基于深度學(xué)習(xí)的初中物理實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)培育策略

楊小春

摘 要：隨著初中物理核心素養(yǎng)由“概括理解”“實(shí)驗(yàn)探究”“實(shí)踐應(yīng)用”“求實(shí)創(chuàng)新”四個(gè)方面構(gòu)成的提出，在物理學(xué)科教學(xué)中，如何使素養(yǎng)培育“落地生根”，是當(dāng)前物理學(xué)科教學(xué)重點(diǎn)關(guān)注的話題。而深度學(xué)習(xí)的應(yīng)運(yùn)而生，如同“及時(shí)雨”一般。本文在厘清深度學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)的關(guān)系下，重點(diǎn)探尋以開展實(shí)驗(yàn)探究為載體，提煉有效的素養(yǎng)培育策略，使得學(xué)習(xí)者從表層學(xué)習(xí)走向深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí); 初中物理; 研究性學(xué)習(xí); 實(shí)施路徑

中圖分類號(hào)：G633.7 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2019）07-022-001

2016年國家正式對(duì)外發(fā)布了《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，其明確“培養(yǎng)全面發(fā)展的人”是育人核心目標(biāo)。而核心素養(yǎng)落地生根的重要載體便成了學(xué)科教學(xué)的重要任務(wù)。

一、物理課堂深度學(xué)習(xí)的基本內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)是核心素養(yǎng)培育與發(fā)展的基本途徑，是我國課程教學(xué)改革走向深入的必需。物理課堂中的“深度學(xué)習(xí)”更多的指向：一是深入對(duì)物理核心概念和基本規(guī)律有正確認(rèn)知的基礎(chǔ)上知道合理的轉(zhuǎn)化，在物理知識(shí)深度學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出較出色的能力;二是通過深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究與實(shí)踐應(yīng)用的能力，以此提高學(xué)生的思維方法和思維品質(zhì)。

二、實(shí)驗(yàn)探究與深度學(xué)習(xí)聯(lián)系

“實(shí)驗(yàn)探究”是指學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究過程中表現(xiàn)出的能力，包括“問題與猜想”“設(shè)計(jì)與操作”“證據(jù)與論證”等。為培育此方面的物理學(xué)科素養(yǎng)，就需要物理教師在教學(xué)實(shí)踐中嘗試保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己感興趣的話題進(jìn)行深入探究。讓學(xué)生深度的把握知識(shí)的本質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)中積極參與思辨，變被動(dòng)為主動(dòng)，不斷的探究，勇于求實(shí)創(chuàng)新，培養(yǎng)質(zhì)疑和實(shí)證、知識(shí)遷移能方面的能力，促進(jìn)物理學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成。

三、深度學(xué)習(xí)下實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)培育策略

深度學(xué)習(xí)下的初中物理研究性學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)是通過研究，促進(jìn)學(xué)生從知識(shí)本位學(xué)習(xí)到知識(shí)的本質(zhì)學(xué)習(xí)過程，實(shí)際上也是一種在最近發(fā)展區(qū)的學(xué)習(xí)過程。

1.提高演示實(shí)驗(yàn)的“可信度”

初中物理演示實(shí)驗(yàn)的“可信度”是踐行深度學(xué)習(xí)的根本前提。比如利用托里拆利實(shí)驗(yàn)，需要用到水銀，而學(xué)生接觸水銀不太安全，所以不適合做學(xué)生實(shí)驗(yàn)。有的實(shí)驗(yàn)屬于現(xiàn)象篇，沒有太多探究價(jià)值，屬于一目了然之類的實(shí)驗(yàn)，比如聲音是由于物理振動(dòng)產(chǎn)生的。學(xué)生通過摸喉結(jié)、“聽”桌面的聲音來感覺聲音是由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的。在進(jìn)行“聲音是由于物理振動(dòng)產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)”會(huì)啟發(fā)學(xué)生應(yīng)該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能證明聲音是由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的？使實(shí)驗(yàn)探究從淺層學(xué)習(xí)走向深度習(xí)得的過程。

2.拓展實(shí)驗(yàn)的研究內(nèi)容

教材中很多物理實(shí)驗(yàn)都是為了某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而這些實(shí)驗(yàn)本身的研究價(jià)值很大，通過對(duì)這些實(shí)驗(yàn)的深入探究，可以提高學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)水平。在“直線運(yùn)動(dòng)”一課中有“研究氣泡的直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”，在一個(gè)兩端封口的玻璃管中裝滿水，并留一點(diǎn)空隙。當(dāng)玻璃管略微傾斜的時(shí)候，分別記錄運(yùn)動(dòng)距離及時(shí)間，從而研究氣泡在玻璃管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。學(xué)生得出數(shù)據(jù)后進(jìn)行計(jì)算，一方面對(duì)速度的計(jì)算進(jìn)行強(qiáng)化，另一方面也發(fā)現(xiàn)在氣泡運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，后續(xù)的運(yùn)動(dòng)幾乎可以看成是勻速直線運(yùn)動(dòng)。研究到這里本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)幾乎就已經(jīng)結(jié)束。但是筆者提出請(qǐng)同學(xué)們思考一個(gè)問題，為什么同學(xué)們實(shí)驗(yàn)得出來的勻速運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)不一樣？影響勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小的因素有哪些？本來看似“完美收官”的課堂又激起了千層浪，有的當(dāng)時(shí)就開始研究玻璃管的傾斜角度對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)速度的影響，有的比較氣泡大小對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)速度的影響，有的學(xué)生課后翻閱資料學(xué)習(xí)液體的粘滯系數(shù)相關(guān)知識(shí)，試圖建立一個(gè)物理模型來歸納所有現(xiàn)象。這樣的課堂學(xué)生的收獲遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)設(shè)，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情也高漲。

3.鼓勵(lì)質(zhì)疑刨根問底

在“實(shí)驗(yàn)研究”的初中物理核心素養(yǎng)中明確提出，問題與猜想是指向“實(shí)驗(yàn)研究”素養(yǎng)提升的重要學(xué)科關(guān)鍵能力之一。在學(xué)習(xí)密度知識(shí)的時(shí)候，關(guān)于阿基米德測皇冠的故事一直廣為傳頌。敘古拉國王艾希羅交給金匠一塊黃金，讓他做一頂王冠。王冠做成后，國王拿在手里覺得有點(diǎn)輕。他懷疑金匠摻了假，但是皇冠確實(shí)與原來的金塊一樣重。阿基米德由澡盆溢水找到了解決王冠問題的辦法：相同質(zhì)量的相同物質(zhì)泡在水里，溢出的水的體積應(yīng)該相同。如果把王冠放到水里，溢出的水的體積應(yīng)該與相同質(zhì)量的金塊的體積相同，否則王冠里肯定摻有假?？墒且粋€(gè)摻了銀的皇冠與純金皇冠體積到底相差多少？放在一個(gè)可以讓皇冠浸沒的盆中，水位可以影響多少？以當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)能否達(dá)到這樣一個(gè)精度確實(shí)會(huì)引起人的質(zhì)疑，根據(jù)學(xué)生查找數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得出：1000g純金的體積是51.81cm3摻了300g銀的皇冠體積為64.57cm3，兩者浸沒在400cm2的桶中使水面上升的高度相差0.0319cm，以當(dāng)時(shí)的技術(shù)0.3mm的高度差能不能精確的判斷？盡管由于史料記載不完整，無法還原歷史真相，但是學(xué)生的這種質(zhì)疑精神非常值得學(xué)習(xí)，在質(zhì)疑過程中對(duì)密度知識(shí)的理解也更加深刻。

4.甄選課題自主研究

“設(shè)計(jì)與操作”是初中物理“實(shí)驗(yàn)探究”的物理學(xué)科關(guān)鍵能力之一。在實(shí)際的研究行為學(xué)習(xí)中，學(xué)生能依據(jù)物理的原理，應(yīng)用科學(xué)方法甄選主題，進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提升此方面的能力。如在學(xué)習(xí)導(dǎo)體的電阻與溫度有關(guān)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，講到普通的白熾燈為什么在剛開燈的時(shí)候容易燒斷，那是因?yàn)閯傞_燈的時(shí)候燈絲的溫度比較低，電阻比較小，電流比較大，所以燈絲容易燒斷。一個(gè)學(xué)生受到啟發(fā)，發(fā)明了一個(gè)電燈保鏢，其實(shí)就是白熾燈串聯(lián)一個(gè)電阻，當(dāng)電路接通后0.1秒馬上用時(shí)間繼電器把串聯(lián)的電阻局部短路，白熾燈就可以獨(dú)立接入電路正常工作。這樣很好地解決了開燈的時(shí)候由于電流過大而燒斷燈絲的問題。

深度學(xué)習(xí)，使初中物理學(xué)科素養(yǎng)的培育從零散走向整合，從被動(dòng)走向主動(dòng)，從淺層的學(xué)習(xí)走向深度的探究習(xí)得。通過深度學(xué)習(xí)，不斷培養(yǎng)學(xué)生概括理解、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)踐運(yùn)用、求實(shí)創(chuàng)新素養(yǎng)下的各個(gè)關(guān)鍵能力，在物理學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)化中提升學(xué)科特征的品質(zhì)，讓學(xué)生具備良好的思維品質(zhì)、掌握科學(xué)探究的方法、形成正確的物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

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