【原】【發(fā)表論文】做中學(xué)：加強(qiáng)和改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的行動(dòng)研究（2020.09）
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做中學(xué)：加強(qiáng)和改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的行動(dòng)研究山東省煙臺(tái)市教育科學(xué)研究院 孫忠武摘要：加強(qiáng)和改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既是社會(huì)變革的需要，也是教學(xué)改革自身發(fā)展的必然選擇。實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作往深里走、往實(shí)里走，必須要把學(xué)生實(shí)踐能力的提高和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)作為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，以實(shí)踐活動(dòng)為中心，變革學(xué)習(xí)方式為著力點(diǎn)，創(chuàng)構(gòu)“做中學(xué)”框架體系，統(tǒng)整“做中學(xué)”內(nèi)容，建構(gòu)“做中學(xué)”策略。關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；做中學(xué)；學(xué)著做 ；自主做；合作做當(dāng)今世界科技進(jìn)步日新月異，相伴而行的是各國(guó)科學(xué)與技術(shù)實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)，然而我國(guó)基礎(chǔ)教育最大的短板是學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神不強(qiáng)，與我國(guó)所提出的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的匹配度還有較高的差異性，著力培養(yǎng)實(shí)踐型、創(chuàng)新型人才成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然選擇。教育部日前印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn)》[1]（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《實(shí)驗(yàn)教學(xué)意見(jiàn)》）是今后一個(gè)時(shí)期指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綱領(lǐng)性文件，《實(shí)驗(yàn)教學(xué)意見(jiàn)》的出臺(tái)積極回應(yīng)了科學(xué)教育多年的熱切期盼，順應(yīng)了深化科學(xué)教學(xué)改革、全面提高質(zhì)量的時(shí)代要求，對(duì)推進(jìn)育人方式改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)具有重要的推動(dòng)作用。為了將學(xué)生們的科研精神、動(dòng)手能力和創(chuàng)新思想得到切實(shí)的提升，早在2001年，教育部和中國(guó)科協(xié)共同推動(dòng)了科學(xué)教育改革項(xiàng)目（Hands-on Inquiry Based Learning）——“做中學(xué)”[2]，時(shí)任教育部副部長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士韋鈺教授任“做中學(xué)”項(xiàng)目組長(zhǎng)。“做中學(xué)”這一教學(xué)改革項(xiàng)目的目標(biāo)和期望是將青少年培養(yǎng)成具有良好科學(xué)素養(yǎng)的合格新時(shí)代青年，它力圖把腦、心智和教育連起來(lái)，全國(guó)幾十萬(wàn)青少年參入了實(shí)驗(yàn)研究，項(xiàng)目對(duì)青少年的科學(xué)啟蒙教育卓有成效。山東科學(xué)技術(shù)出版社編寫(xiě)的義務(wù)教育教科書(shū)（五四學(xué)制）《物理》設(shè)置“做中學(xué)”欄目[3]，其宗旨就是為了加強(qiáng)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，切實(shí)的使學(xué)生們的實(shí)踐能力和動(dòng)手技巧得到長(zhǎng)足提升。多年來(lái)教材的使用者們，踐行課堂教學(xué)從“知識(shí)中心”轉(zhuǎn)為“活動(dòng)中心”，把實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容按照主題單元整合為“學(xué)著做”“自主做”“合作做”三個(gè)層面的“做中學(xué)”[4]，促成學(xué)生構(gòu)建科學(xué)觀念，經(jīng)歷科學(xué)探究活動(dòng)，從對(duì)科學(xué)進(jìn)行探求的過(guò)程中尋找到，領(lǐng)悟科學(xué)探究的思想，掌握科學(xué)探究的方法，提升實(shí)踐能力和創(chuàng)性精神。 一、學(xué)著做——智慧復(fù)演，經(jīng)歷科學(xué)探究活動(dòng)物理的定義是能夠反應(yīng)對(duì)象的本質(zhì)屬性的，它是一種既定的思維形式，是客觀實(shí)在的事物的概括，在使之于人腦中留下相關(guān)形象的傳授方式。但現(xiàn)今生活中的物理概念教學(xué)中，對(duì)概念的建立都是照本宣科的搬用定義，而隱晦概念形成的思維過(guò)程，物理規(guī)律教學(xué)往往忽略知識(shí)形成的過(guò)程，導(dǎo)致表達(dá)式的推理過(guò)程會(huì)存在一些邏輯上的錯(cuò)誤，或者說(shuō)是誤解。也就是說(shuō)，我們對(duì)學(xué)科的內(nèi)在機(jī)理大多都還處在特定情況下的使用層面，卻對(duì)學(xué)科所蘊(yùn)含的思維方式和探求過(guò)程的學(xué)習(xí)這兩個(gè)方面沒(méi)有加以關(guān)注，也更不用說(shuō)對(duì)學(xué)科內(nèi)在機(jī)理的理解了。科學(xué)過(guò)程和思維方法屬于程序性知識(shí)，一般的語(yǔ)言形式是無(wú)法表達(dá)出清晰的概念的，科學(xué)方法的學(xué)習(xí)不是從“定義”“表達(dá)式”起步的，而應(yīng)該從客觀實(shí)在的事物上尋求學(xué)習(xí)的突破口，讓學(xué)生在解決模擬實(shí)際情況中出現(xiàn)的問(wèn)題這一過(guò)程中循序漸進(jìn)的形成系統(tǒng)的概念。美國(guó)著名教育心理學(xué)家加涅把這個(gè)定義為“智慧技能”，他認(rèn)為：“智慧技能”是我們思考一個(gè)問(wèn)題如何解決的技能。由此可見(jiàn)，“做中學(xué)”就是學(xué)習(xí)這類(lèi)程序性知識(shí)的最好辦法[5]。 《實(shí)驗(yàn)教學(xué)意見(jiàn)》明確要求中小學(xué)要組織開(kāi)展好基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，其核心要義是讓學(xué)生像科學(xué)家一樣進(jìn)行深度思考，經(jīng)歷科學(xué)探究活動(dòng)——“學(xué)著做”。讓學(xué)生經(jīng)歷人類(lèi)知識(shí)的生產(chǎn)過(guò)程，讓學(xué)生在經(jīng)歷人類(lèi)知識(shí)的生產(chǎn)過(guò)程中感悟、體驗(yàn)人類(lèi)知識(shí)建構(gòu)的智慧，讓學(xué)生在感悟體驗(yàn)人類(lèi)知識(shí)生產(chǎn)智慧的過(guò)程中重新建構(gòu)自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。“學(xué)著做”的素材源我們從教材中選擇，涵蓋基本操作類(lèi)、探究類(lèi)和測(cè)定類(lèi)。我們采用“目的與要求，儀器與器材，操作與實(shí)踐，交流與評(píng)估”四個(gè)模塊來(lái)設(shè)計(jì)組織基本操作類(lèi)學(xué)習(xí)活動(dòng)[6]，側(cè)重引領(lǐng)學(xué)生觀察常規(guī)儀器的構(gòu)造，了解使用規(guī)則，將基本操作的注意點(diǎn)設(shè)置具體操作內(nèi)容，針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中存在的困難和出現(xiàn)的問(wèn)題引發(fā)思考反饋。探究類(lèi)采用“提出問(wèn)題，猜想與假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)，分析論證，交流評(píng)估”六個(gè)模塊設(shè)計(jì)組織學(xué)習(xí)活動(dòng)[7]。創(chuàng)設(shè)基于現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)的情境引導(dǎo)學(xué)生提出有思維度的優(yōu)質(zhì)問(wèn)題，并進(jìn)行猜想與假設(shè)，通過(guò)有步驟的分析和探求過(guò)程，能夠使所有與行動(dòng)相關(guān)的探尋能力得到切實(shí)提高，這不僅能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的科學(xué)探尋任務(wù)，而且探求的過(guò)程也會(huì)更深入更細(xì)致，能夠有效的提高學(xué)生的科學(xué)動(dòng)手能力[8]。測(cè)定類(lèi)采用“目的與要求，原理與方法，儀器與器材，操作與實(shí)踐，分析與論證，交流與評(píng)估”六個(gè)模塊設(shè)計(jì)組織學(xué)習(xí)活動(dòng)[9]。測(cè)定類(lèi)實(shí)驗(yàn)屬于知識(shí)的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的描述，對(duì)于實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)具體的展示說(shuō)明，給出測(cè)量實(shí)驗(yàn)的具體操作過(guò)程和步驟，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)做出科學(xué)的分析與歸納，針對(duì)在測(cè)量過(guò)程中存在的主要困難和操作出現(xiàn)的具體問(wèn)題進(jìn)行反思梳理。
二、自主做——反思遷移，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式和內(nèi)容上要突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的框架，將學(xué)生實(shí)踐操作、情境體驗(yàn)和親身感悟等實(shí)踐性活動(dòng)都納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，扎實(shí)推進(jìn)“自主做”，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐能力、科學(xué)態(tài)度和觀念在自主的實(shí)踐性活動(dòng)中形成?！白灾髯觥笔菑乃季S的起點(diǎn)（發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題）入手，在動(dòng)手實(shí)踐中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，因?yàn)閷W(xué)生總是帶著一定的“前概念”進(jìn)行新的學(xué)習(xí)，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響[10]。如果學(xué)生能夠通過(guò)自己的思考去完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，那就意味著學(xué)生有能力獨(dú)自進(jìn)行分析，知道具體實(shí)驗(yàn)中要選什么樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，要如何設(shè)計(jì)操作步驟，教師在實(shí)驗(yàn)中只能充當(dāng)指引著、提醒者和保護(hù)者的作用[11]。通過(guò)學(xué)生自選器材，動(dòng)手操作，實(shí)踐感知，深度思維，反思遷移，從而更好地揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)和物理規(guī)律特征，促成科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)對(duì)物理知識(shí)的理解和靈活應(yīng)用。學(xué)生對(duì)自主實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知需求、對(duì)探究材料的獲取難度、對(duì)物理知識(shí)的理解深度、對(duì)物理探究的把握程度、對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力等是制約開(kāi)展“自主做”的主要因素。因此“自主做”的實(shí)驗(yàn)素材要依據(jù)探究目標(biāo)、探究問(wèn)題、教材內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)條件等因素進(jìn)行選擇和利用，以“小實(shí)驗(yàn)、小制作、小創(chuàng)造”等為主要方式組織內(nèi)容是比較有效的。這種方式貼近學(xué)生生活，符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！叭 睂?shí)驗(yàn)內(nèi)容要清晰明地指明目的與要求，力求簡(jiǎn)易、安全、可操作，方便學(xué)生充分利用身邊的物品進(jìn)行制作，努力踐行“身邊的物品做實(shí)驗(yàn)”的理念。每一個(gè)“自主做”采用“你準(zhǔn)備好了嗎，儀器與器材，操作與實(shí)踐，交流與評(píng)估”四個(gè)模塊進(jìn)行素材的選擇與學(xué)習(xí)活動(dòng)的程序性設(shè)計(jì)。創(chuàng)設(shè)一定的生活情境，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)進(jìn)行操作的具體步驟，以及注意的環(huán)節(jié)和具體問(wèn)題，另外給出學(xué)生一定思維度的問(wèn)題，便于學(xué)生在深度思考中進(jìn)行實(shí)踐操作，并針對(duì)問(wèn)題及時(shí)改進(jìn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。通過(guò)“自主做”，學(xué)生能夠有效的學(xué)習(xí)和探索掌握物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能，并能將其運(yùn)用于實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐能力，強(qiáng)化生活與物理知識(shí)的聯(lián)系，這不僅為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)、生活和工作打下基礎(chǔ)，同時(shí)也能讓學(xué)生樹(shù)立將科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于社會(huì)、服務(wù)于人類(lèi)的遠(yuǎn)大理想。
三、合作做——思維對(duì)話，提升學(xué)生創(chuàng)新能力長(zhǎng)期以來(lái)，物理教學(xué)執(zhí)迷于“講”，殊不知這種越俎代庖的做法無(wú)法使學(xué)生體驗(yàn)完整的問(wèn)題解決過(guò)程，嚴(yán)重制約學(xué)生核心素養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)于提升學(xué)生創(chuàng)新能力更是無(wú)從談起。設(shè)計(jì)一定數(shù)量的合作創(chuàng)新類(lèi)專(zhuān)題項(xiàng)目，讓學(xué)生圍繞這些專(zhuān)題，查閱資料、研討交流、調(diào)查探究、實(shí)驗(yàn)實(shí)證、案例分析、主題研討，學(xué)生能夠切實(shí)體驗(yàn)感受合作、創(chuàng)造學(xué)習(xí)的過(guò)程與實(shí)效，感受到創(chuàng)造的力量?！昂献髯觥本唧w實(shí)施策略涵蓋如下幾個(gè)方面：一是策劃活動(dòng)、確定主題。“合作做”主題的確立是項(xiàng)目化合作式學(xué)習(xí)的靈魂，“正確選題”是“合作做”成功的一半。在主題確定階段，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)自己感興趣的問(wèn)題，通過(guò)討論、交流確定活動(dòng)主題。二是選題策劃、制定方案[12]。根據(jù)主題思路，引導(dǎo)學(xué)生從不同視角生成適合他們進(jìn)行探究活動(dòng)方案。三是自主探究、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。學(xué)生以個(gè)體或小組為單位組織開(kāi)展綜合實(shí)踐活動(dòng)，主要形式有實(shí)地考察、搜索資料、分析材料、實(shí)踐操作等，其中一個(gè)主要的活動(dòng)場(chǎng)所就是家庭，學(xué)生在家里可以利用身邊的簡(jiǎn)易器材自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手操作。四是展示交流、科學(xué)評(píng)價(jià)。學(xué)生以各種方式展示、交流活動(dòng)成果，教師對(duì)于學(xué)生的展示交流給予客觀公正地評(píng)價(jià)，同時(shí)一定要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的安全性。五是反思改進(jìn)、拓展延伸：學(xué)生對(duì)自己在實(shí)踐活動(dòng)中的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)、反思，撰寫(xiě)活動(dòng)總結(jié)。教師組織進(jìn)行多元評(píng)價(jià)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情景、布置課外作業(yè)等形式將學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)引向深入。
每一個(gè)學(xué)生都是一個(gè)積極主動(dòng)的、獨(dú)立的生命體，我們不僅要關(guān)注學(xué)生的高認(rèn)知，還要關(guān)注學(xué)生的高投入情感，關(guān)注學(xué)生對(duì)于知識(shí)習(xí)得的過(guò)程,要把研究的興奮點(diǎn)從“教師如何教”調(diào)整到“學(xué)生如何學(xué)”上，讓師生共同經(jīng)歷一場(chǎng)“立德樹(shù)人”的智慧之旅，旅程的終點(diǎn)是讓學(xué)生能夠積極、充分、靈活地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去理解世界、解決問(wèn)題、學(xué)以致用，并且獲得人格的健全和精神的成長(zhǎng)。我們的物理學(xué)科教學(xué)應(yīng)在新時(shí)代背景下重新思考其教學(xué)本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建科學(xué)觀念體系、促進(jìn)科學(xué)思維發(fā)展、掌握科學(xué)探究方法、提升科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，著力發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。要以物理知識(shí)原有的形成過(guò)程作為設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的依據(jù)，架起核心素養(yǎng)與教學(xué)實(shí)踐連接的橋梁。通過(guò)“做中學(xué)”帶領(lǐng)學(xué)生一起回溯概念定義的過(guò)程，親歷規(guī)律探究的過(guò)程，體驗(yàn)問(wèn)題解決的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)物理知識(shí)傳授與核心素養(yǎng)發(fā)展的深度融合。（此文為煙臺(tái)市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度專(zhuān)項(xiàng)課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)優(yōu)化初中物理課程結(jié)構(gòu)的策略研究”研究成果。課題批準(zhǔn)號(hào)：YJKCZX135063）[1]教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn) - 中華人民共和國(guó)教育部政府門(mén)戶(hù)網(wǎng)站 http://www.moe.gov.cn/srcsite/A06/s3321/201911/t20191128_409958.html[2]韋鈺.十年“做中學(xué)”為了說(shuō)明什么[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2012.[3][4][5]義務(wù)教育教科書(shū)物理（五·四學(xué)制）[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2012.[6]物理實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告冊(cè)[M].濟(jì)南：山東科技出版社，2012.[7]中華人民共和國(guó)教育部，義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民教育出版社，2012.[8]物理實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告冊(cè)[M].濟(jì)南：山東科技出版社，2013.[9]丁玉祥.學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的意義、價(jià)值與實(shí)踐路徑[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2019（5）3-6.[10]鄭青岳.鄭青岳科學(xué)教育講演錄[M].浙江：浙江教育出版社，2015.[11]潘書(shū)朋.學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：初中物理課堂上的“真學(xué)習(xí)”[J].新課程評(píng)論，2020（5）88-95.（說(shuō)明：2020.09所撰寫(xiě)的《做中學(xué)：加強(qiáng)和改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的行動(dòng)研究 》發(fā)表于“物理教學(xué)探討”。）
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