基于学习进阶的物理实验技能培养

■徐州市第三十一中学 朱兴国

问题提出：当前实验教学已经成为物理教学的主要教学形式。学生在参与实验时经常会出现如下问题：学生对实验设计不明确、实验器材使用不当、实验现象收集困难等。这其实就是学生实验技能不足的表现。所以在物理实验教学过程中教师不仅要通过实验完成学科知识的教学，还要兼顾实验技能的培养。现行的教材并没有在实验技能的培养与训练方面做出明确、系统的划分和设计，这就需要教师在实际的课堂教学中根据学生的实验技能水平，合理设计实验教学的环节，适当突出实验技能方面的内容，以期更充分地发挥出实验教学的作用。

解决方案：在物理实验教学的设计中，具体的实验操作要求应是基于学习进阶的实验技能培养。对于学生实验技能的培养，也需要一个依次进阶、逐级深化的教学设计。笔者将初中物理教学中一些相似相关的实验进行整合，利用学习进阶的思想进行统一的规划和实施。主要解决学生在实验设计、器材操作和观察与测量等三方面出现的问题。下面结合具体案例加以介绍：（本文所涉及教材内容均选自苏科版初中物理教材）

一、实验设计能力

实验的设计能力在诸多实验技能中无疑是处在核心的位置，是一种较为综合的能力，当然对于初中生而言也是较难的一项。对实验设计能力的培养大致分为三步：

1.经历一定数量操作简单、观察方便的实验；

2.完成包含多项实验观察和器材操作的实验；

3.根据实验要求结合以往的实验经验设计实验过程，选择恰当器材。以初中教材中“热学”实验为例，介绍实验设计的进阶过程（见表1）。

按照教材的编写顺序，从第2 个实验开始就可以在前一个实验的基础上进行设计创新，以满足新的实验需要。教学中教师可以通过问题引导学生思考实验的改进设计。如实验2：我们既要给水加热又要测量水的温度，只有三脚架还行不行？需要什么样的装置来帮忙呢？实验3：酒精灯的火焰的加热范围有限，直接加热试管中的固体时，经常出现一部分已经熔化完毕，其余部分还未开始熔化的情况，怎样才能使试管中的固体均匀受热呢？实验4：观察物体升温时，如何控制物体吸收相同的热量？实验5：怎样才能观察到燃料燃烧放出的热量多少？在学生思考问题、讨论解决方案的过程中会自然地与之前的实验进行对比，既是对新情况的深入思考又是对已有实验经验的回顾，学生能够对实验的理解逐级加深。

二、器材操作能力

学生的物理实验技能是通过一个一个的实验、一件一件的仪器、一项一项的要求逐步训练出来的。教师如果不能够从教学的全局出发把许多看似孤立的实验联系起来，也就很难确立一个整体的技能要求和有效实施技能培养的方案。初中阶段，电学部分实验占有很大比例，对电学元件的操作是学生在生活中没有接触过，从基本电路连接到电表使用，需要逐步依次练习。

表1

表2

以“电学”实验为例：

在成人看来再简单不过的拧螺丝动作，对于每天只拿笔写字的学生而言也是需要专门练习的。每节课都可以从连接电路开始，根据需要对原电路进行改装，既明确了实验的设计目标，也达到了反复练习、熟练器材操作的目的。

三、观察记录能力

初中物理学习注重学生对自然现象的观察和分析，而观察是分析的基础。生活中的光学现象学生看着很熟悉，但现象的成因是学生无法直接观察到的。教学中教师指导学生借助光线这一模型，通过作图的方式记录下观察到的光学现象对后期分析现象有很好的辅助作用。在实际作图的过程中，学生动手画图的能力也是需要由易到难逐步培养的。

表2 为教材中所涉及光学现象节选：从上表中可以看出，对光学现象的观察和记录都建立在光线的模型基础之上。通过实验1认识光线，实验2初步使用光线解释现象，实验3~6 能够使用光线模型直接观察现象并记录。学生在多次作图中不断使用光线模型，增强了对实验现象细节的把握也养成了利用光线分析现象的习惯。

综上所述，学习知识需要循序渐进，实验技能的提升也同样需要持续训练和反复思考。在整个课程大的学习进阶的过程中，实验技能部分的微进阶教学可以有效帮助学生跨过一个个实验中的难点，增强学科学习兴趣，提高学科素养。