驗的過程中會不加限制地調節滑動變阻器，有可能會出現實際電壓大于額定電壓20%以上的情形，考慮到小燈泡的實際成本，教師可以對學生的這一嘗試不加以太多的干預，只要強調日常生活當中額定電壓的重要性即可。

在上述兩個步驟的設計之后，再結合傳統的實驗要求，學生在實驗當中就會有顯著的主體體驗，學生在獲得實際功率相關數據的同時，還能夠對用電器的實際功率產生更多的理解。

總而言之，新課程改革中強調以學生為主體，倡導學生自主學習，鼓勵學生主動參與，激發學生樂于探究、勤于思考、勇于創新的科學精神，尤其體現在物理實驗課教學活動中，以學生為主體，拉近了學生與物理的距離，能夠讓學生深切地感受到物理的真實性。這也說明，用學生的主體地位夯實初中物理實驗教學基礎，應當成為當下初中物理實驗的基本認識，同時也應當成為核心素養發展的重要途徑。