十一学校——学生初学物理常见问题及应对
新学年伊始，刚接手的直升初二的同学中有很多科学爱好者找我分享了他们看到或听到的各种新颖的实验或发现，从可乐火箭到等离子球，从LED到天体运动，从量子效应到相对论……聊天中可以感受到他们对科学有着广泛的涉猎和浓厚的兴趣，我也为他们的“无所不知”所折服。不过，随着教学的展开和聊天的深入，他们的“科学光环”之下也暴露出来了几类共性问题。为了解决这些问题，我们分析原因，探求根本，对症下药。
问题一
现象：动脑动口不动手。
分析：这一类孩子思维敏捷，积极进取，课下付出也不少，通过自学和课外班超前学习掌握了很多知识，遇到问题时也爱积极讨论，但就是不屑于动手实验。这样的孩子理论部分比较强，但遇上生活实践类问题就犯难了。例如，在分析为什么测量刚从冰柜取出的冰温度在0℃以上时，他们会列出能想到的各种可能，包括温度计误差，冰箱坏了等各种假设。但当需要给出最可能的一个原因时，他们却很纠结，不知取舍。换言之，他们认为科学就是思考，而这样的科学还停留在纸面上，缺乏重要的实践。
疗法：开展实验竞赛，即给定一些实验原理简单但操作要求高的竞答课题，引导他们通过亲身实践体会到诸多非理想条件引发的问题。例如在学习密度时，我们抛出了悬赏课题“学校梧桐树叶的含水量是多少”。这个课题基本原理几乎人人知道，但如何利用实验室器材（量筒最小分度1mL）得出结果却对实验方案的可操作性要求较高。方案不严密带来的些许误差可能足以让实验彻底失败。因而他们在实验中需要耐心摸索。看似近在咫尺，唾手可得，却峰回路转，可望而不可及。经过多番打磨，他们对实验和理论的关系也会有更多的体会。下图是三组学生给出的不同的方案，分别用了密度法（成本低速度快但实验精度要求最高）、纸张吸水（易操作但耗时长）和热烘（准度高但成本高）。
问题二
现象：重现象轻思考。
分析：有一类学生在聊天中会以这样的问题开始：“老师，你听说过……吗？”或“老师，你知道……会怎样吗？”然后就会兴致勃勃地描述华丽丽的实验现象。这类学生多是男生，他们对科学兴趣浓厚，只不过，他们的兴趣还停留在或惊艳或震撼的实验现象上，至于背后的原因，他们并不关心。例如有同学曾激动地向我介绍可乐火箭如何带人升空，但当被问及背后原理时，他却只能答道“我也不知道，反正把人直接顶起来了”。还有一次，一位同学带来了等离子水晶球，让我和同学们一起体验这个球如何近距离让手机功能紊乱。但当被问到原理时，仍然是“不清楚”。
疗法：大多数情况下，这类孩子所“推销”的实验现象并非是自己动手所得，而往往是通过他人演示或视频获得，因而更容易只关注现象本身，缺乏进一步思考的动力。我们应对的方案是改造传统实验，推陈出新，让学生有更多亲手完成“新”实验的机会，先利用这类学生的猎奇心理来关注实验本身，然后通过实验中的细节设问，引导学生逻辑清晰的递进式思考。例如传统的碘升华演示实验，实验器材刚拿出来学生就都能猜出实验现象和结论来了，这样的实验不能引起学生的关注，也自然失去了价值。后来，我们将实验的关注点转向后期碘的凝华。将充满紫色碘蒸气的玻璃锤放在不同材质上，如空气、铁块、桌面等，然后改变接触面的位置，让学生预测凝华发生的位置。接着再引导他们完成实验，对照自己的预测逐个分析原因，最后再完成综合。这里面就将重力、导热性等因素纳入进来，增加了预测的难度，能够激发学生的挑战欲望。完成对比实验再分析结果时，只要简单逻辑推理，就能层层递进。难度不大，又能让他们获得思考推理的成就感。下图是学生和老师合作示范选择不同接触面材质。
问题三
现象：重结论轻过程。
分析：这一类学生中女生居多。他们自主学习时在书上做了细致的笔记，尤其实验结论必会重点关注。比如书上有关于冰盐的科学DIY实验，给出了现象，要求分析原因。但一些来答疑的学生既不知道这个实验如何操作，也不知道具体有哪些现象，他们只想知道答案是什么。又如一提到干冰升华，他们会条件反射式的回答白雾不是二氧化碳而是小水珠。但这个结论是如何推理出的，他们也说不清楚。换言之，他们误把结论性的知识当成了科学。
疗法：这一类孩子同上一类孩子一样，也不关注过程。但他们不乏学习的动力，只是缺少合适的方法。我们应对的方案是设计开放式实验，不预设实验结论，让学生根据自己的观察推理获得相应结论。例如在干冰升华的实验中，我们从二氧化碳灭火器里取出干冰分发给学生，让学生通过观察和分析，得出“自定义结论”。在实验中的关注点不一样，结论自然也会各不相同，当这类学生失去了参考模板，就只能参与到观察和分析的过程中去。评价时，对于这类学生，哪怕结论错误，只要言之有理能够自圆其说，均可得分。下图是干冰的升华实验和在干冰上种冰球的尝试。
以上就是我们最近一段时间的尝试和小结。科学是相通的，相信其他学科也遇到过类似的问题，我们真诚地希望能获得更多的指导和建议。
