深度學(xué)習(xí)指向下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐探究

摘 要： 物理作為一門(mén)基礎(chǔ)的自然學(xué)科，在高中時(shí)期的學(xué)習(xí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，理科思維，提升綜合素養(yǎng)有著十分重要的作用。而物理實(shí)驗(yàn)是高中物理課程中不可分割的一部分，它不僅包含著物理知識(shí)與定理規(guī)律，也體現(xiàn)了物理學(xué)科重實(shí)踐，講邏輯的內(nèi)在精神。隨著新課改的不斷深化推進(jìn)，如何將深度學(xué)習(xí)理論應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，是每個(gè)教師都應(yīng)思考的問(wèn)題。文章首先闡述了深度學(xué)習(xí)的相關(guān)概念，之后結(jié)合案例敘述如何在深度學(xué)習(xí)的指向之下做好物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。

關(guān)鍵詞： 高中教育;物理實(shí)驗(yàn);深度學(xué)習(xí)

一、 引言

當(dāng)下，我國(guó)正處于由人口大國(guó)向人才大國(guó)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)刻，各行各業(yè)對(duì)創(chuàng)新型人才、實(shí)踐型人才的需求日益增加。高中作為培養(yǎng)人才的關(guān)鍵階段，理應(yīng)就目前存在的問(wèn)題及時(shí)反思，改進(jìn)教育方式，深化課程改革，為國(guó)家社會(huì)輸送更多棟梁之材?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020）》中也重申了這一點(diǎn)，提出了以人力資源進(jìn)行強(qiáng)國(guó)建設(shè)的目標(biāo)，要求進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。在此背景下，物理作為理工科研方向最重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一，在深度學(xué)習(xí)指向下開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于提高學(xué)生核心素養(yǎng)，是十分契合《綱要》精神的。

二、 深度學(xué)習(xí)概述

在布魯姆教育目標(biāo)分類(lèi)法中，教育目標(biāo)可分為三大領(lǐng)域：認(rèn)知領(lǐng)域（cognitive domain）、情感領(lǐng)域（affective domain）和動(dòng)作技能領(lǐng)域（psychomotor domain）。其中，認(rèn)知領(lǐng)域又可以劃分為六個(gè)階段：知道、領(lǐng)會(huì)、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)。就物理學(xué)習(xí)而言，知道是指學(xué)生對(duì)于概念、定律、公式等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)識(shí)并有所記憶。領(lǐng)會(huì)是指學(xué)生對(duì)于相關(guān)知識(shí)能加以解釋、推定，有一定的初步理解。應(yīng)用是指學(xué)生能在沒(méi)有得到明確的問(wèn)題解決模式的情況下，能恰當(dāng)?shù)貙⒊橄蟾拍顟?yīng)用于合適的情況，這里的應(yīng)用是指直接應(yīng)用，而非通過(guò)分析全面綜合地運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)。分析是指能將特定的知識(shí)點(diǎn)分解成基本的要素，明確各個(gè)概念間的相互關(guān)系與組成，從而將復(fù)雜的物理定律或公式拆解成基本定理。綜合是以分析為基礎(chǔ)，對(duì)已經(jīng)分解完畢的要素進(jìn)行再次組合，可以更具有創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。評(píng)價(jià)是認(rèn)識(shí)領(lǐng)域中最高層次的教育目標(biāo)，這里的評(píng)價(jià)不是由直接觀察或直觀感受進(jìn)行評(píng)價(jià)，而是對(duì)事物的本質(zhì)進(jìn)行客觀、理性的判斷，是綜合實(shí)物內(nèi)外各方面的資料信息做出的符合客觀事實(shí)的推斷。

其中，知道與領(lǐng)會(huì)只要求學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單、初步的記憶與理解，是底層學(xué)習(xí)。而應(yīng)用、分析、綜合與評(píng)價(jià)則是屬于深度學(xué)習(xí)的層次，不僅要求學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)知理解，還要求學(xué)生能對(duì)知識(shí)進(jìn)行進(jìn)一步加工，更注重實(shí)際問(wèn)題的解決與解決過(guò)程中對(duì)知識(shí)的遷移。其中，分析與綜合就屬于創(chuàng)新過(guò)程。此外，在進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的時(shí)候，要需要學(xué)生從辯證多維角度看待問(wèn)題，能將新學(xué)的知識(shí)融入原有的知識(shí)體系中，當(dāng)兩者有沖突時(shí)能及時(shí)提出并解決。

結(jié)合深度學(xué)習(xí)的基本概念，可以得出其基本的三個(gè)特征：

（一）注重知識(shí)整合

在高中的學(xué)習(xí)過(guò)程中，同一科目下的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間，甚至不同科目之間，都是具有相互關(guān)聯(lián)性的。深度學(xué)習(xí)就強(qiáng)調(diào)要求學(xué)生發(fā)現(xiàn)并重視這些聯(lián)系，在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)具有融會(huì)貫通的能力，將其融入原有的知識(shí)架構(gòu)中，而非將不同知識(shí)作為相互獨(dú)立的單元進(jìn)行記憶存儲(chǔ)。

（二）強(qiáng)調(diào)遷移應(yīng)用

學(xué)習(xí)知識(shí)的最終目的是投入應(yīng)用，造福自身、他人與社會(huì)，特別是物理學(xué)科，其知識(shí)來(lái)源于生活的同時(shí)也最終應(yīng)用于生活。當(dāng)學(xué)生處于淺層學(xué)習(xí)時(shí)，很難將學(xué)會(huì)的知識(shí)點(diǎn)與現(xiàn)實(shí)結(jié)合起來(lái)，解決實(shí)際問(wèn)題。而深度學(xué)習(xí)則面向?qū)嶋H，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的遷移，幫助學(xué)生靈活的應(yīng)用知識(shí)，舉一反三。

（三）具有辯證思維

知識(shí)或者說(shuō)規(guī)律不是唯一的，也不是絕對(duì)的，而是發(fā)展的。深度學(xué)習(xí)堅(jiān)持了辯證發(fā)展的觀念，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)時(shí)以發(fā)展的眼光看待規(guī)律，具有質(zhì)疑精神與批判精神。不信奉權(quán)威，不限于教條主義，而是能通過(guò)自身實(shí)踐去檢驗(yàn)知識(shí)，用證據(jù)表達(dá)觀點(diǎn)。

三、 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方法

不同于初中階段的物理學(xué)科內(nèi)容簡(jiǎn)單，注重生活性，進(jìn)入高中后，物理學(xué)科的學(xué)習(xí)深度有所增加，學(xué)習(xí)難度也相應(yīng)提高，但與大學(xué)物理或?qū)I(yè)物理比起來(lái)仍然是相對(duì)簡(jiǎn)略的。在高中階段，物理學(xué)科具有這些特點(diǎn)：首先，其知識(shí)點(diǎn)更具有系統(tǒng)性，以魯科版教材為例，其必修內(nèi)容以運(yùn)動(dòng)力學(xué)為主，并結(jié)合動(dòng)能關(guān)系進(jìn)行學(xué)習(xí)。而選修以電磁學(xué)為主，對(duì)光、波進(jìn)行初步了解?？梢院苊鞔_地看出教材制定時(shí)的層次性與系統(tǒng)性，在教課與學(xué)習(xí)時(shí)也應(yīng)注重這點(diǎn)。其次，高中物理強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的相結(jié)合，物理實(shí)驗(yàn)課程，是將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合的過(guò)程，不僅有利于學(xué)生加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與記憶，強(qiáng)化淺層學(xué)習(xí)，也利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，符合深度學(xué)習(xí)要求。因此，在設(shè)計(jì)高中物理實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，要重視以深度學(xué)習(xí)目標(biāo)為導(dǎo)向，合理安排課程內(nèi)容，制定相應(yīng)的教學(xué)方針與教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)完成深度學(xué)習(xí)。

在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循以下五個(gè)原則：

（一）目的性原則

目前，國(guó)內(nèi)部分高級(jí)中學(xué)中的物理實(shí)驗(yàn)課流于形式或難以開(kāi)展，有些是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備不完善，有些是因?yàn)榻虒W(xué)時(shí)間安排困難。但究其根本，都是因?yàn)樾７脚c教師對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課程認(rèn)識(shí)不夠，重視程度偏低。2017年由教育部頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中就明確指出，高中物理的課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，而進(jìn)行合理的物理實(shí)驗(yàn)課程教育是達(dá)到這一目標(biāo)必不可少的途徑。因此，制定物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)安排時(shí)，需要教師明確教學(xué)內(nèi)在目標(biāo)，即培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)。同時(shí)對(duì)于具體課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)有明確認(rèn)識(shí)，是為了學(xué)生能對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，而不是簡(jiǎn)單化、形式化的實(shí)驗(yàn)操作。在鞏固知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作技巧的同時(shí)，更需要指導(dǎo)學(xué)生了解將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際操作的理念與精神內(nèi)核，著眼于學(xué)生發(fā)散思維、創(chuàng)造思維、探索思維的培養(yǎng)。

（二）選擇性原則

高中物理課本中的物理知識(shí)點(diǎn)，并非全部都適合于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在選取具體內(nèi)容制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃時(shí)，要做到有的放矢，有所取舍。首先，在選擇時(shí)要考慮該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與其他實(shí)驗(yàn)相比，是否能有效提升學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)，是否能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，鍛煉其高階思維能力。其次，要根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行選擇實(shí)驗(yàn)形式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

（三）自主性原則

雖然新課改中反復(fù)提及在教學(xué)過(guò)程中要以學(xué)生為主體，但實(shí)際上這一點(diǎn)卻很難落在實(shí)處。不是說(shuō)學(xué)生親身動(dòng)手操作了就是以學(xué)生為主體的教學(xué)過(guò)程，如今的實(shí)驗(yàn)課程中，仍然是以教師原先制定的教育計(jì)劃進(jìn)行的，學(xué)生按部就班的在教師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)。想要真正做到以學(xué)生為主體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課，就要遵循自主性原則。而是讓學(xué)生在體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)課程的同時(shí)，去反思、去創(chuàng)新、去表達(dá)，去總結(jié)，從而進(jìn)行再次實(shí)驗(yàn)，對(duì)先前得出的結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn)。

（四）探究性原則

就目前高中物理實(shí)驗(yàn)課現(xiàn)狀而言，無(wú)論是學(xué)生學(xué)習(xí)還是教師授課，都遵從教師講解實(shí)驗(yàn)步驟——學(xué)生操作——教師或?qū)W生總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論這樣的三步走，缺乏對(duì)物理實(shí)驗(yàn)深層次的探究。例如學(xué)生沒(méi)有思考實(shí)驗(yàn)為什么要這么做，換一個(gè)形式做行不行;沒(méi)有將實(shí)驗(yàn)中得到的新知識(shí)與已有知識(shí)串聯(lián)起來(lái);相比于實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的探索能力，學(xué)生更關(guān)注于實(shí)驗(yàn)操作技能;無(wú)法將現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合認(rèn)知。

（五）漸近性原則

深度學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，不是一蹴而就的，因此，教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，還需要了解學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)儲(chǔ)備情況與掌握情況，適當(dāng)?shù)脑O(shè)置實(shí)驗(yàn)課程的難易度。在開(kāi)始時(shí)指定一些與先前課程聯(lián)系較為密切的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，并隨著課程的進(jìn)行與學(xué)生對(duì)知識(shí)的進(jìn)一步認(rèn)知，逐漸加大實(shí)驗(yàn)的深度與復(fù)雜性，從而循序漸進(jìn)的提升學(xué)生核心素養(yǎng)，完成對(duì)知識(shí)的深度學(xué)習(xí)。

以魯科版必修1第五章，力與平衡為例。教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程時(shí)可以分為兩部分。第一部分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，首先，由教師提出問(wèn)題：兩個(gè)人在拎一個(gè)重物時(shí)與一個(gè)人單獨(dú)拎相比，一起用的力是大了還是小了？之后由學(xué)生利用彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分組進(jìn)行對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行整理。其次，針對(duì)結(jié)果，教師提出第二個(gè)問(wèn)題：重物質(zhì)量沒(méi)變，為什么兩個(gè)人拎的力加起來(lái)與一個(gè)人單獨(dú)拎時(shí)用的力不一樣？之后與學(xué)生一起討論，并引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證。第二部分按學(xué)生制定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，此處可以讓不同組別的學(xué)生進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)方法。之后再由各組匯報(bào)交流各自得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論，師生進(jìn)行共同總結(jié)。在總結(jié)時(shí)，不但要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行總結(jié)學(xué)習(xí)，還要對(duì)學(xué)生在第二部分中采取的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行總結(jié)，什么樣的實(shí)驗(yàn)方法最為合理有效，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有哪些操作是不可取的等等。

四、 結(jié)語(yǔ)

想要在物理實(shí)驗(yàn)課程中完成深度學(xué)習(xí)，不僅需要制定合理有效的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，還需要教師、學(xué)校與學(xué)生三方面的共同努力。從學(xué)校角度，要充分起到領(lǐng)導(dǎo)指引作用，完善教學(xué)理論、內(nèi)容規(guī)劃與評(píng)價(jià)模式。從教師角度，要不斷提高專(zhuān)業(yè)技能，強(qiáng)化自身素質(zhì)能力，為學(xué)生樹(shù)立榜樣，同時(shí)不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，吸取前人與他人的經(jīng)驗(yàn)，并與實(shí)際條件環(huán)境相融合，打造真正適合學(xué)生的教學(xué)模式。從學(xué)生角度，要端正態(tài)度，重視初中物理實(shí)驗(yàn)課程的重要性，配合學(xué)校與教師的教學(xué)安排，虛心接受專(zhuān)業(yè)人士的指導(dǎo)與建議，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)行為習(xí)慣。

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作者簡(jiǎn)介：

李久雙，福建省廈門(mén)市，福建省廈門(mén)第六中學(xué)。