初中物理實驗教學(xué)中促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的策略

施海霞

[摘要]深度學(xué)習(xí)是一種接近智慧內(nèi)核和知識本質(zhì)的學(xué)習(xí)方式。文章以“深度學(xué)習(xí)”理論為指導(dǎo)，探究基于深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略。初中物理實驗教學(xué)應(yīng)以生為本，充分利用“深度學(xué)習(xí)”理論，還原生活原型，鼓勵學(xué)生在課堂上多試驗、多探究、多思考，并將“前知識”和“潛知識”有機結(jié)合起來，促使學(xué)生親身體驗感知，只有這樣，才能不斷提高學(xué)生解決實際問題的能力，才能不斷提高初中生的物理核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]深度學(xué)習(xí);物理實驗;策略

[中圖分類號]G633.7 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）12-0050-02

受中考指揮棒的影響，初中物理實驗課堂往往存在以講代做、以看代做的現(xiàn)象，顯然這種方式不利于學(xué)生深度學(xué)習(xí)，并且，隨著時間的推移，原本內(nèi)容豐富、趣味性強的實驗課堂會變得死氣沉沉，學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力將大幅度降低，特別是解答一些開放題時，則會顯得束手無策。在一定程度上可以認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)是一種接近智慧內(nèi)核和知識本質(zhì)的學(xué)習(xí)方式，能有效解決上述困惑，讓學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中主動理解和批判接受新知識、新思想，將已學(xué)知識遷移到新的知識情景之中。

一、創(chuàng)設(shè)真實情景，推動學(xué)生深度學(xué)習(xí)

教師應(yīng)摒棄傳統(tǒng)講實驗、看實驗等灌輸知識的教學(xué)方式，主動地創(chuàng)設(shè)情景，讓學(xué)生記起遺忘了的信息，在創(chuàng)設(shè)的情景中自主地參與互動，經(jīng)歷質(zhì)疑、探究、歸納、概括等過程。特別是學(xué)生在進入情景之后，像“為什么會這樣”“如果是這樣，會產(chǎn)生什么效果”等各種原生態(tài)的問題接踵而至。這類問題的產(chǎn)生，將會促使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動探究心中的疑問，消除疑點，促使學(xué)習(xí)向縱深發(fā)展。

例如，在學(xué)習(xí)歐姆定律時，為了促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)和應(yīng)用所學(xué)知識，筆者創(chuàng)設(shè)了如下問題情境：已知現(xiàn)有2節(jié)電壓為3V的干電池，如何使標(biāo)有“2.5V，0.3A”的小燈泡正常發(fā)光？學(xué)生通過閱讀題于意思，發(fā)現(xiàn)該問題主要是如何解決現(xiàn)有干電池電壓超過小燈泡正常發(fā)光電壓的問題，于是，一部分學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識建議串聯(lián)一個電阻進行分壓，如圖1所示，并通過計算得出該串聯(lián)的電阻為1.67Ω。為了培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，筆者并沒有呈現(xiàn)1.67Ω的電阻，而是呈現(xiàn)了刻度尺、老虎鉗以及阻值為6.8Ω/m的銅絲，要求學(xué)生自己動手制作一個阻值為1.67Ω的電阻，學(xué)生通過計算可知該串聯(lián)銅絲的長度為24.56cm。最后，按照如圖1所示的連接方式連接，但學(xué)生在實際試驗時，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光時的電壓數(shù)值明顯小于2.5V。此時他們會產(chǎn)生疑問，為什么實驗結(jié)果與理想中的實驗數(shù)據(jù)有差異？這樣初步形成信息脈絡(luò)，激發(fā)學(xué)生深度思考。

二、構(gòu)建認(rèn)知聯(lián)系，引發(fā)學(xué)生深度反思

學(xué)生已有的知識經(jīng)驗將會對學(xué)習(xí)產(chǎn)生深遠的影響，有些前概念隨著條件的變化不一定是正確的，并且這些前概念還具有持久性、普遍性、個人性以及頑固性等特征。因此，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，構(gòu)建新舊知識經(jīng)驗之間的聯(lián)系，一方面幫助學(xué)生梳理自身已有的知識，另一方面不斷改造和重建的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而引發(fā)學(xué)生深度反思。

例如，在學(xué)習(xí)電功率的知識時，學(xué)生已經(jīng)在學(xué)習(xí)串并聯(lián)電路中得出了“燈泡的亮度是由電流決定的”結(jié)論，為了引發(fā)學(xué)生思考，及時糾正前概念，筆者首先將“220V 100W”和“220V 40W”的燈泡串聯(lián)，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識回答哪盞燈較亮。學(xué)生根據(jù)已有知識“燈泡的亮度是由電流決定的，線路中的電流大小是一樣的”，從而得出“220V 100W”和“220V 40W”的燈泡一樣亮，但閉合開關(guān)后，卻發(fā)現(xiàn)“220V40W”的燈泡更亮些。然后，筆者又提出如果將上述“220V 100W”的燈泡替換為“220V 200W”的燈泡，許多學(xué)生按照上述邏輯，會認(rèn)為此時還是“220V 40W”的燈泡較亮。但閉合開關(guān)后，卻發(fā)現(xiàn)“220V 200W”的燈泡根本不亮。最后，如果將“220V 100W”和“220V 40W”燈泡并聯(lián)，按照上述串聯(lián)邏輯，學(xué)生認(rèn)為此時應(yīng)該是“220V40W”燈泡較亮，但閉合開關(guān)后，卻發(fā)現(xiàn)“220V 100W”的燈泡較亮。顯然，通過上述三次認(rèn)知沖突對已有“燈泡的亮度是由電流決定的”結(jié)論提出質(zhì)疑，徹底打破了原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而引發(fā)學(xué)生深入分析“決定燈泡亮暗的主要因素”，適時引導(dǎo)啟發(fā)，一步步撥開重重迷霧，幫助學(xué)生形成正確的物理思維方式。

三、應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，引領(lǐng)學(xué)生深度探究

初中物理實驗中的許多概念和規(guī)律抽象性較強，學(xué)生往往難以在較短時間內(nèi)得出正確結(jié)論，而在具體實踐教學(xué)中，由于課時的限制，教師通常以灌輸知識的方式讓學(xué)生理解，這樣會讓學(xué)生不能深刻理解知識的本質(zhì)。因此，為了有效突破實驗中相關(guān)概念和規(guī)律的難點，教師應(yīng)充分利用現(xiàn)代輔助教學(xué)工具，有效凸顯實驗本質(zhì)，積極開展深度學(xué)習(xí)。

例如，在探究“作用力與反作用力之間的關(guān)系”實驗時，如果采用傳統(tǒng)直接拉彈簧秤或者口述的方式表示作用力與反作用力之間的關(guān)系，許多學(xué)生不能正確理解這兩者的本質(zhì)，或者由于彈簧很難控制勻速，致使示數(shù)不相等。如果在具體實驗操作中引人數(shù)字傳感器，如圖2所示，則能很好地讓學(xué)生透過現(xiàn)象看到事物的本質(zhì)規(guī)律，有效凸顯了物理實驗的本質(zhì)。

四、逐步強化實驗成效，促使學(xué)生深度思考

發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是深度探究的核心，在具體教學(xué)實踐中，教師應(yīng)多引導(dǎo)學(xué)生開展探究活動，特別是關(guān)注探究實驗中的每一個意外和差異，并以此為契機，篩選有價值的問題，運用已有的知識和經(jīng)驗建立假說，深度思考產(chǎn)生問題的緣由，通過實驗解釋的方式加以證明，有效培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，同時，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。

例如，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)關(guān)于“大氣壓”的知識時，筆者呈現(xiàn)了裝滿水的燒杯，在上面放置紙片，然后將其反置，要求學(xué)生猜測紙片是否會掉落下來，根據(jù)日常知識，許多學(xué)生回答紙片會掉落。但在具體實驗操作中紙片競沒有掉落，此時學(xué)生產(chǎn)生疑問，紙片為什么不會掉？一部分學(xué)生認(rèn)為紙片是被水吸住了，另一部分學(xué)生認(rèn)為是大氣壓將紙片壓住了，還有一部分學(xué)生認(rèn)為是上述兩種情況共同作用的結(jié)果，那么如何證明自己的猜想？筆者要求學(xué)生自行設(shè)計實驗，認(rèn)為“是水吸住”的學(xué)生，則將其換置成為水吸不住水的材料（如塑料）進行探究，如圖3所示;認(rèn)為“是大氣壓壓住”的學(xué)生，則將其放置在真空環(huán)境下探究紙片是否會掉落，如圖4所示;認(rèn)為“是上述兩者共同作用”的學(xué)生，則在杯底鉆個小洞，探究紙片是否會掉落，如圖5所示。教師組織學(xué)生思考，為什么有的實驗不能夠成功，如果杯中有空氣，紙片是否還會掉落。

五、總結(jié)評價交流，推動學(xué)生深度學(xué)習(xí)

在設(shè)計和探究實驗的過程中，評價和交流不僅能夠體現(xiàn)語言的準(zhǔn)確性和嚴(yán)密性，而且也有利于學(xué)生反思所學(xué)知識，因此，教師應(yīng)注重評價交流，鼓勵學(xué)生在實驗探究中多思考、多討論，在反思中建構(gòu)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，促進思維的清晰化、可視化，提高解決實際問題的能力;發(fā)展物理核心素養(yǎng)。

例如，在進行“浮力大小與排開水的重力之間的關(guān)系”實驗時，筆者根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計了如下兩種方案，如圖6、圖7所示。為了促使學(xué)生深度學(xué)習(xí)，筆者鼓勵學(xué)生以小組為單位評價這兩種方案。其中，圖6所示的方案，學(xué)生認(rèn)為由于在測量排出水的體積時，小燒杯內(nèi)壁沾有少量的水從而致使實際測量值偏小。而評價如圖7所示的方案時，學(xué)生認(rèn)為直接用量筒測量排出水的體積顯然不夠規(guī)范。因此，筆者因勢利導(dǎo)，要求學(xué)生反思上述兩個方案的缺點和優(yōu)點，并按照“趨利避害”的原則，引入實驗天平這個工具，設(shè)計出如圖8所示的方案，用實驗天平直接稱量燒杯和水的總質(zhì)量，從而幫助學(xué)生獲得實驗操作的規(guī)范性和實驗數(shù)據(jù)的精確性，深化自己的學(xué)習(xí)，準(zhǔn)確把握事物的本質(zhì)特征。

總之，初中物理實驗教學(xué)應(yīng)以生為本，充分利用“深度學(xué)習(xí)”理論，還原生活原型，關(guān)注學(xué)生的體驗，鼓勵學(xué)生在課堂上多試驗、多探究、多思考，并將“前知識”和“潛知識”有機結(jié)合起來，促使學(xué)生親身體驗感知，充分挖掘創(chuàng)造潛能和反思深度。只有這樣，才能不斷提高學(xué)生解決實際問題的能力，才能不斷提高初中生的物理核心素養(yǎng)。