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

侯麗容

摘? ?要：針對(duì)當(dāng)前初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的實(shí)驗(yàn)探究形式化、實(shí)驗(yàn)操作模式化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)習(xí)題化、育人功能淺層化等問題，在深度學(xué)習(xí)視角下提出初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的六種措施，以相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例為載體進(jìn)行詳細(xì)的闡述，以期倡導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，注重發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人功能，注重落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)踐探索

引言

深度學(xué)習(xí)是以高階思維發(fā)展和實(shí)際問題解決為目標(biāo)，以整合的知識(shí)為內(nèi)容，學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)新知識(shí)，解決新問題的一種學(xué)習(xí)方式。深度學(xué)習(xí)注重知識(shí)的遷移應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)“知行合一，學(xué)以致用”，是提高教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的有效途徑。反觀當(dāng)前初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，實(shí)驗(yàn)探究形式化、實(shí)驗(yàn)操作模式化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)習(xí)題化、育人功能淺層化等現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。究其原因，主要是教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中重試題分析、輕實(shí)驗(yàn)探究；重情境模擬、輕真實(shí)實(shí)驗(yàn)；重實(shí)驗(yàn)結(jié)果、輕思想方法；重單科知識(shí)、輕學(xué)科融合[ 1 ]。這些都限制了實(shí)驗(yàn)育人功能的發(fā)揮，不利于促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育。初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要達(dá)到深度學(xué)習(xí)的預(yù)期目標(biāo)，就要靈活選用多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略作為支撐，以激活學(xué)生深度探究的興趣，激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的潛能，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的效果。

1? 從“直接講授”走向“情境學(xué)習(xí)”

在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》的課程理念中明確指出，要注重科學(xué)探究，突出問題導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)真實(shí)問題情境 [ 2 ]。杜威也認(rèn)為：情境教學(xué)是思維訓(xùn)練的一個(gè)重要條件。教師的角色要從傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的講授者向?qū)嶒?yàn)教學(xué)的引導(dǎo)者、推動(dòng)者、情境創(chuàng)設(shè)者轉(zhuǎn)變。巧設(shè)真實(shí)情境，增強(qiáng)課堂教學(xué)情境化意識(shí)，在“學(xué)中玩，玩中學(xué)”的情境中體驗(yàn)感知、深化認(rèn)識(shí)、總結(jié)規(guī)律，發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、彰顯課堂生命價(jià)值。

例如在引入“科學(xué)探究：摩擦力”這節(jié)課時(shí)，可以創(chuàng)設(shè)“拔河比賽”的實(shí)驗(yàn)情境。如圖1所示，將兩本書逐頁(yè)對(duì)插，疊放在一起，并在兩本書的裝訂側(cè)打上穿繩孔，穿上拉繩。提出問題：能否通過(guò)拉繩子，輕易地把這兩本書拉開？誰(shuí)愿意來(lái)挑戰(zhàn)一下？憑直覺，學(xué)生以為拉開兩本書是輕而易舉的事。當(dāng)兩個(gè)健壯的男生使勁拉也沒能將書拉開時(shí)，會(huì)有學(xué)生不服氣而跑上臺(tái)助力，結(jié)果仍不能拉開，讓全班學(xué)生深感驚訝。在學(xué)生獲得間接感受和體驗(yàn)的基礎(chǔ)上引出摩擦力，可收到很好的效果。

再如在探究“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”教學(xué)中，可以創(chuàng)設(shè)“吹漏斗中乒乓球比賽”的挑戰(zhàn)游戲。如圖2所示，將一粒乒乓球放在開口向上或開口向下（先用手托住）漏斗的錐形口處，對(duì)著漏斗直管吹氣，看誰(shuí)能把里面的乒乓球吹走？潛意識(shí)里，學(xué)生認(rèn)為吹走一粒乒乓球易如反掌。參賽學(xué)生信心十足，可乒乓球好似著了魔，只是在漏斗口不停打轉(zhuǎn)，就是吹不走。此時(shí)引發(fā)學(xué)生思考，進(jìn)而引出流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。通過(guò)創(chuàng)設(shè)這樣的情境，能有效設(shè)疑、激趣，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，在驚嘆之余，獲得深刻體驗(yàn)與感悟，從而激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，激起學(xué)生深度學(xué)習(xí)的欲望。

2? 從“單一學(xué)科”走向“學(xué)科融合”

新課標(biāo)設(shè)立的“跨學(xué)科主題”需要教學(xué)中有機(jī)融入各章節(jié)教學(xué)中加以落實(shí)。實(shí)際上，在落實(shí) “做中學(xué)”“學(xué)中做”“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”等教學(xué)理念中，就可以有機(jī)地促進(jìn)不同學(xué)科知識(shí)之間的滲透與融合。通過(guò)創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)情境，能有效幫助學(xué)生融通不同學(xué)科知識(shí)和跨學(xué)科素養(yǎng)，提高學(xué)生運(yùn)用多門學(xué)科知識(shí)綜合解決實(shí)際問題的能力[ 3 ]，挖掘?qū)W生深度探究的潛能。

例如在對(duì)杠桿進(jìn)行分類的教學(xué)中，可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)模仿非遺項(xiàng)目“中國(guó)剪紙”的實(shí)驗(yàn)操作。先讓一男生從給定的多種剪刀中自選一把來(lái)剪鐵皮。不出意外，學(xué)生會(huì)選擇省力剪刀。接著進(jìn)行小組剪紙比賽，每組配有兩種剪刀。受前面男生選省力剪刀的影響，不少學(xué)生也選省力的剪刀來(lái)剪紙，結(jié)果選用省力剪刀的小組輸?shù)袅诉@場(chǎng)比賽，以此引發(fā)全班學(xué)生思考其中的原因，得出比賽獲勝的關(guān)鍵是要快，而要快關(guān)注的是省距離，從中領(lǐng)悟到省力與省距離是一對(duì)矛盾。之后，再播放園藝工人修剪綠籬和樹枝的視頻情境，讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中，修剪綠籬追求快，修剪樹枝追求力氣大，選用的剪刀自然就不同。

通過(guò)這樣跨學(xué)科的活動(dòng)實(shí)驗(yàn)情境，不僅促進(jìn)了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的深度學(xué)習(xí)，也有機(jī)滲透了勞動(dòng)觀念、勞動(dòng)意識(shí)教育，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)科的課程思政育人功能。

3? 從“課內(nèi)探究”走向“生活探索”

陶行知說(shuō)過(guò)：不以生活為背景的教學(xué)是死教學(xué)[ 4 ]。自然和生活中的許多現(xiàn)象其實(shí)都與物理知識(shí)緊密相連，充分挖掘自然和生活中的物理教學(xué)資源，積極探索自然和生活現(xiàn)象中所蘊(yùn)含的物理知識(shí)，讓探究從課內(nèi)延伸到課外，以彌補(bǔ)課內(nèi)探究實(shí)踐的不足，引領(lǐng)學(xué)生深度探究。

例如為了探索大自然中犬鼠洞穴的通風(fēng)原理，如圖3所示，可在一鞋盒的側(cè)面鉆兩個(gè)洞，取一根排水軟管置于盒內(nèi)，其兩端從洞口向外伸出，一凸一平固定在鞋盒上，在凸起管口的周圍固定物體，使洞口呈隆起狀。向管內(nèi)放入泡沫小球，用電風(fēng)吹對(duì)著兩洞口水平吹氣（模擬大地表面的自然風(fēng)），將會(huì)看到，風(fēng)不論從洞口隆起端吹向扁平端，還是從扁平端吹向隆起端，小球都從隆起端的洞口飛出。原因是當(dāng)水平吹風(fēng)時(shí)，隆起處洞口空氣流速較大，壓強(qiáng)較小，而平坦處洞口空氣流速較小，壓強(qiáng)較大，管道兩端口形成氣壓差，推動(dòng)管道內(nèi)空氣流動(dòng)，帶動(dòng)管內(nèi)小球向外飛出。

通過(guò)創(chuàng)設(shè)這樣的實(shí)驗(yàn)情境，可將枯燥的物理知識(shí)轉(zhuǎn)化成有趣的實(shí)際問題，使抽象的問題形象化、抽象的思維可視化，并幫助學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣和深度學(xué)習(xí)的欲望。

4? 從“被動(dòng)參與”走向“自主探究”

教師要改變傳統(tǒng)“指令式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，以及學(xué)生“被動(dòng)式”實(shí)驗(yàn)參與狀態(tài)。拓展家庭小實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生創(chuàng)造反復(fù)觀察、獨(dú)立思考、自主探究的空間，真正凸顯學(xué)生的主體地位；引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。激發(fā)學(xué)生深度探究、深度思考與深度挖掘的潛能。

例如為了說(shuō)明空氣內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，可取一個(gè)廢棄小藥瓶，如圖4所示。在瓶蓋及瓶身打上四個(gè)小孔，將一個(gè)大注射器與三個(gè)小注射器分別插在瓶蓋與瓶身的小孔上（預(yù)防漏氣）并固定好，保持注射器與瓶?jī)?nèi)空氣相通。然后通過(guò)推、拉大注射器活塞，改變瓶?jī)?nèi)氣壓，可觀察到三個(gè)小注射器活塞同時(shí)向外或同時(shí)向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而說(shuō)明瓶?jī)?nèi)空氣向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。

類似的家庭小實(shí)驗(yàn)因不受時(shí)間、空間以及器材的限制，可以重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反復(fù)強(qiáng)化感知，具有課堂實(shí)驗(yàn)無(wú)法比擬的效果，能有效提升學(xué)生自主探究能力、動(dòng)手實(shí)踐能力與科學(xué)創(chuàng)新能力，克服課堂上常常是“被動(dòng)參與”實(shí)驗(yàn)的缺陷，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

5? 從“離身觀看”走向“親身經(jīng)歷”

陸游說(shuō)得好：“紙上得來(lái)終覺淺，絕知此事要躬行”。教學(xué)中常有以播放視頻來(lái)代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)的做法，如果教師能勤快一些，利用身邊的物品進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，也能為學(xué)生創(chuàng)造親身經(jīng)歷的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，能有效促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

例如面對(duì)水銀有毒現(xiàn)象，托里拆利實(shí)驗(yàn)常用視頻代替。為了能通過(guò)真實(shí)實(shí)驗(yàn)引出托里拆利實(shí)驗(yàn)，可利用洗臉盆下方可伸縮塑料排水軟管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。先將軟管一端封閉，往管內(nèi)裝滿紅色水后倒扣在盛有紅色水的水槽中，如圖5所示。此時(shí)可觀察到管內(nèi)水柱并不會(huì)下降，說(shuō)明槽內(nèi)水面上方存在大氣壓強(qiáng)，該壓強(qiáng)能將管內(nèi)水柱托住；向上拉伸軟管（管口未脫離水槽的水面），管內(nèi)水柱跟著上升，且仍能充滿整個(gè)水管。此時(shí)追問：若管無(wú)限增長(zhǎng)，大氣壓能托住無(wú)限高的水柱嗎？如果不能，那么托起的水柱高度就會(huì)有一個(gè)最大值，只要測(cè)量這個(gè)最大值，不就可以計(jì)算出大氣壓的值了嗎？進(jìn)而根據(jù)液體壓強(qiáng)公式展開分析，在大氣壓強(qiáng)不變的情況下，液體密度越大，液柱高度就越短，如果液體采用的是水銀，液柱的最大高度值就會(huì)比水柱小很多，從而引出托里拆利實(shí)驗(yàn)。有了這樣一個(gè)過(guò)渡實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的思維邏輯就清晰得多，深度學(xué)習(xí)也得以實(shí)現(xiàn)。

再如，讓學(xué)生觀看馬德保半球?qū)嶒?yàn)視頻，不如用生活用品設(shè)計(jì)一場(chǎng)拔河比賽。如圖6所示，取兩只外徑均約28 cm的不銹鋼盆，在兩盆底部外側(cè)中心分別安裝一個(gè)拉環(huán)，并系上拉繩，兩繩之間再連接一根安全繩，預(yù)防兩盆被拉開時(shí)拔河人員摔倒。

將密封圈鋪設(shè)在一只盆的邊緣，點(diǎn)燃兩張紙放入盆內(nèi)，將兩盆對(duì)正扣緊，防止漏氣。待盆內(nèi)溫度下降時(shí)，進(jìn)行“拉盆式”拔河比賽。原本一拉就開的兩盆，此時(shí)約需20位學(xué)生才能拉開。整個(gè)過(guò)程學(xué)生踴躍參與，積極思考，親歷實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，從中獲得了直接的體驗(yàn)與感受，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，促進(jìn)了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

6? 從“個(gè)體學(xué)習(xí)”走向“合作互助”

新課標(biāo)提出：教育要倡導(dǎo)“自主、合作、探究”的學(xué)習(xí)方式[ 5 ]。通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生合作精神、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和實(shí)踐能力，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)傾聽和表達(dá)，實(shí)現(xiàn)課堂的多向信息交流，突出學(xué)生主體地位，讓學(xué)生真正成為課堂的主人。

例如在科學(xué)探究摩擦力的教學(xué)中，為了探究滑動(dòng)摩擦力大小與壓力、接觸面粗糙程度、接觸面大小、運(yùn)動(dòng)速度等因素的關(guān)系，在課堂有限的時(shí)間內(nèi)，讓每位學(xué)生逐一探究全部?jī)?nèi)容，顯然不可能?？煞纸M進(jìn)行探究，每個(gè)小組只探究其中一兩個(gè)因素。各小組成員結(jié)合個(gè)人長(zhǎng)處，進(jìn)行明確的責(zé)任分工，實(shí)驗(yàn)完成后，小組代表對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分享展示，全體同學(xué)共同歸納，綜合各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析論證，得出結(jié)論。

又如在探究凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，在課堂緊湊的時(shí)間內(nèi)，依據(jù)學(xué)生個(gè)體實(shí)驗(yàn)探究獲得的一組數(shù)據(jù)，難以得出凸透鏡成像規(guī)律?？煞纸M進(jìn)行探究，共同尋找凸透鏡分別成放大、縮小與等大像時(shí)所對(duì)應(yīng)的物距和像距值，實(shí)驗(yàn)完成后，各小組分享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師將各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的成像情況，集中在一個(gè)軸線上畫出簡(jiǎn)圖，全體學(xué)生結(jié)合圖像信息，共同歸納出與成像情況相對(duì)應(yīng)的物距和像距范圍，再改變凸透鏡焦距多次實(shí)驗(yàn)，就不難得到凸透鏡成像的普遍規(guī)律。

通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)溝通、學(xué)會(huì)互助、學(xué)會(huì)分享，學(xué)會(huì)與他人齊心協(xié)力、取長(zhǎng)補(bǔ)短。讓學(xué)生充分體會(huì)合作學(xué)習(xí)的必要性，使不同程度的學(xué)生都能體驗(yàn)成功的喜悅，從而激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)與深度探究的興趣。

總之，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是初中物理不可或缺的重要板塊。作為新時(shí)代物理教師，要有強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)意識(shí)，盡可能做到“多做、真做和巧做”三做實(shí)驗(yàn)；要改變“淺層”物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，以“深度學(xué)習(xí)”為視角，選擇多樣化實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，促進(jìn)學(xué)生銳意進(jìn)取、勇于創(chuàng)新、不斷超越；真正打造“以學(xué)為中心” “以提高學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)”，將物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)指向深度的高效課堂。

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