初中物理基礎(chǔ)性實驗教學(xué)策略研究

與初中其他學(xué)科相比，物理學(xué)科具有更強的實踐性，物理實驗教學(xué)也一直是初中物理課程的重要組成部分。然而，就物理基礎(chǔ)性實驗教學(xué)的現(xiàn)狀而言，學(xué)生對物理知識與技能的理解探索，往往只停留于表面的驗證性實驗上，導(dǎo)致教學(xué)成果難以保障，學(xué)生難以對物理實驗產(chǎn)生深刻的學(xué)習(xí)體驗。為解決這一困境，在強化學(xué)生實驗?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上不斷培養(yǎng)其物理知識的應(yīng)用能力，越來越多的物理教師將實驗教學(xué)的關(guān)注點由教學(xué)過程本身轉(zhuǎn)向基于學(xué)習(xí)科學(xué)的初中物理基礎(chǔ)性實驗教學(xué)的探索上。這一轉(zhuǎn)變在很大程度上改變了以往的物理實驗教學(xué)模式，使教學(xué)設(shè)計更順應(yīng)新課程改革的發(fā)展趨勢。學(xué)習(xí)科學(xué)作為一個跨學(xué)科領(lǐng)域，致力于研究各種情境下的學(xué)習(xí)活動，旨在解決“人是怎么學(xué)習(xí)的”以及“如何促進(jìn)有效學(xué)習(xí)”兩大關(guān)鍵性問題，是教育理念革新與發(fā)展中推動育人方式變革的重要理論基礎(chǔ)。基于學(xué)習(xí)科學(xué)的初中物理基礎(chǔ)性實驗教學(xué)，有助于運用科學(xué)方法提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)意識，從而實現(xiàn)教學(xué)效率與成果的雙重提升。

一、基于學(xué)習(xí)科學(xué)的初中物理基礎(chǔ)性實驗教學(xué)設(shè)計的原則分析

（一）主體性原則

學(xué)習(xí)科學(xué)視域下，初中物理基礎(chǔ)性實驗設(shè)計需要打破傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，更多地關(guān)注學(xué)生在實驗中的所感、所獲和所得，并在教學(xué)設(shè)計中遵循主體性原則。該教學(xué)原則要求教師在教學(xué)設(shè)計中關(guān)注學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能夠帶著問題參與實驗，從實驗過程與現(xiàn)象中把握知識與技能的本質(zhì)，將所學(xué)知識內(nèi)化于心、外化于行、靈活應(yīng)用。

（二）探究性原則

學(xué)習(xí)科學(xué)視域下，教師在構(gòu)建初中物理基礎(chǔ)性實驗的設(shè)計過程中更應(yīng)注重教學(xué)設(shè)計本身的探究性。探究性原則要求教師在實驗過程中通過創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實情境等具體策略引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，采用問題驅(qū)動法鼓勵學(xué)生開展探究活動，并且運用項目化學(xué)習(xí)策略為學(xué)生的學(xué)習(xí)活動提供更多的自由空間，促進(jìn)學(xué)生思維與技能的發(fā)展。

二、基于學(xué)習(xí)科學(xué)的初中物理基礎(chǔ)性實驗教學(xué)設(shè)計的實踐研究

（一）定位學(xué)習(xí)起點，研判學(xué)習(xí)風(fēng)格，滿足學(xué)習(xí)需求

學(xué)習(xí)科學(xué)視域下，系統(tǒng)化、規(guī)范化的教學(xué)設(shè)計是促進(jìn)物理實驗學(xué)習(xí)的重要路徑。在基礎(chǔ)性實驗教學(xué)的設(shè)計工作中，教師需要將具體學(xué)情的精準(zhǔn)分析作為教學(xué)設(shè)計的邏輯起點，以保障教學(xué)設(shè)計既能夠滿足學(xué)生的共性特征，也能夠關(guān)注學(xué)生的個性化特征，確保集體化教學(xué)與差異化教學(xué)在教學(xué)實踐中并存。然而，傳統(tǒng)教學(xué)中，精準(zhǔn)分析學(xué)生學(xué)情的難度較高。可隨著數(shù)字化教育時代的來臨，這一困境得到了有效突破。特別是大數(shù)據(jù)技術(shù)與人工智能技術(shù)的應(yīng)用，可以為教師定位學(xué)習(xí)起點、判斷學(xué)習(xí)風(fēng)格、滿足學(xué)習(xí)需求提供有力保障，確保教學(xué)效率與成果的優(yōu)化發(fā)展。基于學(xué)習(xí)科學(xué)的基礎(chǔ)性實驗教學(xué)設(shè)計，需要始終保障學(xué)生在實驗過程中的主體地位，確保學(xué)生擁有相對的“主動權(quán)”，從而強化其在實驗中的內(nèi)在驅(qū)動力與探究精神。下面，從學(xué)習(xí)起點的確定、學(xué)習(xí)風(fēng)格的判別以及學(xué)習(xí)需求的滿足三方面進(jìn)一步分析說明。

首先，從學(xué)習(xí)起點的確定方法出發(fā)進(jìn)行論述。新課程改革大背景下，教學(xué)設(shè)計強調(diào)“以學(xué)定教”，其中的“學(xué)”是指學(xué)生的“學(xué)習(xí)起點”，而這也是學(xué)生進(jìn)行實驗探究的內(nèi)在驅(qū)動。教師可以通過信息技術(shù)對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)成效進(jìn)行實時采集、精準(zhǔn)分析，明確學(xué)生在實驗中知識與操作的短板，精準(zhǔn)定位其學(xué)習(xí)起點。同時，教師也可以利用信息技術(shù)的儲存功能，為學(xué)生建立“物理實驗學(xué)習(xí)檔案”，既能激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，又能為其精準(zhǔn)“畫像”，從而提高實驗教學(xué)設(shè)計的精準(zhǔn)性與實效性。

其次，從學(xué)習(xí)風(fēng)格判別的視域出發(fā)進(jìn)行分析。新課程改革強調(diào)促進(jìn)學(xué)生的個性化發(fā)展，由此可見，重視并分析學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格是順應(yīng)新課程改革的必然路徑。學(xué)生參與實驗活動，教師可以充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，對學(xué)生的實驗速度、反應(yīng)時間、接受程度等詳細(xì)信息進(jìn)行記錄，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格，為后續(xù)教學(xué)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

最后，從學(xué)習(xí)需求滿足角度進(jìn)行探究。基礎(chǔ)實驗的實踐探究中，作為教育工作者，我們既要考慮實驗任務(wù)與目標(biāo)，又要從學(xué)生的角度出發(fā)，關(guān)注其學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)其對知識的深度理解與遷移運用，使其從實驗中積累知識技能，獲取個體經(jīng)驗。

綜合上述分析，以《內(nèi)能》教學(xué)中“物體的吸熱能力\"實驗設(shè)計為例，展開具體論述（如表1所示）。

上述案例中，教師結(jié)合學(xué)生所處的具體學(xué)段、經(jīng)驗與技能的積累以及存在的學(xué)習(xí)短板，同時充分考慮這一階段學(xué)生勇于嘗試、積極探索的學(xué)習(xí)風(fēng)格，在實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的過程中滿足了學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，充分體現(xiàn)并貫徹落實了“以學(xué)為本”的教學(xué)觀。

（二）創(chuàng)設(shè)真實情境，實現(xiàn)問題驅(qū)動，深化思維發(fā)展

學(xué)習(xí)科學(xué)視域下，初中物理基礎(chǔ)性實驗教學(xué)致力于解決“如何促進(jìn)有效學(xué)習(xí)”的現(xiàn)實問題。傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，學(xué)生的實驗操作往往基于被動的模仿與服從，其思考也僅停留于表面的驗證性實驗。因此，讓有效學(xué)習(xí)真正發(fā)生，教師就需要更關(guān)注學(xué)生在實驗操作中的思維發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的實驗動力與探究欲望。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，教師可以從兩方面著眼一創(chuàng)設(shè)真實情境、實現(xiàn)問題驅(qū)動。真實情境的創(chuàng)設(shè)能夠在一定基礎(chǔ)上激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生在實驗探究中有內(nèi)在驅(qū)動力；問題驅(qū)動的實現(xiàn)有助于學(xué)生理清實驗活動的邏輯流程，確保其明確每一個實驗環(huán)節(jié)的意義價值，并深刻領(lǐng)悟其中所滲透的物理思維。下面，將從這兩點出發(fā)進(jìn)行具體論述。

首先，從真實情境創(chuàng)設(shè)的角度出發(fā)，以初中物理\"大氣壓強\"教學(xué)內(nèi)容中的“飲料罐的內(nèi)外壓強”實驗為例，教師可以引入學(xué)生日常生活中的常見情境一“在我們喝完汽水后，可以輕松將汽水罐壓扁，汽水罐如此容易就被壓扁的原因與大氣壓強有關(guān)嗎？\"這一現(xiàn)實情境的創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生對大氣壓強形成初步認(rèn)識，但對于該情境中的提問，不同學(xué)生則提出不同觀點：有的學(xué)生認(rèn)為汽水罐被輕易壓扁與施加的力有很大關(guān)系，有的學(xué)生則認(rèn)為是因為汽水喝完后大氣壓使得汽水罐被壓扁，還有的學(xué)生認(rèn)為可能是汽水罐的材料較為脆弱所導(dǎo)致的。這一基于現(xiàn)實情境所產(chǎn)生的認(rèn)知沖突有助于讓學(xué)生收集證據(jù)、設(shè)計實驗來支持自己的觀點，確保學(xué)生帶著問題與求知欲進(jìn)行實驗探究，以深化實驗的效率成果。

表1“物體的吸熱能力”實驗設(shè)計

其次，從問題驅(qū)動的角度出發(fā)進(jìn)行具體論述。以“探究阻力對物體運動的影響\"實驗設(shè)計為例。實驗開始前，教師可以先演示用力推動靜止在水平面上的小車，小車在運動了一段距離后停下的過程。針對這一演示實驗的現(xiàn)象，教師可以提出問題：是什么導(dǎo)致小車運動了一段距離后停下來？要想讓小車滑行的距離更遠(yuǎn)我們可以做什么？物體的運動需要力維持嗎？力是改變了物體的運動狀態(tài)還是維持了物體的運動呢？我們?nèi)绾卧O(shè)計實驗來驗證自己的觀點？在學(xué)生初步回答完這些問題后，教師可以展示該實驗的裝置，并設(shè)計出如下問題鏈

問題1：為什么每次實驗中都要保證小車由靜止?fàn)顟B(tài)從同一斜面、同一高度滑下？

問題2：實驗中，我們?nèi)绾胃淖冏枇Φ拇笮。?/p>

問題3：實驗中，我們是否可以選用不同的小車？

學(xué)生參與實驗的過程中，教師可以設(shè)計如下的問題鏈

問題1：小車在水平面上進(jìn)行運動時，其豎直方向與水平方向分別受到了什么力的作用？

問題2：通過三次實驗活動，我們發(fā)現(xiàn)不同接觸面上小車的運動距離不同，你能解釋這一現(xiàn)象嗎？

問題3：結(jié)合實驗結(jié)果，說一說小車在水平面上運動距離的長短與所受阻力之間的關(guān)系？

問題4：想一想如果小車所受阻力不斷減少，其在水平面上的運動距離如何變化？

問題5：基于上述回答與實驗結(jié)果進(jìn)行推理，說一說在水平面絕對光滑、小車所受阻力為0的情況下，小車是否會一直運動？如若一直運動，小車會做什么運動？

上述教學(xué)設(shè)計中，教師通過問題驅(qū)動策略引導(dǎo)學(xué)生更好地理解實驗的原理與本質(zhì)，讓學(xué)生從被動開展實驗到主動參與實驗，拓寬了學(xué)生的物理學(xué)習(xí)思維

（三）設(shè)計實驗項目，開展合作探究，優(yōu)化學(xué)習(xí)能力

物理學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅存在于個體內(nèi)部，更多是處于一定的社會文化交往中。因此，學(xué)習(xí)科學(xué)視域下，教師在開展初中物理基礎(chǔ)性實驗設(shè)計時更應(yīng)關(guān)注學(xué)生個體與群體以及社會情境的交互。在此視域下，項目化學(xué)習(xí)的實踐應(yīng)用就顯得重要且必要，它更多地指向了學(xué)生對復(fù)雜且真實問題的思考與探究，致力于讓學(xué)生掌握更多的知識技能。項目化學(xué)習(xí)強調(diào)了學(xué)生間的合作探究，指向了學(xué)生學(xué)習(xí)能力的優(yōu)化發(fā)展，它以實踐活動為主線，以項目任務(wù)為驅(qū)動，讓學(xué)生經(jīng)歷一個完整的學(xué)習(xí)過程，并形成必備品格與關(guān)鍵能力。在此視域下，教師需要積極轉(zhuǎn)變角色，發(fā)揮自身的主導(dǎo)作用，為學(xué)生完成學(xué)習(xí)項目提供有效的輔助與引導(dǎo)，幫助學(xué)生構(gòu)建其所需要的“學(xué)習(xí)支架”。

以初中物理教學(xué)中“自制電動機”的教學(xué)為例。教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生以小組為單位，利用漆包線、磁鐵自制簡易電動機，讓學(xué)生選擇小組中最滿意的作品作為項目成果進(jìn)行展示。項目開展過程中，學(xué)生面臨的問題也隨之而來一部分小組忽視了刮掉一端引線的漆包線，還有一些小組不知道應(yīng)該刮掉引線的哪一半漆包線，面對這些問題，教師引導(dǎo)學(xué)生從“平衡位置受力\"的角度出發(fā)，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)支持。同時，部分學(xué)生在接通電源后，發(fā)現(xiàn)線圈動了一下就停止了，針對這一問題，教師可以讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行探究合作。解決這一問題后，教師可以繼續(xù)構(gòu)建項目任務(wù)，驅(qū)動學(xué)生探究

任務(wù)一：探究更換磁性更強的電磁鐵后，線圈轉(zhuǎn)速是否發(fā)生變化？

任務(wù)二：更換匝數(shù)更多的線圈，線圈的轉(zhuǎn)速是否發(fā)生改變？

任務(wù)三：增大電流，線圈轉(zhuǎn)速是否發(fā)生變化？

任務(wù)驅(qū)動下，學(xué)生很快便可以探究出影響電機轉(zhuǎn)動速度的因素。在此基礎(chǔ)上，教師可以通過“電動機的轉(zhuǎn)動方向與什么因素有關(guān)、我們該如何設(shè)計實驗”等問題引人“轉(zhuǎn)向器”的概念，讓學(xué)生在小組合作中解決問題，實現(xiàn)合作能力與思維能力的雙重提升。

綜上所述，新課程改革視域下，基于學(xué)習(xí)科學(xué)設(shè)計初中物理基礎(chǔ)性實驗已成為物理課程改革的重要著眼點，也是提高教學(xué)效率與成果的必然路徑。該教學(xué)模式在很大程度上優(yōu)化了初中物理實驗教學(xué)，使其順應(yīng)新課程改革的發(fā)展趨勢，進(jìn)一步凸顯物理學(xué)科的育人功效。作為物理教師，我們需要深刻認(rèn)識這一教學(xué)模式的實踐優(yōu)勢，不斷提高自身的教學(xué)素養(yǎng)，采用科學(xué)合理的教學(xué)措施，確保這一教學(xué)模式的實踐應(yīng)用為學(xué)生物理核心素養(yǎng)教育目標(biāo)的落實提供有效保障。

（侯金鶴）