自主•自创•自演：指向核心素养教学的一种路径

[摘 要] “三自式物理教学”就是在物理教学中，依据教学目标和内容的需要，师生充分挖掘日常生活中可利用的资源，设计为承载知识、表征知识、体验知识的创新实验，将学生的自主学习、自主创新实验设计、自己操作演示讲解有机地结合为整体的一种实验教学方式。其改变了传统的教学方式、强化了物理实验教学，是指向核心素养的最佳路径，具有丰富性、实践性、合作性、灵活性、自主性的特征。实现“三自式物理教学”的主要思想就是物理教学问题转化为物理实验问题，物理实验问题再转化为物理实验创新。

[关键词] 核心素养;自创性实验;自主学习;自主创新;自我操作

[中图分类号] G642.4  [文献标识码] A  [文章编号] 1005-4634（2022）04-0077-08

0 引言

作为我国基础教育顶层设计的“核心素养”，具有整体性、综合性和系统连贯性等特点[1]，因此要想通过课堂教学真正有效地落实在学生身上，对每位一线学科教师来说都是一个不小的挑战！这是因为学科教师对“核心素养”所指的终身发展和社会发展所需要的“必备品格”和“关键能力”等深感抽象，即使与物理学科结合所得到的物理学科的核心素养：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任，也不像以往所传授的具体知识点和三维目标那样明确可操作。当前，对核心素养教学开展研究，多数学者都聚焦于内涵与价值的深入探讨，其成果有助于理念的普及和观念的更新，但不接地气，对物理课堂教学实践的指导价值还不高。为了把核心素养教育落实到具体的课堂教学中，实现一种可操作的教学路径，笔者对2014年获得的国家级教学成果二等奖的“基于自创性实验的物理教学研究”加以探索、深化、升华，实施了“自主·自创·自演：指向核心素养教学的一种路径”（以下简称“三自式物理教学”），并在实际教学中进行了检验、改进、完善，形成了独特的教学形式和风格。现叙述如下，以期各位同仁的指正。

1 三自式物理教学的内涵

“三自式物理教学”是笔者近20年系列递进研究逐渐发展形成的认识： 2002年，认识到生活用品不仅是简单地实验代替，而是物理课程资源的丰富;2010年，认识到挖掘生活用品不是简单地丰富自制教具，而是生活趣味化的教学;2015年，认识到“自创性实验”不是教具贫乏的权宜之计，而是实验教学创新的需求;2019年，认识到自创性实验不是单一的实验创新行为，而是有特色的指向核心素养的物理教学。

1.1 主要概念的界定

所谓的“三自式物理教学”就是在物理教学中，依据教学目标和内容的需要，师生充分挖掘日常生活中可利用的资源，设计为承载知识、表征知识、体验知识的创新实验，将学生的自主学习、自主创新实验设计、自己操作演示讲解有机地结合为整体的一种实验教学方式。

（1）学生自主学习知识（简称“自主”）。自主学习能力是学生获取知识、发展自我、最终成功的关键能力之一。学生自主学习体现在学生的主体性、能动性、自为性。在教学中，教师要尊重学生的主体性，发挥能动性，鼓励自为性。其策略是以学生喜欢的实验为“诱饵”，以满足动手操作实验为手段，以获得实验操作成功为目标，以感受荣誉感、自豪感、成就感为宗旨。因此，教师要找一些小、易、妙的实验为切入口，感受到物理实验的无穷魅力，引导学生对实验制作、操作、展示产生兴趣，从而培养学生自主学习的能力。因此，自主是基础和前提。

（2）学生自主创新实验（简称“自创”）。学生自主创新实验，也简称为“自创性实验”。“自创性实验”是从发明的创新性角度创设的新概念，它对应的实验，称为已有的实验。自创性实验是指以学生在现实生活中接触到的生活资源为基础，运用创新思维、创新材料、创新技术，使之成为教师教学和学生学习需要的学习内容的载体、解决问题的工具、指向思维的方法。它能呈现和体验知识的产生、发展、结果，其形式包含实验设计、实验装置、实验组合等。其创新程度有对实验的模仿、代替、优化、改进、创新。在教师指导下根据学习内容，通过自主学习，以学生个体理解的知识（概念、规律、事实）为出发点，依据相关的创新思维和以往自制实验作品的经验，设计出结构巧妙、取材方便、现象直观、操作简捷、效果明显的自主创新性实验。因此，自创是核心和关键。

（3）学生自己操作演示（简称“自演”）。学生对自创性实验的操作和讲解，是学生经历、体验、内化的过程，还能促发学生的比较、判断、归纳等思维活动。演示讲解的交流、评估、建议，会使同学之间在学习上相互促进、在情感上相互交流、思维上相互碰撞。因此，自演是方法和过程。

可见，“自主”“自创”“自演”，三者相互依存、相互支撑、相互促进，构成一个和谐有机的共同体。

1.2 三自式物理教学的特征

“三自式物理教学”以给予学生一种真实而熟悉的实验为情境、内容、载体、媒介、工具、活动等，学生物理知识的学习真正回归到个体经历、证据说理、操作趣味中，使学生经历体验、收获经验、内化于己，从而丰富认知结构，培养能力，提升素养。

（1）操作上具有自主性。“三自式物理教学”依据教学目标和内容，学生主动用心设计和动手制作趣味性实验、结构巧妙实验、现象美妙实验、操作惊险实验、现象差异实验等，从而使学生能积极主动地自主学习、自主创新设计实验、自我演示讲解，学生之间进行评价交流，不仅在实验教学中体会到快乐的学习，还能让学生成为学习的主人，深入学习和理解知识。

（2）经历上具有实践性。“三自式物理教学”充分重视学生的主体地位，让学生自主学习、自主创新、自主操作演示，根据学习内容和课型，将学习内容融合在学生比较喜欢的游戏活动、魔术表演、实验竞赛等不同的教学实践活动中，使学生学习知识的过程成为一件快乐的实践体验，在学生“自主”“自创”“自演”的实践中，培养学生欣赏实验、崇拜实验、创新实验的科学品质。

（3）任务上具有合作性。在教师的学法指导下，学生基本上能够“自主”掌握基础知识。但作为核心的“自创”，个体一般很难独立完成，需要学生之间的思维碰撞、头脑风暴、引导启发等才能得以实现，甚至有的自创性实验需要学生、教师、家长参与合作才能完成。这是因为自创性实验从学生认知的角度来说是发生、发展、创新、超越。因此，只有合作学习才使学生们在设计思维上相互启发，在制作技能上相互补充，在需要的资源上相互共享。合作“自创”不仅能突破个体思维上的狭隘，而且能培养学生在完成一个任务时求同存异的团队合作精神。

（4）应用上具有灵活性。“三自式物理教学”中，“自主”“自创”是学生在教师指导下，前期自主学习的个体经历和体验，是为了实现学生在课堂上“自演”所做的充分准备。而学生的“自演”在引入新课、问题表征、假说验证、规律探索、获得事实等各个环节中都可以进行操作应用。教师根据不同的课型和教学过程需要，随时可以嵌入到各种教学模式、教学方法、教学环节中，因此在应用上具有灵活性。

（5）资源上具有丰富性。“三自式物理教学”中实验创新设计和制作，需要一定的物质基础和创造性劳动。从学生的认知心理和熟悉材料的角度出发，除了已有的学校实验器材外，教师可以灵活应用常见的生活用品，如玩具、餐具、智能手机等。还可以利用新材料、新技术、新方法，如变色油漆、能记忆的金属、遥控飞机等。丰富的资源可提供学生设计所需要的材料及技术，可满足开发主题式、系列式、参与式、竞赛式等自创性实验的需要。

2 三自式物理教学的价值

“三自式物理教学”是一种新的教学方式，又是学生体验学习形成经验和理解内化的过程，还是落实核心素养的一种有效路径。

2.1 “三自式物理教学”改变了传统的教学方式

（1）教学方式新颖。“三自式物理教学”通过学生“自主”“自创”“自演”获得基础知识、基本技能、基本经历、基本经验，从而促进对物理知识的认知和理解。这种教学有助于转变传统意义上的机械教学方式，满足教师和学生的个性需求，从而实现物理教学回归到人类探寻自然规律的朴素的实践中，让学生在可视化、操作化、体验化的教学中轻松愉快地学习，提高学生的学习效果。它改变了传统的教师讲、学生听的传统教学方式，让学生在“做中学”“玩中学”，真正体现了知识寓于生活中，实现杜威的“教育即生活”和陶行知的“教学做合一”的教育思想。可见，“三自式物理教学”在落实课程标准中所提倡的科学探究和改变学生的学习行为方式以及优化教师教学行为方式上，具有得天独厚的优势。

（2）符合学生认知的逻辑规律。布鲁纳的认知表征理论，把认知表征分为动作表征、图象表征和符号表征三种，动作表征通过动作反应（做实验、实践活动）表征理解，图象表征通过表象反应（物理图景、想象、图画）表征理解，而符号表征则是通过个体行为（语言、说、写）表征理解。在“三自式物理教学”中，学生通过具体的实践（实验操作）经历、生成实验表象（观察的现象和数据）、形成文字表征（实验结论和评价），从而对知识进行内化，顺利实现“从动作表征经图象表征而达到符号表征”的三重表征，也完成了从形象思维过渡到抽象思维的发展，实现了从实践到理论的认识升华。从学生熟悉的生活情境和感兴趣的事物出发，从身边问题的解决过程中理解物理知识，体会到物理问题就在自己身边，感受到物理学习是有趣、有用、好玩的。可见，妙在于“源于生活，但高于生活”，从而实现“求真”的体验、“至善”的追求、“臻美”的熏陶。

2.2 “三自式物理教学”强化了物理实验教学

教育部发布《关于加强和改进中小学实验教学的意见》（教基〔2019〕16号）指出：“在基础教学中重视实验教学，实现切实扭转忽视实验教学的倾向;丰富内容，改进方式;强化学生实践操作、情境体验、探索求知，培育学生的兴趣爱好、创新精神、科学素养和意志品质。” “三自式物理教学”有助于该文件在教学层面的落实。

（1）挖掘开发实验课程资源。实验是建立在具体的可操作的实物装置之上的，因此开发和挖掘实验课程资源是实验教学的基础和保障。然而课本中的实验和实验室配套的实验器材缺乏新鲜感、面窄、量少，教师又忽视组织学生对身边生活环境的观察，没有科学而有效地利用低成本、高智慧的生活实验资源。因此，应根据授课内容创新理论，将生活资源开发用于自创性实验，来充实课程资源。教师可以把生活中的废旧物品加以收集、整理，并分门别类地存放在生活化课程资源库里：宜收集到的材料少存，如塑料饮料瓶;少见的材料及时收集起来，如记忆金属丝（儿童玩具上有），并将这些材料设计成自创性实验的资源。教师从学生的生活经验和已有的生活背景出发，把教学知识点与学生的生活相联系，开发有个性、特色、好玩的自创性实验。自创性实验的方法有10种：添加必要因素、减少繁杂、简化实验、替代策略、创新实验、微型化实验、对比实验现象、改变实验因素、组合优化、增加可见度[2]。

（2）开展丰富多彩的实验活动。“三自式实验教学”将抽象的知识具体化、将学术的知识直观化、将文字的知识实践化。这样不但改变了传统的教与学的方式，而且有利于调动学生非智力因素以及体验知识意义建构，最大限度地彰显学生的主体地位，充分发挥学生的主动性，使学习在实验活动中潜移默化地习得。由于“三自式物理教学”不受课本的限制，因此教师可以自由地进行主题类实验、延伸类实验、拓展性实验，或表演性实验、竞赛性实验、玩具类比赛等。

（3）有效提高学生的实验能力。物理实验能力的习得是学生核心素养所培养的关键能力之一。“物理实验能力包括实验观察能力、实验思维能力、实验操作能力。”[3]“物理思维与物理技能的存在方式是主观的，是内在的，其教育方式要靠训练，传授的方式常常无效。”[1]自主、自创、自演的物理教学，给学生提供了更多个体实践操作的机会。学生通过具体操作的体验、感悟、接受、归纳、迁移来习得和提高实验能力。