深度學(xué)習(xí)視角下的高中物理生活化演示實驗教學(xué)設(shè)計

楊凡

摘? ?要：人類的學(xué)習(xí)積累是一個螺旋式上升的過程，在物理生活化的演示實驗過程中促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中聯(lián)系生活經(jīng)驗與舊知，在理解知識的基礎(chǔ)上將所學(xué)內(nèi)容與生活情境相結(jié)合，最終內(nèi)化所學(xué)的內(nèi)容。探究生活化的高中物理演示實驗如何更好地促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);生活化;演示實驗

深度學(xué)習(xí)是在學(xué)習(xí)動機的驅(qū)動下，學(xué)生廣泛而有效地激活先前經(jīng)驗，進而進行主動、高效的建構(gòu)，以生成新的認識，并且能夠順利地用物理語言描述這些認識，以形成物理知識，最終將這些知識有效地運用于問題解決[ 1 ] 。高中物理核心素養(yǎng)中的物理觀念表現(xiàn)在先前經(jīng)驗的積累上，而建構(gòu)并形成新知、靈活運用的過程則需要發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維與科學(xué)探究。

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，理論知識的學(xué)習(xí)都離不開實驗的相輔相成，實驗教學(xué)和理論教學(xué)之間存在相互依托、相互促進的關(guān)系。課堂演示實驗是實驗內(nèi)容中重要的組成部分。李新鄉(xiāng)在《物理教學(xué)論》中提到：“演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范實驗，通過表演示范把要研究的物理現(xiàn)象展現(xiàn)在學(xué)生面前，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，并配合講授或穿插討論等方式把知識傳授給學(xué)生，完成教學(xué)任務(wù)?！盵 2 ]演示實驗在物理課堂主要有以下作用：首先引起學(xué)生興趣或發(fā)生認知沖突，為本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容埋下伏筆，提高學(xué)生積極性;其次通過真實發(fā)生的實驗現(xiàn)象豐富學(xué)生的感性認知;最后通過教師的演示實驗過程培養(yǎng)學(xué)生的觀察、猜想、解釋等科學(xué)探究素養(yǎng)。

在目前的物理課堂中，演示實驗普遍存在著以下問題：首先由于課堂時間所限，教師經(jīng)常需要留出更多的時間講授新知，故親自完成演示實驗，節(jié)省時間，導(dǎo)致學(xué)生在演示實驗中的參與度低;其次，當今互聯(lián)網(wǎng)便利，新媒體傳播迅速，許多傳統(tǒng)物理演示實驗學(xué)生已經(jīng)在短視頻平臺或課外課堂中有意無意地接觸過，這使得實驗的趣味性與本意在創(chuàng)設(shè)知識沖突的功能下降不少，而演示實驗創(chuàng)新力度不足會使得該現(xiàn)象越來越嚴重;第三，演示實驗的道具源于實驗室，生活中并不常見，對學(xué)生深度學(xué)習(xí)過程的知識內(nèi)在聯(lián)系與外延設(shè)置了一定的障礙。而演示實驗生活化恰能改善以上情況。

1? 高中物理演示實驗的生活化

1.1? 創(chuàng)設(shè)真實情境，激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力

知識源于生活，從生活中的點滴發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心，新穎的生活化情境有助于提升學(xué)生對知識的渴望與學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，這是深度學(xué)習(xí)的根本。學(xué)生將已學(xué)知識關(guān)聯(lián)到眼前的情境中發(fā)現(xiàn)與認知有所沖突或差異，調(diào)動腦海中一切相關(guān)知識能夠為下一步建構(gòu)解析提供基礎(chǔ)與鋪墊，更為重要的是好奇心將帶著學(xué)生深入挖掘該現(xiàn)象的產(chǎn)生原理。

1.2? 分析問題表征，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)解決問題

有了問題之后，教師應(yīng)該合理地利用所擁有的生活化資源，引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘所見實驗現(xiàn)象，注重證據(jù)和邏輯，幫助學(xué)生抽絲剝繭，建立起該情境下的物理模型，并嘗試用新知識進行解決。教師在這個過程中應(yīng)該起到“產(chǎn)婆術(shù)”中的“助產(chǎn)”作用，在學(xué)生深度思考的過程中予以及時的幫助，鋪設(shè)合理的臺階，教學(xué)過程既包括預(yù)設(shè)，也包含了生成。

1.3? 促進知識整合，提高學(xué)生舉一反三能力

在理論知識與推導(dǎo)之后，教師應(yīng)幫助學(xué)生回歸生活，引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行深度加工，從生活中尋找新的知識關(guān)聯(lián)現(xiàn)象。在這個過程中可以充分發(fā)揮學(xué)生的“頭腦風(fēng)暴”，對所學(xué)知識進行升級再創(chuàng)造，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

2? 教學(xué)實例

2.1? 超重與失重演示實驗——書中抽書

在“超重與失重”一課中，教師延續(xù)“摩擦力”一課的課堂活動，將兩本書一頁一頁依次交叉相疊，平放在教師手中，請兩位學(xué)生上臺嘗試抽出書本，嘗試失敗。接著教師演示：捏住兩本書的書脊，讓兩本書在重力的作用下下落，并迅速抽出兩本書來。實驗過程引導(dǎo)學(xué)生注意觀察并對比學(xué)生所做實驗與教師所演示的操作差異，尋找突破點。

待學(xué)生觀察思考作答：“老師手上有一個向下的動作”“老師是捏書脊，不是拉書的中間”“老師偷偷先扯開一點才拉開”“老師讓書本向下運動了”等。

教師收獲多樣答案，并指導(dǎo)學(xué)生有方向地思考：

“在學(xué)習(xí)過摩擦力后，請問大家：書本拉不開的原因是什么？”——“頁面之間有非常大的摩擦力”

“如果要減小摩擦力有幾種方法？”——“頁面變光滑”、“壓力變小”

“老師是如何減小壓力的？”——“頁面粗糙程度沒變，減小壓力？”

“那我們來看看書本平放拉開和書本向下運動過程中拉開，頁面之間的壓力情況是怎么樣的？”

通過教師有方向地引導(dǎo)，幫助學(xué)生知識回溯，結(jié)合摩擦力、牛頓定律等舊知，深度思考，一步步邁向?qū)嶒灛F(xiàn)象的本質(zhì)——書頁在支持力小于重力的過程中被抽出。進而介紹“失重”這一物理概念。

在概念學(xué)習(xí)完后，引導(dǎo)學(xué)生思考生活中存在哪些失重現(xiàn)象;從加速度、支持力、拉力與重力的關(guān)系視角思考由于失重現(xiàn)象容易發(fā)現(xiàn)哪些事故，應(yīng)如何避免;亦或是什么平常難以操作的事情在失重狀態(tài)下可以變得簡單，為了使之變簡單可以如何創(chuàng)造失重情境。

在學(xué)生頭腦風(fēng)暴的過程中，教師要注意并非是讓學(xué)生毫無方向地發(fā)散，而是抓住失重現(xiàn)象的動力學(xué)本質(zhì)：加速度方向向下或合力方向向下，進行思考，達到深度學(xué)習(xí)的效果。

在失重現(xiàn)象學(xué)習(xí)結(jié)束后，可以用類似的方法引導(dǎo)學(xué)生反向思考——如果在加速度向上的過程中、或者是支持力、拉力大于重力的過程中，容易出現(xiàn)什么現(xiàn)象，生活中又有哪些情境？那么超重現(xiàn)象的學(xué)習(xí)便變得順其自然了。

2.2? 電磁驅(qū)動與電磁阻尼演示實驗——聽話的小船

本節(jié)課在課堂的一開始，教師分別演示鐵和鋁箔制成的小船在釹鐵硼磁鐵的作用下（將磁鐵放在鋁箔與鐵片的上方并將向前移動移出鋁箔上方，多次重復(fù)），在水缸中向前運動，并引導(dǎo)學(xué)生仔細觀察兩次實驗異同處：“鐵船運動塊，鋁箔船運動慢”“磁鐵靠近鐵船會離開水面，鋁箔船不會”。

拋出問題：“磁鐵對鐵和鋁箔是否有吸引作用？”“是什么因素影響了兩船的快慢？”大部分學(xué)生很容易錯誤地得到“都有吸引”“磁鐵對鐵的吸引力更大”等類似的答案。也有的學(xué)生猶豫：“磁鐵只吸引鐵鈷鎳，不吸引鋁箔。”教師將鋁箔與磁鐵相接觸，發(fā)現(xiàn)二者之間并沒有吸引力，在這里，學(xué)生的認知開始發(fā)生沖突，創(chuàng)造深度學(xué)習(xí)的環(huán)境，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：“那么磁鐵是如何讓鋁箔小船動起來的呢？”

這個問題的跨度對于學(xué)生來說比較大，所以在這個過程中教師要將問題拆解，幫助學(xué)生分析：“鋁箔是一種導(dǎo)體，在電阻一課中，我們通過電池與鋁箔直接相連點燃了鋁箔”“磁鐵周圍存在磁場”“物體改變運動狀態(tài)，一定受到了力的作用”。

教師的引導(dǎo)幫助學(xué)生將三個不同的知識從腦海深處挖掘出來：導(dǎo)體、磁場、力，那么這就很容易幫助學(xué)生想到“帶電導(dǎo)體在磁場中受力”，進一步引導(dǎo)追問：“那這個導(dǎo)體是如何帶電的？”由于本節(jié)課之前剛剛學(xué)完電磁感應(yīng)定律與楞次定律，故學(xué)生對于感應(yīng)電流是由于穿過導(dǎo)體的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生這一條件非常熟悉，待學(xué)生討論、思考后，再次演示實驗并在實驗過程中幫助學(xué)生整理整合邏輯思路：磁鐵與鋁箔發(fā)生相對運動，導(dǎo)致穿過鋁箔的磁通量減少，進而在鋁箔中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得導(dǎo)體在磁場中受到安培力的作用而運動起來。

整個過程通過教師引導(dǎo)將多個知識點一一拎出并整合到一起，經(jīng)過加工推導(dǎo)出實驗現(xiàn)象的物理本質(zhì)與邏輯。在這之后，教師可以進一步拓展，由楞次定律點破，其實安培力不是為了使鋁箔“動”，而是為了阻礙鋁箔與移動的磁場“相對運動”，然后發(fā)問“磁鐵可以使鋁箔由靜止加速運動，那么能不能使鋁箔減速呢？可以有什么樣的應(yīng)用？”通過此問題引出電磁阻尼的概念，并激發(fā)學(xué)生深度思考，鼓勵學(xué)生進行發(fā)明小創(chuàng)造。

相比較于常用的三相電動機模型演示實驗，該實驗更貼近學(xué)生生活，讓學(xué)生產(chǎn)生興趣與探究的欲望。相比于磁鐵在鐵管中下落比在空氣中下落更慢的實驗，該實驗更有利于培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)與邏輯推理能力，從而深度挖掘?qū)W生的科學(xué)探究素養(yǎng)。

生活化的演示實驗在課堂上可以通過教師巧妙的設(shè)計將一節(jié)課的內(nèi)容通過學(xué)生熟悉的生活用品展開，將知識抽絲剝繭般地由學(xué)生在教師的引導(dǎo)下自主深度思考引申而出，由點到線，由線到面，撥開灌木叢見森林的過程。在這一過程中，學(xué)生將親自探索物理世界，并體會它的無窮魅力。

參考文獻：

[1] 黃網(wǎng)官.初中物理深度學(xué)習(xí)：從理解到發(fā)生[J].教育研究與評論（中學(xué)教育教學(xué)） ，2019（8）：28-32.

[2] 李新鄉(xiāng)，張軍朋.物理教學(xué)論[M].北京：科學(xué)出版社，2009.