体验式物理实验教学情境创设的实践与研究

邓德坚 黄灵万

【摘要】创设情境，引导学生在物理实验课堂中主动去体验，激发学生学习物理的兴趣，调动学生在物理实验过程中的积极性和参与性。

【关键词】体验式;物理实验教学;情境创设

一、课题研究的背景

（一）基于少数民族地区初中物理教学中存在的问题包括实验设备设施配备不足、教师组织实验的能力水平较低、学生自主设计与操作实验能力不足等问题。

一方面民族地区中学生对物理现象和相关物理知识的认知体现出局限性，学生的物理知识和技能亟待进行深入的挖掘，学习探究活动还停留在最初级的阶段，急需朝着更深层次发展。在物理实验教学中学生自主参与性比较薄弱，不敢大胆去进行实验操作，另一方面，少数民族地区具有得天独厚的物理教学环境和自然资源，在生活中去体验自然界中各种各样的现象。

（二）《中学物理课程标准》明确提出体验性目标的具体要求，强调重视学生个体的独特感受和体验，倡导在初中物理课堂教学中应进一步发挥学生的主体作用，尊重学生主体的独特感受，让学生进行主动的学习和体验。在初中物理课堂教学中应该依据学科学内容的要求，结合学生己有的生活经验和心理认知规律，通过创设情境和活动的载体，促进学生的间接心理体验和直接行动体验，挖掘物理学的人文思想内涵和物理学的真和美、促进学生的情感体验，在亲身亲历中体验，建构知识、发展能力、建构意义、生成情感。

二、解决问题的过程与方法

在物理实验课堂教学中采用体验创设情境解决常规物理教学的方法。让学生在亲历的过程中体验学习，主动参与知識的建构，创设符合校情、生情的物理实验教学模式，让学生敢于大胆地进行实验操作，培养学生主动操作实验能力和创新能力，从而有效提高物理实验教学。主要解决的过程与方法是：

（一）提炼体验式物理实验教学情境创设的方法

体验式物理实验教学情境创设的根本目的是为了提高学生学会实验操作技能与方法，体验式物理实验教学情境创设的价值在于能够实现学生素质的实质性发展。将情境体验具体方法可分为以下几种：

1.问题情境法：情境创设的主要途径靠问题。教师将书本上的抽象知识以生活中的具体问题情境的方式重现，在探究这一问题的过程中学生就会发现新的问题，在新问题情境的驱动下再开始下一轮的探究。以此，学生能深刻体会物理学科的实用性特点，进一步认识到科学知识与生活的紧密联系。

2.听觉信息情境法：以文本信息和语言信息创设体验教学情境，文本、语言是让学生在虚拟的情境中获得深刻感受及感悟。模拟情境中容易发生感同身受。如关于物理学的发展、物理学家的成长历程以及其优秀的科学品质精神等的课程中适用效果良好。

3.角色体验情境法：促使学生产生心理上“身份替代”效应，帮助学生尽可能从扮演角色的视角来看待物理问题。如，教师在讲亚里士多德的研究工作时，让学生模拟当时环境进行角色体验，体验人类是如何发现并认识运动原因的过程。

4.视频体验情境法：以视频片段播放形式使学生产生的积极心理变化。如：机械能转化的情境，播放过山车运动。

5.体验操作情境法：给学生创造更多的动手操作的机会，在“做中学”，让学生的手和脑一同“发动起来”。欧姆定律、焦耳定律等重要的物理规律作为初中电学的支柱，这些规律建立过程凝结了许多重要的科学研究方法。

6.感官体验情境法：依据教学的内容，符合教学特点，为学生创设能够有效激起学生内心感情冲动、主动参与的教学情境，要尽可能地从多角度创设体验情境和活动，刺激学生各方面的感官，引导学生去体验、去思考，帮助学生理解物理概念。这也是物理概念体验教学的首要方面，化抽象为具体，让物理概念变得形象而生动，给学生以更丰富的感受、体验，具体可以借助于视频、图片等一切可能动用的手段来实现。例如，通过在教学中制作水流模型帮助学生认识电流、电压。

（二）探索体验式物理实验教学情境创设实践的策略

强调学生主动参与实验教学过程，教师通过创设多种形式教学情境来帮助学生进入实验教学主题、引导学生动手操作实验、感知科学，积累经验，让学生在情境中体验知识生成过程的同时提升学科核心素养，达到深层体验式学习的目的。根据课题组四年多来的教学实践、思考和理论学习，针对体验式物理实验教学情境创设教学，我们可以采取以下体验式实验教学情境创设的策略是：

1.创设有效的体验情境、激发学生对实验的兴趣

例如，在上《认识大气压与人类生活》这节课，先创设情境让学生去体验，体验杯中的水为什么没有掉下来，体验两个碗里点燃的棉花合起来后怎么打不开，学生有着强烈的好奇心和求知欲，学生看到实际的物理现象和情境，会想探究现象背后隐藏的秘密。促使学生迫不及待的去体验，充分学生发挥自己的主观能动性，引导学生不断深入观察周围的事物，学生用脑思考，用手实践，善于将问题和分析的结果进行阐述，学生能动手参与其中，并让每个学生都能参与实验过程，培养学生的思维能力，让学生体验成功和快乐，能够大大提高学生学习物理的兴趣。

2.创设实验情境 开展体验性实践活动

要想通过体验促成学生形成有意识学习这一目的，体验情境的创设就显得非常重要。情境本身来源于生活，更是生活的升华，教师在创设具体教学情境时，要将科学、技术与社会之间的微妙关系充分利用起来。教师引导学生进入情境之中，引发其心灵深处的共鸣。例如，在“大气压与人类生活”的教学中，让学生体验“吹不胀的气球” 实验，取出一个气球套住塑料矿泉水瓶子里，让学生尝试将瓶里的气球吹胀，学生使出全身的力气去吹气球，激发了学生的学习兴趣，充分调动了学生进一步探究实验的积极性。通过精心设计课堂教学，精巧构思教学情境，可以引导学生积极主动地探索，并从中产生自己的体验，在轻松快乐的学习气氛中逐渐对物理产生浓厚的学习和探究实验兴趣。

3.创设物理学史故事情境，增强体验实验的感染力

体验式学习建立在一定的情境设置的基础之上，情境创设的合理性和趣味性决定了是否可以帮助学生建立身临其境的体验，让学生从对形象的感知升华到抽象的理性顿悟。物理学史饱含真实可信的创设问题情境的丰富素材，以物理学史创设问题情境会产生意想不到的效果。例如，浮力教学中，将阿基米德称皇冠的故事情境展开，让学生从故事情节中了解阿基米德通过生体验问题、提出问题、研究解决问题的过程，成就物理学家的梦想，使学生在故事受到感染，激发了学生体验科学探究的欲望和勇气。能够调动学生的想象力，增强学生情感体验的感染力。

4.利用信息技术多媒体等手段，创设模拟体验情境

物理学科具有抽象性特点，其中很多知识和内容（如物理现象、物质）学生无法用肉眼直接获得。在研究物质分子、原子的时候，其中大量的微观过程可以用信息技术方便地表示，帮助学生进行宏微转换。利用好信息技术创设虚拟实验情境，体现证据推理与模型认知，促进学生的素养体验，使抽象的事物主观化、模型化、动态化，能激发学生的兴趣，引发学生对问题的探究，从而动手建立模型。

5.创设体验情境训练学生的科学方法

例如，在上《探究熔化与凝固的特点》这节课时，在实验教学中，通过创设情境让学生亲自去观察现象，再让学生亲自体验冰和石蜡的数字化和凝固过程，学生学会独立思考、测量温度、处理数据、分析与论证等过程，是对学生科学探究能力培养的过程，可以使学生逐步掌握多种实验方法、手段;培养学生科学的观察习惯、实事求是的科学态度。

6.师生共同创设体验情境培养学生的科学探究能力和科学态度

例如，教學八年级《9.3研究物体沉浮条件》这节课时，由师生共同创设体验孔明灯上升的情境，激发学生学习物理的兴趣，激发学生参与物理实验积极性，主动参与知识的建构，发现物体沉浮的规律，真正体验到物体的沉浮条件，并能够通过知识迁移应用实际生活如潜水，创造性的解决实际问题，从而使学生在体验物理实验教学过程中逐步形成适应个人终生发展和社会发展需求的必备品质和关键能力，最终达到了培养学生的物理学科核心素养。

7.创设物理模型情境，经历建模体验过程

在物理实验教学中，教师要引导学生构建模型，利用生活中的实验器材，让学生经历构建模型的过程。学生主动参与并亲身体验感知了整个过程，让学生在充满情趣的观察体验中增强学习的内动力。例如，上文所提水流模型体验建模型方法，将模型作为对真实事物的表征，弥补学生认知上的不足，解决形象思维向抽象思维的过渡问题。它更是科学发展的重要元素，是科学家进行探究和创造的基础。

8.以真实情境创设促进知识迁移应用

认识离不开实践，使学生带问题步入社会，主动参与到课外实践活动中。让学生用自己的感官去认识周围的对象，体会知识探索过程的乐趣所在，亲身运用知识解决问题，进而获得深刻经验、总结规律。在讲到大气压时，为了能够让学生更加了解人们在生产过程过利用大气压，可以让学生浓村家里实地了解手压式抽水泵的原理和电抽水泵的原理工作原理，加深对大气压的理解。让学生自己在实际生活情境中用心智去感受、理解并建构知识。同时又能深刻体验到知识来源于生活，生活处处有物理，升华自己的体验。

（三）在实践中提炼体验式物理实验教学情境创设的原则

在课堂教学实践中提炼和总结出体验式物理实验创设情境的原则是：

（1）兴趣性原则

物理实验就是利用学生具有强烈的好奇心和求知欲这一特点，引发其产生探其究竟、发现现象背后的规律的求知欲望。师生可以共同创设神秘情境激励学生的好奇心，促使学生迫不及待地去体验，充分学生发挥自己的主观能动性。

（2）实践性原则

体验式实验教学情境的创设要让学生在做中学，在实践中体验。学生在教师的指导下，通过直接参与观察、实验、交流等各种实践活动产生真实的感受和体验，促进实践能力和创新意识的发展。

（3）主体性原则

在体验式实验教学创设情境的过程中，要让学生真正成为学习的主体。体验式实验强调学习者积极主动地参与，没有主动参与，就不能产生任何体验，更谈不上学习过程的完成。

（4）直观性原则

实验能够使学生用感官能够直接观察和感受具体的物理现象。教师应充分利用生活中的物品引导学生对课本中实验进行优化：对现有实验仪器进行改造、完善，自制或仿制新的教具、设计新的小实验或小制作等，尽可能提升实验的可见度、可信度以及直观性。

（5）参与性原则

体验式实验教学创设情境的过程中，没有参与就没有体验，所以在体验式实验教学中，要求每个学生都是实验的积极参与者，必须将“一人做实验、数人看实验”的消极现象予以彻底消除。

（6）目的性原则

体验式实验教学情境创设目标，其一是帮助学生做实验认识自己目前的知识、能力水平，使学生对实验有一个恰当的评价;其二是对学生的错误实验操作加以纠正，这些错误实验操作反映了教学中还没有达到的目标，因此还需要进一步强化。

（7）激励性原则

教育家第斯多惠认为“教学的艺术在于激励、唤醒、鼓励”。通过实验，学生对自己所学知识掌握是非常关注的，在心理上可能会出现各种不同的情况。因此，在物理教师要时刻观察学生在进行实验过程中的心理状态，发挥好激励手段，创设实验教学情境，在向学生提出建议的同时，还应包括教师的期望，使学生能不断调整自己，找寻适宜自身发展的努力方向。

（8）导向性原则

物理实验创设情境教学教师应站在学生的角度去仔细分析的实验的现象，不仅能使实验具有系统化，还能有计划、有步骤地突出实验教学的设计与分析。

三、成果的主要内容

1.理论成果：共发表了论文 20 篇、在省级论文评比获奖6篇、校本教材两本、教学案例分析一本，教学案例锦集一本，教学设计30篇、教学视频12 个，开展79节课题研讨课，4节课获得国家级一等级，2节课评为省级优课，2节课评为市级优课，课题研究成果专著一部。

2.全县物理教师使用体验式物理实验教学情境创设的教学模式

课题组在县内通过送课下乡方式，帮扶乡村初中物理教学教研，充分发挥课题研究成果的示范引领和辐射带动作用，促进乡村初中物理教师专业素养的提高，提升乡村学校教师的教育教学能力，提高县物理实验教学的效率，提升学生实验素养。目前，课题组分别到县内的永和中学、太保中心学校、禾洞中心学校、小三江初级中学、上帅中心学校、福堂中学等六所学校进行课题成果推广。课题组在研究过程深受各界同行的关注，在2018年5月，连南县香玶中心学校长邀请课题组，到该校进行体验式物理实验教学情境创设教学展示及开展专题讲座。2019年4月16日，应封开县教育局邀请分别莲都中学、候村中学开展体验式物理实验教学情境创设展示课及专题讲座，深受封开县师生的好评，并希望我们课题能够在封开县深入推广。同时，课题组也到省外进行成果推广交流。2018年11月，在全国中小学名师发展成果展示课中分别由黄灵万、温巧两位老师执教两节优秀课获得一等奖，得到与会专家的好评，并且也在重庆市渝北中学进行课题成果推广。2019年5月17日，贺州市实验中学邀请课题组进行教学研讨交流，黄灵万老师上《功》展示课，温巧老师开专题讲座，达到课题成果推广效果。  目前，在县内的物理实验教学中，教师都采用体验式物理实验教学情境创设的教学模式。

3.创建物理情境体验室，培养学生动手能力和创新能力

课题组创建了物理情境体验室，搭建了有利于教师专业发展和学生自主发展的平台，通过学科教学、校本课程、科技活动三条途径的教与学，达到了全面培养学生科学素养和探究协作能力的目的。创建的学校物理体验室不仅仅大幅度丰富了学生的生活物理知识，还帮助学生扩展眼界，激发了学生浓厚兴趣。室内展示品按照声、光、力、热、电、磁、能等进行分类，放置在不同的展示区。体验室的展示品有物理现象明显、直观性强的科技模型、高科技产品 （商品、玩具等）、仪器等，也有物理学发展史和物理学家的文字资料、挂图等，还有师生的小发明、小制作，这也是一些喜爱教具制作的学生展示自己的一个很好的途径。

四、效果与反思

（一）效果

1.积极撰写课题研究教学案例，把实践转化为理论成果

通过课题成员共同探讨与交流，结合课题组成员课堂教学实践，积极撰写教学案例，由实践上升到理论，再由理论上升到实施过程，丰富课题研究的资料，课题组成员在物理实验教学有效的融入课题研究理论，进行与实验教学相关的案例与课例研究，及时撰写课题研究的反思与总结，现在撰写本教材以及出一部课题研究专著。

2.注重学生实践能力培养，开展实验操作考试和参加校级及市级科技制作创新比赛，培养学生主动操作实验能力和创新能力。

物理实验教学操作以及科技制作创新比赛让学生更能深刻的体验与理解，拓宽知识面与思路，并在实验操作中提高学生实验技能，优化探究方案，提高学生发现问题和解决问题的能力，培养学生科学素养。让学生从物理走向生活，认真研究生活，并在研究过程中体验和构建知识，拓展视野，最终走向科技。学生创造发明和技术革新的意识明显增强，特别是开展多样有趣的课外实践活动，如小实验、小发明等。学校存放学生二百多件学生作品中，在2018年12月清远市举行第六届青少年科技创新大赛中我校学生分别一、二等奖，同时黄灵万、潘春梅、冯洁真等老师也获得优秀科技辅导教师。

3.学生的实验探究意识和探究能力明显增强

通过体验式实验教学情境创设的开展，引导学生在物理实验课堂中的主动去体验，激发学生学习物理的兴趣，创设符合校情、生情的物理实验教学模式，可以有效地促进物理实验教学目标，激发学生的创新潜能、鼓励学生动手参与实验、动脑设计实验、分析實验，提高学生对物理实验操作的积极性和主动性。

4、学生学习的效果明显提高

四年来，通过课题的研究，有效地促进了教学质量的提高，多次期末调研检测和中考分析显示，我校中学物理成绩在原来基础上有明显提高，学生的综合素质得到了很大提高，个性特长得到了充分发挥、在课堂学习中，学生经历了物理的探究过程，在自主探究中获取具体的物理知识和技能，体现学习的主体性，思维得以激活在，更深受良好情感熏陶，培养了学生善于探索、勤于动手、收集和处理信息等多方面能力，获取新知、分析解决问题以及交流合作的物理综合素养有效提升。

5、课题研究促进教师专业发展

四年来，课题组重视教师专业发展 ，课题研究以广东省邓德坚名师工作工作室为平台，通过“走出去”和“请进来”的方式，让课题组成员得到更多学习的机会，通过聆听专家专题报告、现场观摩全国名师优质课堂，深入到名校课堂研究学习借鉴经验，不断开拓视野，转变观念，同时，得到了很好的展示能力的平台，促进教师专业发展。

（1）加强培训学习，提升教师科研能力

为了使教师开阔视野，拓宽思路，集思广益，提高教育教学质量，三年来，累计20多次分批派老师外出观摩学习。通过观摩学习和培训，老师们的教学能力和专业知识得到提升，能运用新的教学方法和更加科学的教学理念投入到教学工作之中，提升教育教学质量。同时，课题组着力促进每一位老师向科研型教师转型。温巧老师在2018年评为连山县级首届物理名师工作室主持人，温巧在2018年成功申报县级课题，并在教学中注重教研与教改，通过教研与教改促进教学。课题组成员共有18篇论文发表在省级刊物上，有2篇论文发表在市级教学研究。

（2）积极承担各项公开课及研讨课，提升教师课堂教学能力。

课题组成员积极温巧、老师分别三次全国名师工作成果论坛的展示课一等奖，黄灵万在二次全国名师成果论坛展示课获得一等奖，温巧、黄灵万在2018年县基本功比赛中获得一等奖、潘春梅老师在2018年县基本功比赛中获得二等奖，黄灵万在2018年市基本功比赛中获得二等奖。蒙荣珍老师在“一师一优”晒课中评为部优，黄灵万教师在“一师一优”晒课中分别评为两次市优。

（3）教师的实验教学水平和能力显著提升

通过体验式物理实验教学情境创设的研究，一是提高了教师处理教材和合理利用实验教学资源的能力，教师能根据教学情境的需要，更科学合理地组织教学内容。二是教师研究学法的热情高涨，在体验式物理实验教学情境创设的研究中，提升教师的实验能力。三是提高了教师自身的实验探究精神和探究能力，不具有探究精神的教师，是很难培养出具有探究精神的学生的，所以在体验式实验教学情境创设中，教师和学生一起积极主动地探究实验，提高教师实验教学水平。如，课题组成员黄灵万老师在2017年10月，在广州市天河区“手机直播100”比赛活动中，所执教的《探究平面镜成像特点》一课评为单期冠军。

6.开设网络互动教研交流平台，有效推广课题研究成果

为了提高课题研究的质量，传递新的研究理念，构建网络研究交流平台，课题组长期与深圳网络教学直播平台开展网络互动课堂教学研究，同时也开设微信公众号，博客、QQ、直播讲座等多种网络研修方式，推动课题研究的活动，走符合课题研究的特色研究方式，推广课题研究的成果。

（1）借助课题组、邓德坚名师工作室微信公众号平台将课题研究理念、课题研讨方法、专家引领、自我反思等网络教研活动，在第一时间发布到全国各物理微信交流群，在各微信群中集思广义，拓展了教师合作教研的空间与时间，丰富了课题研究的内容，转变了教师参与教学研究的方式与行为。

（2）教师通过网络教学直播互动平台“闻其声，见其形”，如同坐在同一个教室进行听课评课、互动交流、教学研讨，远距离的生生互动、师生交流变成了现实，通过课堂互动平台进行自由互动和交流，突破了空间限制，有效实现了优质教学资源共享的目的。

（二）反思

1.由于时间紧迫，以及笔者理论水平有限，所以本研究存在许多不足之处。比如;有关物理体验式教学的策略研究也只是侧重于体验情境的创设和课堂教学等方面，没有从多个角度全面的研究。

2.由于我们物理教师上课的班级数较多，由于受时间和精力的限制，再具体教学中教师的引导和參与不能真正到位，教学的效果随之也会受一定影响。

3.对于强大的中考的压力下的学生，体验课时紧缩、体验不足。

4.创设的体验情境必须围绕教学要求、贴近学生实际，所以要求教师有一定的知识储备;而实施体验教学的课堂中，气氛相当活跃，需要教师对课堂进行有效地控制和优化，这对教师综合能力要求比较高，如果教师的能力有限也会导致学生的体验不足。

5.教育资源短缺问题是实施体验式实验教学情境创设有效教学亟待解决的重点问题之一。

[本文系清远市第十七批基础教育重点课题“体验式物理实验教学情境创设的实践与研究”（课题编号：17-1）研究成果]

参考文献：

[1]田文兴.浅议农村初中物理的体验式学习[J].才智，2017（08）：20.

[2]吴春宏. 体验式教学方法在农村初中物理教学中的应用研究[D].辽宁师范大学，2016.

[3]吴洪永.农村初中物理学困生学习兴趣培养的策略[J].物理通报，2012（09）：33-36.

[4]肖芳.体验式学习在农村初中物理教学中的应用[J].教学与管理，2009（19）：52-53.