高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中深度學(xué)習(xí)的有效應(yīng)用

冒建峰

【摘要】高中作為學(xué)生學(xué)習(xí)生涯中的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，正處于文化知識(shí)吸收與各項(xiàng)能力發(fā)展的重要階段，所學(xué)的各個(gè)科目對(duì)當(dāng)前乃至未來(lái)的成長(zhǎng)與發(fā)展來(lái)說(shuō)都占據(jù)著舉足輕重的地位.其中物理屬于一門(mén)綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，由于理論知識(shí)學(xué)習(xí)起來(lái)難度較大、不易理解，教材中通常會(huì)安排有一定的實(shí)驗(yàn)加以輔助，不過(guò)教師需基于深度學(xué)習(xí)視角，為他們答疑解惑.本文針對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何有效應(yīng)用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行探討，同時(shí)分享部分個(gè)人看法.

【關(guān)鍵詞】高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);深度學(xué)習(xí)

在之前的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師大部分時(shí)候都通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)的方式帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念、原理和規(guī)律，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)并不多，致使教學(xué)效果不是特別理想，實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有發(fā)揮出自身應(yīng)有的價(jià)值與功效.隨著深度學(xué)習(xí)理念的提出，高中物理教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要有效應(yīng)用深度學(xué)習(xí)，對(duì)原有的教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，為學(xué)生制造更多自己操作實(shí)驗(yàn)的契機(jī)，使其直觀(guān)地感知實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵，探究物理問(wèn)題.

1 巧妙設(shè)置相關(guān)疑問(wèn)，引出實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題

正所謂“學(xué)起于思，思起于疑”，只有讓學(xué)生產(chǎn)生疑問(wèn)，他們才會(huì)主動(dòng)進(jìn)行思考，繼而全身心地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，促進(jìn)預(yù)期教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn).在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要想達(dá)到深度學(xué)習(xí)的效果，教師首先可以圍繞具體教學(xué)內(nèi)容巧妙設(shè)置一系列相關(guān)的疑問(wèn)，讓學(xué)生圍繞問(wèn)題展開(kāi)思考與討論，對(duì)新學(xué)內(nèi)容有所了解，以此營(yíng)造輕松、愉悅的課堂氛圍，同時(shí)引出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主題，使其在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望，降低教學(xué)難度［1］.

例如 在進(jìn)行“速度變化快慢的描述——加速度”教學(xué)時(shí)，教師可采用問(wèn)題導(dǎo)入法：不一樣的物體運(yùn)動(dòng)快慢通常不一樣，只用速度大小或速度變化大小可以準(zhǔn)確描述出物體的運(yùn)動(dòng)情況嗎？學(xué)生簡(jiǎn)單思考后發(fā)現(xiàn)僅靠原有知識(shí)難以解釋?zhuān)@時(shí)教師利用多媒體設(shè)備播放兩個(gè)視頻，火車(chē)300s內(nèi)速度由0增加至100km/h，汽車(chē)10s內(nèi)速度由0增加至100km/h，分析：兩者的速度變化情況和最終速度均相同，但是花費(fèi)的時(shí)間不一樣，很明顯運(yùn)動(dòng)情況是不一樣的，以此引入今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容——加速度.接著，教師設(shè)置問(wèn)題：兩個(gè)物體的速度變化一樣，所用時(shí)間短的當(dāng)然速度變化得快，假如兩個(gè)物體速度變化不一樣，所用時(shí)間相同，該如何比較它們速度變化快慢？引領(lǐng)學(xué)生得出加速度的概念，然后設(shè)疑：物體的速度大，一定加速度也大嗎？物體的速度變化量大，加速度一定大嗎？物體的加速度大，速度小，有這種可能嗎？使學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，驅(qū)使他們深度學(xué)習(xí).

2 教師加以輔助指導(dǎo)，共同設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)

雖然高中生經(jīng)過(guò)初中階段對(duì)物理課程的學(xué)習(xí)，積累了一定量的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不過(guò)高中物理知識(shí)同初中相比，無(wú)論是難度還是深度均有所提升，對(duì)他們的綜合能力有著更高的要求，極易遇到學(xué)習(xí)障礙.在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用深度學(xué)習(xí)時(shí)，教師需要做好輔助者、組織者與指導(dǎo)者的工作，指引學(xué)生圍繞新學(xué)知識(shí)嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不過(guò)要堅(jiān)持“以生為主，以師為輔”的原則，使其極力展現(xiàn)出個(gè)人的主體地位，最終助推他們順利地完成實(shí)驗(yàn)操作［2］.

例如 在展開(kāi)“牛頓第三定律”教學(xué)時(shí)，本節(jié)課主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究相互作用下兩個(gè)物體作用力與反作用力之間的關(guān)系，教師先帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使其結(jié)合相關(guān)圖文信息嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，加以引導(dǎo)，如：如何測(cè)出兩個(gè)物體在相互作用下的作用力與反作用力？學(xué)生往往會(huì)計(jì)劃在使用兩根彈簧，在一根彈簧不動(dòng)的情況下，讓另外一根彈簧施力進(jìn)行拉動(dòng)，并現(xiàn)場(chǎng)演示出來(lái).接著，教師繼續(xù)圍繞這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充，當(dāng)提出上述例子以后，讓學(xué)生使用彈簧測(cè)力計(jì)動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量出物體在相互作用下作用力與反作用力的大小，為幫助他們更好地理解這一抽象性物理知識(shí)，教師可以加入傳感器的使用，在電腦出呈現(xiàn)出相應(yīng)的圖像，使其直觀(guān)理解作用力和反作用力之間的關(guān)系.在這樣的教學(xué)模式下，既可鍛煉學(xué)生的識(shí)圖能力，強(qiáng)化動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)，還能讓他們切實(shí)體會(huì)到物理知識(shí)的魅力所在，使其深度學(xué)習(xí).

3 采用探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生思維訓(xùn)練

高中物理教學(xué)不僅是對(duì)學(xué)生初中物理知識(shí)的補(bǔ)充與深化，還是為接下來(lái)深入探究物理所打的基礎(chǔ)，涉及的教學(xué)內(nèi)容大部分都是對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有物理知識(shí)的歸納，所以以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主.但是這類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)功效一般，教師需加以創(chuàng)新，采用探究性實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的有效應(yīng)用.對(duì)此，高中物理教師應(yīng)積極采用探究式教學(xué)實(shí)驗(yàn)，取代部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維的訓(xùn)練，使其深入探究實(shí)驗(yàn)原理，以及所涉及的理論知識(shí)，促使他們深度學(xué)習(xí)［3］.

例如 在“磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力”教學(xué)中，當(dāng)學(xué)習(xí)“磁場(chǎng)對(duì)電流的作用”這一部分內(nèi)容時(shí)，在以往的教學(xué)模式下，教師往往使用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)帶領(lǐng)學(xué)生了解磁場(chǎng)的存在與對(duì)電流產(chǎn)生的作用，導(dǎo)致他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中思維受到限制，很難透徹理解與掌握這些知識(shí)點(diǎn).在深度學(xué)習(xí)視角下，教師在課堂教學(xué)中應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生使用自制道具的方式設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，幫助他們得到定性結(jié)論，使其在探究中達(dá)到深度學(xué)習(xí)的狀態(tài).具體來(lái)說(shuō)，教師可以與學(xué)生一起親自動(dòng)手打造一個(gè)蹄形磁鐵，使其分別用鋁絲、銅絲與鐵絲當(dāng)作通電導(dǎo)線(xiàn)，逐個(gè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在這一過(guò)程中，他們能夠通過(guò)自主操作展開(kāi)探究性學(xué)習(xí)，提示學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中認(rèn)真觀(guān)察不同材質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中通電時(shí)的變化情況，使其探究出磁場(chǎng)對(duì)電流的作用和規(guī)律，讓他們根據(jù)總結(jié)而出的規(guī)律得出定型結(jié)論.這樣由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中參與程度更高，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)他們的思維訓(xùn)練.

4 應(yīng)用情境實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)

針對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō)，教師可以通過(guò)展示物理現(xiàn)象助推學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念、原理與規(guī)律等理論知識(shí)，在這一過(guò)程中，他們的認(rèn)知流程為“現(xiàn)象——理論”，不過(guò)在新時(shí)代教育背景下，要對(duì)原有的教學(xué)流程進(jìn)行優(yōu)化與升級(jí).這就要求高中物理教師應(yīng)該以有效應(yīng)用深度學(xué)習(xí)為基本導(dǎo)向，運(yùn)用情境實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利用多媒體技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，引領(lǐng)學(xué)生在情境中深層次的分析、思考與探究相關(guān)的物理理論知識(shí)，驅(qū)使他們實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)目的［4］.

例如 以“向心力”教學(xué)為例，教師可采用復(fù)習(xí)導(dǎo)入法，先詢(xún)問(wèn)：為描述質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢引入哪些物理量？滿(mǎn)足什么樣的數(shù)學(xué)關(guān)系？學(xué)生回顧線(xiàn)速度、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速等概念，說(shuō)出相應(yīng)的公式.然后追問(wèn)：“假如質(zhì)點(diǎn)的線(xiàn)速度v大小不變，這種運(yùn)動(dòng)就是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它屬于勻速運(yùn)動(dòng)嗎？”學(xué)生知道不是，因?yàn)榫€(xiàn)速度v的方向一直發(fā)生變化，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)屬于變速運(yùn)動(dòng).接著，教師現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)：在松木板上用圖釘固定細(xì)繩的一端，另外一端系上一個(gè)小鋼球，給鋼球一個(gè)初速度使之做圓周運(yùn)動(dòng).引出問(wèn)題：為什么小鋼球會(huì)慢慢停下來(lái)？在什么情況下它的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)？由此創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生深入思考與分析問(wèn)題，使其分析出小鋼球停下來(lái)的原因是摩擦力，并說(shuō)出它進(jìn)行勻速圓周運(yùn)動(dòng)需滿(mǎn)足的條件.隨后教師繼續(xù)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，帶領(lǐng)學(xué)生探究向心力和其他變量間的定量關(guān)系，使其理解向心力是一種效果力.

5 制造更多實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，學(xué)生深度探索物理

歸根結(jié)底，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要想有效應(yīng)用深度學(xué)習(xí)，教師需意識(shí)到教學(xué)的主體為學(xué)生，不僅要突出他們的主體地位，還要為其制造更多親自動(dòng)手設(shè)計(jì)與操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，深度探索物理科學(xué)的奧秘.因此，高中物理教師在平常教學(xué)中應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際教學(xué)內(nèi)容盡可能為學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，使其在動(dòng)手操作中思維得以進(jìn)一步活化與發(fā)散，讓他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)對(duì)理論知識(shí)的深化理解，在深度學(xué)習(xí)下構(gòu)建完善的物理體系［5］.

例如 在講授“摩擦力”過(guò)程中，教師先引領(lǐng)學(xué)生回顧一些生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象，如：為什么人們?cè)诒嫔闲凶邥r(shí)容易滑倒？體操運(yùn)動(dòng)員在比賽時(shí)為什么手上要抹“白粉”？由此引出摩擦力的概念，再簡(jiǎn)要介紹摩擦力的種類(lèi)，使其廣泛思考生活中的摩擦力現(xiàn)象，讓他們嘗試歸納摩擦力的規(guī)律.接著，教師指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)：將一個(gè)小木塊放到長(zhǎng)木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)小木塊，盡量保持木塊運(yùn)動(dòng)速度不變，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，反復(fù)進(jìn)行幾次，讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何測(cè)量摩擦力的大小.之后，教師組織學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，使其在小組內(nèi)合作完成，運(yùn)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置與操作流程，讓他們從接觸面積、接觸面粗糙程度，物體運(yùn)動(dòng)速度等多個(gè)方面探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素.隨后教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和討論，使其深度探索影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素，最終讓他們發(fā)現(xiàn)摩擦力大小以及接角面同接觸面受到的壓力大小與粗糙程度有關(guān).

6 適當(dāng)拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開(kāi)闊學(xué)生物理眼界

對(duì)于高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，為達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的，僅僅依靠教材中安排的固有實(shí)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的，不僅數(shù)量有限，還不夠全面，而且也不能純粹利用有限的課內(nèi)時(shí)間與空間，影響教學(xué)范圍的延伸.在這種情況下，高中物理教師在深度學(xué)習(xí)理念下應(yīng)該以完成教材中的教學(xué)任務(wù)為前提，適當(dāng)拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間和空間，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課下實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步開(kāi)闊他們的視野，使其繼續(xù)探究生活中的物理現(xiàn)象，增強(qiáng)個(gè)人的物理認(rèn)知［6］.

例如 在實(shí)施“位置變化快慢的描述——速度”教學(xué)時(shí)，本節(jié)課會(huì)學(xué)到速度、平均速度、瞬時(shí)速度與速率等物理概念，當(dāng)學(xué)習(xí)過(guò)平均速度以后，為讓學(xué)生更好地理解平均速度的概念與物理意義，以及數(shù)值同哪一段時(shí)間或者位移內(nèi)計(jì)算有關(guān)，教師可帶領(lǐng)他們來(lái)到操場(chǎng)上利用百米賽跑測(cè)平均速度.接著，教師讓學(xué)生對(duì)本次活動(dòng)的內(nèi)容、目的與任務(wù)進(jìn)行共同討論，使其自主設(shè)計(jì)出本次實(shí)驗(yàn)的方法、步驟與器材，讓他們最終確定以下實(shí)驗(yàn)方案：將100米的路程分為5段，每段均為20米，測(cè)出跑完每一段所用的時(shí)間，繼而求出每一段位移的平均速度，且加以分析與比較.之后，教師組織學(xué)生以小組為單位進(jìn)行合作實(shí)驗(yàn)，使其結(jié)合實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)及所學(xué)知識(shí)計(jì)算出各自在每一段位移內(nèi)的平均速度，據(jù)此展開(kāi)深度討論，加深他們對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的理解與掌握，同時(shí)培養(yǎng)其組織能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、分析能力與科學(xué)思維能力，從而自然而然實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)目標(biāo).

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在新時(shí)期下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需及時(shí)轉(zhuǎn)變教育觀(guān)念并更新教學(xué)思路，有效應(yīng)用深度學(xué)習(xí)理念，以此為前提重新制定與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，帶給學(xué)生更佳的學(xué)習(xí)體驗(yàn).使其一邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，一邊深入思考與探究同實(shí)驗(yàn)有關(guān)的知識(shí)要點(diǎn)，在深度學(xué)習(xí)下深入理解和掌握物理知識(shí)，同步提高他們的思維能力、動(dòng)手能力，以及物理綜合素質(zhì).

【江蘇省南通市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育的深度學(xué)習(xí)研究”，課題立項(xiàng)編號(hào)：JY2020010】

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