基于深度學(xué)習(xí)理念的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

姜 舟

(江蘇省南通西藏民族中學(xué),江蘇 南通 226001)

將深度學(xué)習(xí)理念融合到初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,是新課程標(biāo)準(zhǔn)下物理課程提質(zhì)增效的重要途徑.物理是一門基于實(shí)驗(yàn)的學(xué)科,初中物理教師要將實(shí)驗(yàn)探究作為教學(xué)的主要內(nèi)容,確保學(xué)生能夠真正參與到物理實(shí)驗(yàn)中來,在科學(xué)探究的過程中觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,解答自己的疑惑與問題,并自主進(jìn)行思考[1].初中物理教學(xué)過程中,教師應(yīng)始終將學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體,注意讓學(xué)生能夠在動手操作過程中不斷產(chǎn)生新的體驗(yàn)與感悟,幫助學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實(shí)際.

1 深度學(xué)習(xí)理念

深度學(xué)習(xí)理念指出學(xué)生的學(xué)習(xí)具有梯度性,能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識實(shí)現(xiàn)由淺入深、由表及里地認(rèn)識,不斷將新知識充分融合到已有的知識體系之中,并將舊知識合理運(yùn)用到新情景之中,最終更加全面、系統(tǒng)、深刻地掌握知識.深度學(xué)習(xí)理念指明了當(dāng)今教師的教學(xué)方向以及學(xué)生的學(xué)習(xí)方向,使學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中能夠更好地解決學(xué)習(xí)問題,同時培養(yǎng)批判性思維和知識遷移能力.

2 初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)作為初中物理教學(xué)的重要內(nèi)容,旨在通過科學(xué)探究,為學(xué)生創(chuàng)造動手操作的機(jī)會,并將課本上抽象的物理知識應(yīng)用到實(shí)際中,挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力.教師在物理實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)一定的情境,進(jìn)而驅(qū)動學(xué)生將問題作為導(dǎo)向開展更有針對性的實(shí)驗(yàn),最后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,在這個過程中極大地激發(fā)學(xué)生對于物理學(xué)科的學(xué)習(xí)熱情,增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與分析能力,讓學(xué)生學(xué)會思考,提升學(xué)科核心素養(yǎng),進(jìn)一步提升初中物理課堂的教學(xué)效益,鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力,養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)與生活態(tài)度,促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí).

3 深度學(xué)習(xí)下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

3.1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)

好奇心是學(xué)生學(xué)習(xí)動力的重要來源,教師可以根據(jù)教材內(nèi)容,設(shè)計(jì)出具有一定創(chuàng)新性的物理小實(shí)驗(yàn),進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)積極性,加深學(xué)生對于創(chuàng)新的認(rèn)識,在一定程度上促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2].例如,在學(xué)習(xí)液體的壓強(qiáng)時,教師可以先設(shè)計(jì)一個富有創(chuàng)新型的簡單小實(shí)驗(yàn).為每個實(shí)驗(yàn)小組分發(fā)一個較大的液體容器和若干個塑料手套,在容器中盛上一定量的水,讓學(xué)生戴上塑料手套,并將手伸入水中,隨著手的不斷伸入,讓學(xué)生感受水對手的影響的變化.接著,再將空礦泉水瓶的底部與側(cè)壁都打上一定數(shù)量的孔,讓學(xué)生將空礦泉水瓶豎直壓入盛水的容器中,等待幾秒后,將礦泉水瓶緩緩提起,觀察礦泉水瓶中水的變化.通過簡單有趣的實(shí)驗(yàn),將壓強(qiáng)等相關(guān)的抽象物理概念進(jìn)行一定程度的具象化,為學(xué)生對于“在液體的內(nèi)部,各個方向都會產(chǎn)生壓強(qiáng)”以及“壓強(qiáng)與液體的深度成正比關(guān)系”兩個結(jié)論留下初步的印象.之后,再引入壓強(qiáng)計(jì)(如圖1),并圍繞壓強(qiáng)計(jì)展開對于液體的壓強(qiáng)相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與總結(jié).甲、乙實(shí)驗(yàn)中,首先確保容器內(nèi)部所儲存的液體高度相同,而且甲、乙實(shí)驗(yàn)的液體均為水,然后讓甲、乙實(shí)驗(yàn)的橡皮膜靜止在不同深度處,乙實(shí)驗(yàn)的橡皮膜所處深度更深,進(jìn)而讓學(xué)生通過觀察壓強(qiáng)計(jì),體會液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系,得出液體壓強(qiáng)會隨著深度的增加而增加的結(jié)論.在丙、丁實(shí)驗(yàn)的容器中,橡皮膜在鹽水中所處的深度一致,但是容器的形狀不同.教師要引導(dǎo)學(xué)生通過對比丙、丁兩個實(shí)驗(yàn),明白液體的壓強(qiáng)與容器的形狀并沒有關(guān)聯(lián).此外,要將乙、丙實(shí)驗(yàn)的橡皮膜所處液體深度調(diào)整相同,進(jìn)而保證兩個實(shí)驗(yàn)之間唯一的不同點(diǎn)是液體的種類,讓學(xué)生觀察乙、丙實(shí)驗(yàn),體會液體壓強(qiáng)與液體密度存在的正比關(guān)系.掌握各物理量關(guān)系的同時,引入物理公式,如P=ρgh,并將各物理量賦予一定的數(shù)值讓學(xué)生進(jìn)行計(jì)算與分析.

圖1 壓強(qiáng)計(jì)

3.2 小組實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開展小組實(shí)驗(yàn)是教師在初中物理教學(xué)過程中重要的教學(xué)模式之一,小組實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱嵘龑W(xué)生的合作探究能力,全面促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展.在實(shí)驗(yàn)中體會分工與合作的價(jià)值與意義,同時通過小組競爭適當(dāng)給予學(xué)生一定的壓力,獎勵表現(xiàn)最好的實(shí)驗(yàn)小組,進(jìn)而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情,提升物理實(shí)驗(yàn)效果.例如,在學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)知識時,教師可以為小組設(shè)置多個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.第一個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以設(shè)置為把礦泉水瓶盛滿水,然后將玻璃杯倒扣在礦泉水瓶的瓶口處,注意保持兩者之間能夠緊扣,然后將礦泉水瓶與玻璃杯一起倒置,并將玻璃杯平穩(wěn)的放在水平桌面上,觀察此時是否有水流出瓶口.然后將礦泉水瓶稍微向上移動一段距離,記錄此時礦泉水瓶內(nèi)水的變化;第二個實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生將熱水倒?jié)M玻璃瓶,兩分鐘后將熱水倒出,將煮熟的雞蛋進(jìn)行剝皮處理,并將雞蛋立刻保持豎直狀態(tài)放在玻璃瓶的瓶口處,之后輕按雞蛋,確保瓶口將雞蛋吸住,五分鐘的時間內(nèi)觀察雞蛋是否有變化,如果有變化,則將變化進(jìn)行記錄;第三個實(shí)驗(yàn)可以將已經(jīng)封口的空塑料杯,以小組為單位進(jìn)行分發(fā),然后讓學(xué)生利用吸管將杯內(nèi)的空氣吸出,觀察并記錄塑料杯的變化.小組成員要按照老師下發(fā)的實(shí)驗(yàn)任務(wù),進(jìn)行分工,根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難度分配人數(shù),并為每個人安排確定的任務(wù),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,所有小組成員要共同完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告,并將做實(shí)驗(yàn)的過程通過照片記錄下來,最終教師要評選出實(shí)驗(yàn)最快最好的小組.完成小組實(shí)驗(yàn)后,教師將實(shí)驗(yàn)結(jié)論與教材內(nèi)容進(jìn)行一一對應(yīng),讓學(xué)生更加深刻的理解大氣壓強(qiáng)在各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中的作用.舉例經(jīng)典實(shí)驗(yàn)例如帕斯卡的裂桶實(shí)驗(yàn)(如圖2),以及演示身邊的例子,如吸盤上掛東西仍然不會掉落(如圖3),用吸管喝水,水會上升(如圖4).讓學(xué)生以實(shí)驗(yàn)小組為單位,進(jìn)行搶答,判斷哪些例子與大氣壓強(qiáng)有關(guān),哪些無關(guān),通過舉例經(jīng)典與演示實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識.

圖2 帕斯卡的裂桶實(shí)驗(yàn)圖 圖3 吸盤上掛東西不會掉落圖

圖4 吸管喝水圖

3.3 問題驅(qū)動實(shí)驗(yàn)教學(xué)

通過演示實(shí)驗(yàn),教師根據(jù)各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象向?qū)W生拋出問題,通過問題不斷驅(qū)動學(xué)生觀察并主動思考.例如,教師可以將通電螺線管隱藏在盒子中,實(shí)現(xiàn)盒子吸引大頭針的實(shí)驗(yàn)操作.根據(jù)這種看起來非常奇特的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,向?qū)W生拋出問題:為什么盒子能夠吸引大頭針?根據(jù)以往對于生活的觀察,大家認(rèn)為都有什么物體可以實(shí)現(xiàn)吸引的效果?將電源開關(guān)斷開后,繼續(xù)拋出問題:為什么斷開開關(guān),盒子無法吸引大頭針?通過一系列的問題,引出電與磁相關(guān)的知識,明白電流可以產(chǎn)生磁場的科學(xué)道理.而當(dāng)學(xué)生明白通電導(dǎo)線周圍可以產(chǎn)生磁場的物理規(guī)律后,教師可以進(jìn)行下一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn),將鐵屑灑落在通電螺線管上面的木板上,讓學(xué)生觀察鐵屑的分布情況(如圖5).之后便可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對學(xué)生進(jìn)行提問:“為什么鐵屑會如此排列?”當(dāng)學(xué)生明白鐵屑展示的是磁場的分布情況之后,可以接著提問:同學(xué)們能否想出其它的方法,將磁場的分布顯現(xiàn)出來?讓學(xué)生了解通電螺線管的磁場分布之后,教師可以利用提問進(jìn)行下一步引導(dǎo):與之前所學(xué)到的條形磁體的磁場分布以及蹄形磁體的磁場分布進(jìn)行對比,能夠得到怎樣的物理結(jié)論?將實(shí)驗(yàn)與問題進(jìn)行結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對于學(xué)生思維上的引導(dǎo),幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會思考,在思考中解決問題.

圖5 鐵屑灑落在通電螺線管上面的木板上實(shí)驗(yàn)圖

3.4 課外實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開展課外實(shí)驗(yàn)教學(xué),能夠?qū)?shí)驗(yàn)融入到生活之中,有利于教師充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,以實(shí)驗(yàn)的方式促使學(xué)生在課外鞏固自己所學(xué)的知識,并將實(shí)驗(yàn)、課堂與生活進(jìn)行有機(jī)結(jié)合[3].例如,在學(xué)習(xí)動態(tài)電路部分時,為學(xué)生提供初中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)箱以及實(shí)物連接圖(如圖6),要求學(xué)生完成動態(tài)電路相關(guān)知識的探究任務(wù).讓學(xué)生畫出該電路對應(yīng)的伏安特性曲線,并根據(jù)實(shí)物連接圖畫出正確的電路圖,在畫出的電路圖中標(biāo)注出電流方向以及電阻等數(shù)據(jù).還要安排學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作,解決老師提出的問題,問題一為移動滑動變阻器時滑片,R2接入電路的阻值如何變化?問題二為在伏安特性曲線中(如圖7),電阻R1的圖像是否與線段AB相交?問題三為在移動滑動變阻器的滑片時,電路消耗的總功率是如何變化的?學(xué)生在記錄所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的同時,也要根據(jù)課上所學(xué)到的理論知識,針對教師提出的問題進(jìn)行合理的解釋,不懂的可以只記錄現(xiàn)象,教師可以根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,了解學(xué)生不懂的知識點(diǎn),并在下一節(jié)課堂上進(jìn)行著重的講解,有利于提高初中物理課堂的針對性與教學(xué)效率.除了必須要完成教師規(guī)定的電路與實(shí)驗(yàn)任務(wù),也要鼓勵學(xué)生積極進(jìn)行思考,并將思考的問題通過自己親手實(shí)驗(yàn)得出答案.課外實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢在于不再像課堂上的實(shí)驗(yàn)課一樣,受課時的限制,而是可以擁有更多自由的時間進(jìn)行自主探究與自主學(xué)習(xí),進(jìn)而滿足學(xué)生的求知欲與探索欲,更多的自由操作空間有利于培養(yǎng)人才,為學(xué)生后續(xù)的成長與發(fā)展提供了良好的條件.

圖6 電路實(shí)驗(yàn)實(shí)物連接圖 圖7伏安特性曲線圖

綜上所述,深度學(xué)習(xí)理念是符合學(xué)生思維成長的重要教育理念.基于深度學(xué)習(xí)理念的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以幫助學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行規(guī)律的總結(jié)與概念的應(yīng)用,有效鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維,在一定程度上開闊學(xué)生的視野,掌握更多的物理學(xué)習(xí)技巧.深度學(xué)習(xí)理念要求學(xué)生在課堂上主動學(xué)習(xí),因此也有助于提高學(xué)生的物理課堂參與度,使其感受到物理學(xué)習(xí)的樂趣.教師應(yīng)立足深度學(xué)習(xí)理念不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)質(zhì)量,為學(xué)生物理水平的提升奠定基礎(chǔ).