以生为本注重思维优化实验教学

摘要：以曾经的一道中考物理探究性实验试题为例，结合学生应答状况，分析当前探究性实验教学中仍存在的问题，提出“自选器材，充分讨论”“自主探究，深化原理”“适时指导，自主总结”“依据认知，适度拓展”“善于变换，比较提练”等初中物理探究性实验教学的优化策略，以提升学生的物理思维及应用能力.

关键词：探究性实验;状况分析;优化策略

文章编号：1008-4134（2019）20-0031中图分类号：G633.7文献标识码：B

作者简介：卢义刚（1970-），男，南京人，本科，中学高级教师，研究方向：初中物理教学.

每一年全市物理中考中，都有涉及探究性实验试题.考生们遇到此类考题，不知是紧张害怕，抑或是其他原因，第一时间几乎都会出现“思维短路”：大脑一片空白，不知题目问的是什么？和书中哪个知识点有关？用哪一个规律进行解题？涉及到哪些物理研究方法？实验的难点是如何突破的？从何处作为解题的突破口？感觉和书本“脱轨”等等;答题时，总是跟着感觉走，凭着过去经验;没有系统的、科学的解题思路和思维方法;结果常会“丢三落四”，甚至还会“南辕北辙”，答题不尽人意，造成许多不该有的失分.如果遇到的实验试题是“原創”的，就会更加茫然，不知所措，直接感觉到平时学习再好都没用，开始不信任自己、怀疑自己、怀疑老师，信心受到严重打击，甚至出现“心理阴影”….

例1如图1所示，同一水平桌面上，放有长方体木块和铁块各一个.现想探究木块和铁块的下表面谁更粗糙，请你只利用个量程满足实验要求的弹簧测力计，设计一个实验来验证你的猜想.写出实验的步骤、现象和结论.（某年某市的中考题）

当年从阅卷现场及试卷分析上都共同反映本题得分率特别低，20%都不到，全市近六万份考卷，也只有七位考生拿到满分，许多优秀同学都因本题失分，而造成考试结果的不理想….笔者当年任教初三两个班，近90人，学生整体非常优秀，而事后通过调查，只有5位同学的解题思路正确，还不能保证完全正确.考后同学们的共同反映是：遇到本题时的考场状态就如前文所述，也因此造成物理的整体考试状况都受到影响，考后心情沮丧，感觉平时物理学习再好都没用….事后笔者一直在反思和调试：问题出在哪里？我们该怎么办？可时至今天，过去的“故事”依旧在重演，这使笔者不得不再次“拾起”，深入思考…….

1初中物理探究性实验教学状况分析

在当年中考后的全市中考分析中，命题组基于阅卷实际状况对本题所反映出来的共性问题作了通报，具体有：实验中没有注意“控制压力相同”，而是分别单独拉动铁块和木块在水平桌面上进行实验;书写实验步骤时学生没有注意正确的操作——两次都要沿水平方向拉动木块和铁块作匀速直线运动;不知道如何根据现象进行分类讨论得出结论;学生的物理语言描述极不规范等.当然，通报时也提出了考场中有极少部分同学通过直接测出两次滑动摩擦力大小和两个物体的重力大小（压力），采取“摩擦力与重力（压力）的比值”进行物体底部粗糙程度比较等.综上，大体可反映出探究性实验教学存在以下问题（当前依然存在）.

1.1限定器材，照本宣科

在新授课上，教师为了尽快完成探究教学任务，往往直接按教材将实验方案和实验器材完整地、现成地提供给学生，学生只需要“按方抓药”，直接操作即可，根本没有经历过思维加工.比如在探究“滑动摩擦力大小是否与接触面粗糙程度有关”的时候，虽然教师也让学生思考要采取什么研究方法、要“控制压力相同、接触面的粗糙程度不同”等，但是因教师只提供一块木块，学生无从选择，也无需思考，直接拿着这个木块做实验就行了.到了这里，学生由于在学习过程中未能经历思考“如何控制压力相同”这一过程，在答题时出问题也就很正常了.

1.2注重操作，忽略原理

由于教师在新授课上直接告知或让学生直接通过阅读教材上的“信息快递”来了解测量滑动摩擦力的实验操作方法，并没有让学生经历“如何用弹簧测力计测量滑动摩擦力”的思考及自主尝试测量等，故而学生也不知此测量属于直接测量还是间接测量，更不清楚间接测量的原理是什么，只是“按章操作”并“记住”即可;再加上学过“二力平衡”后，教师又未及时“回头看”，学生仍处于“记中学、做中学”，并未能上升到“悟中学”.故而学生在考试做答时难免“丢三落四、一知半解”.

1.3缺乏指导，结论“包办”

在具体的探究性实验操作过程中，教师习惯性认为“实验已讲得很清楚了”，想当然地放手让学生分组去做.自己尽管也在巡查、个别指导，但毕竟生多师少，照应不过来，从而造成部分组的探究实验因指导不足、不知道观察什么或记录什么，只是按照教师要求“照葫芦画瓢”去做，在此基础上自我总结出结论那是明显不可能的.实验结束后，尽管现在教师也在改变，不会由自己来“包办”总结、得出结论，一般会选完成状况好的小组上台边进行探究展示边讲解，最后总结出结论，教师再进行适时点评总结完善，大功告成.实不知，刚才的演示及结论的得出，只是实验成功小组学生获得的，不是所有组.相当一部分组的同学只是听实验、听结论而已，并未完全由自己实验探究而得，这仍然是“包办”，其效果如何那是显然，曾经的“故事重演”那是必然.

1.4忽视规律，“超前”增负

多年前，中考中有极少部分同学通过直接测出两次滑动摩擦力和两个物体的重力（压力），采取“摩擦力与重力（压力）的比值”进行两个物块底部粗糙程度比较（见前文“引子”），当时在阅卷现场就引起了阅卷教师的热议：这些学生很聪明、我们在平时教学中是否要渗透高中知识“超前学”等，而这也给后来的课堂教学（包含实验教学）带来了影响，不少教师在学生应知应会还未达成的情况下，开始过度拓展、挖掘、拉高，严重违背学生认知规律和教材体系要求，让学生学业负担无形加重且劳而无获，甚至直接影响学生的学习信心.如在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”中提到了“动摩擦因数”;在“探究光的折射特点”实验中，引出了“折射率”;在“探究杠杆平衡条件”实验中，涉及到“多个力”的参与等.所有这些都是不按规律教学，忽视和“伤害”学生.

1.5复习“僵化”，缺少归纳

文首描述的学生在考场中的“窘状”，究其原因，不仅仅是物理教师在实验新授课教学中存在问题，也暴露出教师在复习课中对实验的复习策略不当.当前，教师在物理实验复习中，几乎都采取“重做、重演、重讲和重练”等方法.复习中，要么将曾经的实验让学生重做一遍，要么为了省事只是在讲台上重新演示一遍，这还是好的;更有甚者，直接利用相关实验考查试题以练代复习、以考代复习、以讲评代复习，只是刷题，反复记、做、练，以上种种，都只能使学生的相关实验能力得到“恢复”，最多是非常熟练而已.由于此复习“僵化”，缺少“新意”，始终只有“某点”的复习，没有“点与点”间的比较、归纳;没有“面”的扩展，更没有“点、面”间的打通;造成学生对此类复习没有兴趣，不愿主动参与，效率低下，即无价值.平时的实验试题是有迹可循的，可遇到“原创题”，就自然无法下手;而教师却认为该做的做了、该讲的讲了、该复习的复习了，应该“大功告成”.

以上种种状况，都在迫使物理教师深刻反思：针对探究性实验或是所有实验，我们在平时教学或复习中究竟应该采取何种策略进行？来有效指导与帮助学生，训练思维，培养能力，使他们在解答这一类试题时，心有沉着，运筹帷幄，切实感受到自己平时扎实学习所带来的成功与快乐，并从内心深处更加敬重自己的老师.

2初中物理探究性实验教学优化策略

《义务教育课程标准（2011版）》对科学探究早提出明确要求：科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式.将科学探究列入“课程内容”，旨在让学生经历与科学工作者进行的相似的探究过程，主动获取物理知识，领悟科学探究方法，发展科学探究能力，体验科学探究的乐趣，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神[1].

《普通高中物理课程标准（2017年版）》对学科核心素养的界定：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等，其中“科学探究”是指提出科学问题，形成猜想和假设，获取和处理信息，基于证据得出结论并做出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估和反思，可以归纳为问题、证据、解释和交流等四个要素[2].在核心素养界定中，“科学探究”的地位是无可替代的，它既是素养之一，又是所有素养实现的途径，正因为有“它”，方可将所有素养串成一个整体，具有科学性、完整性和系统性.

而探究性实验恰恰是“科学探究”的重要载体，若我们在此载体上精心设计、精准实施，那不仅使学生的物理思維能力与科学素养得以提升，更能为学生形成适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力奠定坚实基础.

2.1自选器材，充分讨论

在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验教学中，教师要基于教材又高于教材，在猜想和知道实验方法的基础上，让学生主动提出需要哪些实验器材进行实验探究;而教师在提供器材时可多提供一些（木块、铁块、铜块等），实验前再让学生进行充分讨论：选择什么器材？为什么？怎么做？在此基础上再进行实验操作验证;如此，作答例1时，出现实验中没有注意“控制压力相同”的错误的可能性将大大降低.再如，在“探究重力和质量的关系”实验中，教师除提供教材给出的器材以外，再补充一些苹果、香蕉、小石块、铝块等，让学生实验前充分讨论，在此基础上学生定会深入理解“多次重复实验的意义”[3].故此，平时在探究性实验教学中，教师不要按教材将实验器材直接完整呈现，而让学生深入思考、加大讨论、自主选择，在此基础上进行实验探究，这样的探究才是“深入人心”的探究.

2.2自主探究，深化原理

在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验教学中，学生知道实验方法且选择好实验器材后，教师可让学生分别采取静止、加速直线、减速直线等运动方式进行操作测量，让学生发现所测出的滑动摩擦力大小不是不变的，从而提出应该是“匀速直线”;在此基础上，再让学生沿水平和倾斜方向分别匀速拉动进行测量，再次发现所测出的摩擦力是不同的;如此，再让学生进一步思考“如何正确测量”，结合教材上的“信息快递”，然后正确操作，测出相应的滑动摩擦力[4].等到学习了“二力平衡”知识后，再带着学生回头思考这个实验为什么要沿水平方向？为什么要做匀速直线运动等，实现从理论上对当初这一操作有一个全新的内化理解.再如，学习完“杠杆平衡条件”后，可再回头“拾起”托盘天平，让学生知道天平的横梁就是杠杆，天平的测量原理就是“杠杆平衡条件”，它实质上就是一个等臂杠杆，在此基础上进行推导，最终总结出m物=m砝+m游.如此，解答类似探究性实验题时，又岂能不“运筹帷幄”.

2.3适时指导，自主总结

在学生开展探究性实验操作前，教师要组织学生进行充分讨论，使所有学生明确本次实验的研究对象和实验条件;要引导学生讨论、预测实验的结果，并根据预测结果来预测可能的结论;同时，在真实的结果出来后，通过讨论，知道如何进行分析并得出结论，且用规范的物理语言来进行描述.若如此，再加上教师在实验中的巡查指导、实验结束时成功小组到讲台展示，实验的成效不言而喻.在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，实验前通过师生讨论，确定实验研究对象是木块，实验条件是弹簧测力计要沿水平方向拉动木块做匀速直线运动，在此基础上记录弹簧测力计示数;引导学生预测若滑动摩擦力大小与压力大小、与接触面的粗糙程度、与接触面积大小有关或无关，弹簧测力计示数会分别出现何种情况，在此基础上再引导如何用物理语言去描述结论等等.如此这般，在考试作答时又怎能出现前文中的错误.

2.4依据认知，适度拓展

在探究性实验教学中，教师要依据课标与教材，基于学生的认知规律，从“引起”到“维持”再到“促进”，精心设计，精致实施，适度拓展，为学生的后续学习及发展奠基、留疑，既保持学生学习的兴趣和动力，也未给学生造成额外负担.如在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验教学中，在原实验基础上，可以提供正方体、长方体各种不同形状大小的木块，让学生思考如何验证接触面积大小、运动速度等因素是否对滑动摩擦力大小有影响，以求对学生进行适度拓展，训练他们的思维能力;在实验结论得出后，通过交流评价提出该实验中还有什么新问题，以期培养学生的质疑和实验改进能力等.如此，当面对一些带有“原创性”的探究性实验试题时，学生的思维是敏捷的、开放的，在答题时会带来“意外”惊喜.再如在“探究光的反射定律”实验教学中，在涉及到“为什么要建立法线”“为什么测量角要选择的是光线与法线的夹角”等，教师要适度拓展，留疑后续.如此，整个探究性实验教学由浅入深、循序渐进、环环相扣、引生入胜，既符合规律，又未给学生增负，为后续物理学习打下好的基础.

2.5善于“变换”，比较提练

在探究性實验复习中，由于学生对此实验已有一定的认识，需要的不仅是“恢复”旧知，还需要“知新”，知其未尽然！这就需要教师在进行复习设计时，要重新架构，要不按常规，要“搅局”，要打破学生认知与思维的定势，形成新认知、新思维和新收获;如此，不仅激发学生参与复习的兴趣和激情，更能培养学生的思维与能力，长期以往，哪还有考场中的“困境”.如在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验复习中，我们可以将原先实验改为“比较不同运动鞋底的粗糙程度”实验，也可以提出此实验和“探究重力大小与质量的关系”实验有何异同点，还可以提出有哪些探究性实验方法与此实验相同等等，这样的复习不再是“某点”，而是“点与点”，甚至可以通过提炼实现“由点到面”，如此的“比较提炼式”复习课堂，其复习效果与传统复习课堂相比，定不可同日而语.再如在“探究阻力对物体运动的影响”实验复习中（如图2所示），提出“如果没有斜面，你能否有替代的器材来完成此实验”，让学生深入思考讨论，寻找方案，直至采取压缩弹簧的方式（如图3所示），这样的“变换”，定会让学生“喜笑颜开”，贵在得法;我们也可以让其与“探究影响动能大小的因素”实验进行比较（如图4所示），在从“研究对象、所需器材、斜面的作用、需要观察和记录的数据、研究方法”等方面比较中，不仅实现旧知巩固，也比较提炼出两实验的异同点，实现了“点与点”“点与面”的新构建，若在此基础上再提出“如果是光滑斜面，还能得出实验结论吗”的问题，则会将学生对此类实验的认知及思维能力提升到更高层面.如此，又怎能出现遇到“原创题”时的“不知所措”.

3结语

综上，在探究性实验教学中，只要教师心中有纲有目，基于学生，注重思维，源于教材而又不拘泥于教材，精心设计、精准实施，做到在新授课教学时让学生在明确实验原理及方法的基础上，经历自主设计、自主选择器材，同时加大实验前讨论，并在此基础上强化指导、自主总结、适度拓展;在复习课中精心架构、重建体系、善于“变换”、再构新知等，则当年中考中学生在考场中的“迷茫”、思维的停滞和教师事后心中的痛又怎能会“再演”！如此，无论波翻浪涌，我们都会安然淡定，静待“花开”！

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]李明，李振伟.浅谈弹力和滑动摩擦力的处理技巧[J].中学物理教学参考，2017，46（24）：24-25.

[4]蔡文艺.科学探究中真实性评价的运用研究——以“重力与质量关系”探究技能评价为例[J].教育理论与实践，2012，32（11）：13-15.

（收稿日期：2019-06-24）