遥望

   建立一个自己的家庭实验室

——教科版初中《物理》对物理实验的探索

● 刘锋 王*

中学物理教学中存在一个极为普遍的问题：当学生结束学习时，往往只形成对知识肤浅的理解，这虽够他们去应付测验，但学生由于不能深刻地理解知识，因而不能将其应用到不熟悉的环境中去，像这种缺乏迁移能力的知识就是通常所谓的“惰性知识”。

怎样摆脱“惰性知识”？这是当今物理教学的一大难题，也是新课程物理教学改革必须关注的重要问题。教科版初中《物理》在编写中倡导建立“家庭实验室”，推广“边学边实验”的教学模式，是一项有益的尝试。

一、做中学，基于建构主义的思考

建构主义的知识观认为，知识本身是知识结构的产物，只有基于一定的知识结构，才能通过“同化”、“顺应”等过程，获得新知识。新知识是个体的认知结构在内在动力机制的调控下不断建构的结果。所以，对于物理实验，学生不是先学会了才能去做，应该“做中学”，即在真实情境中解决真实问题，这是一种“认知学徒式教学”。“做”可给学生提供“经验”，促使学生在经验中提出“问题”，形成进一步探究的动力，建立科学的物理概念和规律，实现有意义的主动学习。所以，新知识的获得“唯有通过实际的经验和亲身的活动”，这是“做中学”的理论基础，也是摆脱“惰性知识”的有效途径。

物理学是实验科学，物理是“做”出来的。物理概念、定理的得出无不来自于实验。就知识形态而言，初中物理多为形象知识。所以，初中学生对物理学的认识很重要的依赖于实验观察和操作。只是被动地听教师讲解，旁观演示，是物理难学的根本原因。解决这个问题的有效方式是学生亲自动手探究，使学生的内部认知、外部操作以及信息加工活动有机结合，获得其他方法无法替代的直接经验。可见，提倡“做中学”，是物理教学的学科要求。

“ 做中学” 既是一种教育思想， 也是一种体现了科学家工作方式的教学模式和学习形式。学生通过动手实验，能够理解物理概念和规律的建立与实验的关系，学生在看清物理现象的基础上，可以逐步领会科学家是如何通过物理实验获得物理事实，进而得出概念和规律的。通过“ 做中学”， 学生会逐步掌握物理学习和研究的基本方法，这也是当代“学会学习”、“学会创造”的思想体现。

二、家庭实验室，创设建构式学习环境

动手操作是“做中学”活动中的一个重要环节。实验仪器和材料问题的解决是动手操作的关键，也是开展“做中学”的最大障碍。在分析了一些发达国家科学教育改革的经验、结合中国国情的基础上，教科版初中《物理》提出了“家庭实验室”的概念，并将“家庭实验室”作为教科书的重要组成部分。图一 教科书中倡导建立“家庭实验室”

 什么是“家庭实验室”？在教师的指导下，学生可以在家、在学校收集一些小石子、铁钉、螺母、饮料瓶等生活中的物品作为实验材料，再配备（自制、购买或借用）一些最基本的测量仪表和装置，如电流表、温度计等，就组成了一个广义的“家庭实验室”。为了帮助学生更方便地建立“家庭实验室”，我们还将一些工具性器材，如电流表、电压表、温度计、测力计、天平以及各种透镜进行简化，为学生设计了携带方便的“微型物理实验室”。多年的课题实验表明，建立学生自己的“家庭实验室”，是一个可操作的有效方式。

“家庭实验室”是学生自己的“实验包”，是学生探究的“资源包”，它可以是“微型物理实验室”，它所囊括的东西可以是收集的生活物品，也可以是自制的教具和玩具，还可以是家庭里的冰箱、杆秤、体温表等，甚至是网络科技馆和虚拟实验室。总之，这是一个开放的、广义的“实验室”。有了这样的实验室，学生不仅能在家做实验，更重要的是在课堂教学中也能开展“做中学”活动。

“家庭实验室”与学校实验室，在本质上有许多共同之处。但是，其形式、内容和功能又不尽相同。学校实验室是标准化的实验室，一般用于比较规范的学生实验，使用标准的实验仪器，通过严格、规范的操作训练，对培养学生的实验技能、实验修养和科学态度等，具有重要作用。

学生的“家庭实验室”具有开放、灵活的特点，体现了学生的个性，更适合于“做中学”，边学边实验。“家庭实验室”主要是为学生创造一个形成感性认识的真实物理环境，学生动手操作，独立思考，建立物理概念、探索物理规律。同时，“家庭实验室”倡导思维的开放性，能突破学生的思维定式，有效地培养学生的创新精神。在教科版初中物理教科书中，有一系列利用“家庭实验室”进行操作的实验。如在八年级上册的光学部分，学生通过两片不同焦距的凸透镜自由组合，“发明”了望远镜和显微镜，使学生感受到“好玩”的物理学；另外，利用牙膏盒、纸片和凸透镜设计了照相机系列：自制针孔照相机、自制带透镜的照相机、自制投影仪、眼睛模型等，使学生在“玩”的过程中对光的应用形成了系统认识。在九年级的电学部分，通过小台灯系列：自制小台灯、改造后的小台灯、制作亮度连续变化的小台灯、测量小台灯的电功率等实验，使学生认识了电路、电阻、滑动变阻器、电功率等概念。

总之，“家庭实验室”为学生创设了一个建构式的学习环境。在这个环境中，学生可以利用各种工具和信息资源进行自由探索和自主学习。

三、边学边实验，基于家庭实验室的教学模式

对于学生来说，不需要老师告诉他们什么叫串联和并联，他们需要的是去尝试两只灯泡和电池怎样连接可以发光。也就是说，教学应该有一个重要任务：那就是把孩子们带入现实世界亲自动手，带他们到真实的能够产生问题的实验情境中去，边学边实验。“边学边实验”是指学生在教师的指导下，围绕一定的主题通过实验探究来获得知识的教学模式，是“做中学”思想在课堂教学中的具体体现。“家庭实验室”为“边学边实验”教学模式提供了牢固的物质基础。“边学边实验”教学模式具有以下几个特点：1.“边学边实验”是创设建构式学习情境的有效方式认知科学的研究发现，知识只有在真实情境中建构与运用才能被完全理解，它必须而且只能通过一系列问题情境在解决实践中逐步形成。在基于“家庭实验室”的丰富多彩的实验教学中，学生几乎每节课都能亲自动手，在真实物理环境中进行实验探究，有利于概念、规律的形成。

例如，教科版初中物理教科书对“磁体周围有什么”一课的设计，就利用家庭实验室中的磁铁、磁针、铁屑进行了一系列的探究：（1）实验：从磁极相互作用的实验，引出磁场的概念；（2）动手做：用一个磁针探究磁体周围的磁场，并通过动手画磁针指向，认识磁场中某点磁场的方向性；（3）演示：利用铁屑观察磁体周围磁场的平面分布，形成磁感线的概念；（4）多媒体展示：应用计算机画出立体的磁感线示意图，感受磁场的三维分布。这一系列的探究活动，可使学生对磁场逐渐形成较全面的认识。

此外， 学习过程是在动力机制的作用下进行的。边学边实验，符合青少年的心理特点，寓学于玩，能不断激发学生的学习兴趣，并促使兴趣转化为毅力，有助于形成学生持久的学习积极性，形成对学习情境与过程的良好情绪体验，从而形成强烈的学习动机和乐学善学的学习态度。“兴趣是最好的老师”，有了兴趣，还有什么学不好?

2.“边学边实验”是“以学生为中心”进行教学的有效途径

给每个学生提供动手、动脑、表现及成功的机会，充分发挥学生的主体作用，是初中物理教学改革的重要方面。“边学边实验”是教学中发挥学生主体性和教师主导作用的一个很好的途径。“家庭实验室”为学生进行个性化探究提供了机会，学生亲自动手，更好地调动了学生的主动性。学生独立实验，教师的主导性转化为对实验的间接引导；学生课下自由探究，教师的主导性则转化为对学习过程的检查和评鉴。总之，“家庭实验室”的建立，势必对初中物理教学产生较大影响。

3.“边学边实验”体现了因材施教的原则学生利用“家庭实验室”自主探究，可以自定学习步调，实验现象观察不清楚时，可以反复做几次。同样，领悟较快的学生由于自定学习步调，思维可充分展开，对实验现象研究可更多一点、更深一点。可见，以“家庭实验室”为基础的“边学边实验”，可使教学之统一要求与因材施教完美结合。例如，教科版初中物理教科书在“欧姆定律”的实验探究中，领悟较快的学生除探究了固定电阻的电压与电流的关系外，还可以进一步探究小灯泡、小电机的电压与电流的关系。

4.“边学边实验”促使教学过程最优化巴班斯基的教学理论认为，教学过程最优化的标准是：(l) 效果；(2) 费用。建立“家庭实验室”，进行“边学边实验”，可使课堂教学处于低容量、高密度思维的组织形式。实验可以作为新课的设疑导学，起到激发兴趣的作用；也可以安排在教学过程中，用来建立物理概念及得出物理规律；还可以安排在课后作业中，起到复习、巩固的作用，形式多样。学生动手探究，“做中学”，可极大延长学生在课堂上的有意注意时间，促进大脑对各感官传输的信息进行综合分析，从而提高课堂教学的思维效率。同时，学生接受形象知识的速度和

能力，应强于对抽象知识的接受。因此，以实验为基础展开教学，一节课内运用新概念、基本规律等知识很少，易于各种程度的学生都能获得较大收益，特别是对“学困生”有很好的激励作用，从而取得学习的高“效果”、教学的低“费用”。

四、倡议：请建立一个自己的家庭实验室

以实验为基础展开物理教学，突出学生“做中学”的科学教育理念，让学生在探究的过程中有动手的机会，对科学探究能力的培养乃至科学素养的形成都具有十分重要的意义。所以，初中物理的教学活动应该是由一系列的实验活动组成，这就要求学生改变传统的学习方法，边学边实验。但是，学生不可能每节课都到实验室学习，更不可能每人单独使用一套仪器。为了能更好地学习物理，我们向学生们倡议：请建立一个自己的“家庭实验室”！

（责任编辑 池春燕）