指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略研究

［摘 要］實驗既是促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的主要途徑，又是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要工具。實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，實驗教學(xué)的開展情況直接影響物理課堂教學(xué)效率。實施指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)可通過實驗操作，提升學(xué)生的實踐能力和核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。文章具體闡述指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略。

［關(guān)鍵詞］深度學(xué)習(xí)；初中物理；實驗教學(xué)；策略

［中圖分類號］" " G633.7" " " " ［文獻標(biāo)識碼］" " A" " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）23-0047-04

深度學(xué)習(xí)是指通過教師引導(dǎo)和幫助，學(xué)生主動投入到學(xué)習(xí)當(dāng)中，體驗成功，獲得全面發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。深度學(xué)習(xí)不但要探索知識從何而來，還要理解知識的邏輯結(jié)構(gòu)和學(xué)會靈活運用知識，更要在學(xué)習(xí)中發(fā)展思維和提升能力。深度學(xué)習(xí)強調(diào)學(xué)生的主體地位，注重拓展學(xué)生思維的深度和廣度，讓學(xué)生獲取更豐富的知識和形成素養(yǎng)。在初中物理實驗教學(xué)中開展深度學(xué)習(xí)，有利于提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生形成物理概念、理解物理規(guī)律、提升核心素養(yǎng)。本文結(jié)合教學(xué)實踐，具體闡述指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略。

一、創(chuàng)設(shè)真實情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，培養(yǎng)深度學(xué)習(xí)意識

“無情境不教學(xué)，無情境不命題。”在初中物理實驗教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點和物理課程的內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)真實的情境，讓學(xué)生通過觀察、體驗，感知所看到的實驗現(xiàn)象與頭腦中預(yù)設(shè)的場景有巨大的反差，從而引發(fā)認(rèn)知沖突，促使學(xué)生主動思考，深入探究情境背后的物理規(guī)律，并利用相關(guān)規(guī)律解決問題。真實情境的創(chuàng)設(shè)，不僅能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生愿意學(xué)、主動學(xué)，讓學(xué)生更好地聚焦課堂，還有利于學(xué)生對知識進行建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)意識。

以“流體壓強與流速關(guān)系”為例，在新課引入環(huán)節(jié)中，教師拿出一個漏斗和一個乒乓球，使漏斗口向下，把乒乓球放在漏斗的中間，松開手，乒乓球馬上掉落下來，這是因為乒乓球受到重力的作用。教師提問：“有什么辦法使松手后的乒乓球不掉下來？”學(xué)生七嘴八舌，紛紛說“用嘴吸氣”。教師讓一名學(xué)生上臺演示，還真的把乒乓球給吸住了。教師提問：“為什么乒乓球不會掉下來？”很快就有學(xué)生回答“是因為把乒乓球上方的空氣吸走了，所以它上方的氣壓變小，導(dǎo)致大氣對乒乓球向上的氣壓大于向下的氣壓，所以乒乓球不會掉下來”。教師肯定該學(xué)生的分析，并提問：“還有沒有別的辦法？”此時教室里鴉雀無聲。教師接著問：“如果向下往漏斗里吹氣，乒乓球會怎樣運動呢？”學(xué)生都說“乒乓球肯定會掉落，而且掉得更快”。教師讓一名學(xué)生上臺演示，發(fā)現(xiàn)乒乓球還是掉下了。教師鼓勵該生加大力氣吹氣，這次終于成功了，乒乓球沒有掉下來而是在漏斗口旋轉(zhuǎn)。這時，教師引導(dǎo)學(xué)生對乒乓球進行受力分析，通過受力分析發(fā)現(xiàn)乒乓球除了受到重力，還受到一個豎直向上的力，這個力等于是乒乓球上下表面的壓力差，說明乒乓球下方的大氣壓強大于上方的大氣壓強。教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生分析往漏斗里大力吹氣時，乒乓球把漏斗里的氣流分成上下兩部分，乒乓球上方的氣體流速比較快，壓強比較小。以上實驗，教師創(chuàng)設(shè)真實情境，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活常識、已有物理知識以及實驗現(xiàn)象進行受力分析，得出流體壓強與流速的關(guān)系。生動有趣且真實的情境能夠讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，主動觀察現(xiàn)象，深入思考問題，綜合運用物理知識解決問題，充分體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念，既拓展了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)思維，又培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

二、巧用問題驅(qū)動，促進深入思考，拓展深度學(xué)習(xí)思維

在初中物理實驗教學(xué)中，教師基于課程內(nèi)容和知識結(jié)構(gòu)提出一系列問題，給學(xué)生搭建一個自主學(xué)習(xí)、合作探究的學(xué)習(xí)平臺，巧用問題驅(qū)動學(xué)生思考、討論，從而拓展學(xué)生的深度學(xué)習(xí)思維。在這個過程中，教師給予方法指導(dǎo)和路徑指引，并為學(xué)生答疑解惑，讓學(xué)生在問題的驅(qū)動下深入思考、自主學(xué)習(xí)、主動探究、積極參與教學(xué)活動、充分理解知識的本質(zhì)。

以“探究阻力對物體運動的影響”為例，實驗前教師首先演示實驗：用力推靜止在水平面上的小車，小車運動了一段距離后最終停下來，然后提問：“小車為什么會停下來？怎樣增加小車的滑行距離？物體的運動需要力來維持嗎？力是維持物體的運動還是改變物體的運動狀態(tài)呢？怎樣設(shè)計實驗來驗證？”教師引導(dǎo)學(xué)生交流討論并回答問題，然后介紹本實驗的裝置，并讓學(xué)生思考討論：（1）為什么每次實驗都要讓小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下？（2）怎樣改變阻力的大小？（3）實驗中是否可以用不同的小車？接著讓學(xué)生自己動手實驗，記下每次小車在水平面上停止的位置，隨后引導(dǎo)學(xué)生分析以下問題：（1）小車在水平面上運動時豎直方向受到什么力的作用？水平方向上受到什么力的作用？（2）三次實驗中，小車在不同的接觸面上運動的距離不同，這說明了什么問題？（3）小車在水平面上運動的距離遠近跟受到的阻力有什么關(guān)系？（4）如果小車受到的阻力不斷減少，它在水平面上運動的距離是變長了還是變短了？（5）通過以上實驗結(jié)果可以加以推論，如果水平面絕對光滑，那么小車受到的阻力一定為零，這樣小車還能不能停下來？如果停不下來，將會做什么運動？教師采用問題驅(qū)動的方法，引導(dǎo)學(xué)生利用實驗器材進行自主探究，并在分析實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上推理總結(jié)出牛頓第一定律的內(nèi)容。實驗過程中，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生對實驗條件和實驗現(xiàn)象進行分析，讓學(xué)生更好地理解實驗原理和本質(zhì)，拓展學(xué)生的深度學(xué)習(xí)思維。

由此可見，在初中物理實驗教學(xué)中，教師根據(jù)物理現(xiàn)象逐步設(shè)置問題，層層推進，環(huán)環(huán)相扣，用問題驅(qū)動學(xué)生對物理現(xiàn)象進行分析，引導(dǎo)學(xué)生提出合理猜想，并設(shè)計實驗方案進行驗證，可促使學(xué)生深入思考問題，了解知識的本質(zhì)，拓展深度學(xué)習(xí)思維。

三、創(chuàng)新實驗，提高實驗效果，提升深度學(xué)習(xí)能力

在初中物理實驗教學(xué)中，教師設(shè)計實驗時，引導(dǎo)學(xué)生對實驗器材或?qū)嶒炦^程進行簡單的改進或創(chuàng)新，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的動手操作能力，能讓學(xué)生在實驗過程中獲得成就感，培養(yǎng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維能力。

以“電壓表的使用”教學(xué)為例，電壓表是電學(xué)的基本實驗儀器之一，是學(xué)生進行科學(xué)探究的重要工具，學(xué)生在生活中很少接觸電壓表，也很少有學(xué)生能對電壓表進行深入探究。在日常學(xué)習(xí)中，學(xué)生只知道電壓表要并聯(lián)接入電路，并不清楚為什么要并聯(lián)。如果電壓表串聯(lián)會怎樣？很多學(xué)生對電壓表的結(jié)構(gòu)缺乏認(rèn)知，都認(rèn)為可能會燒壞小燈泡或電流表。為幫助學(xué)生深入了解電壓表的結(jié)構(gòu)和原理，教師設(shè)計了一系列實驗讓學(xué)生自行探究。如圖1，將兩節(jié)干電池、小燈泡、開關(guān)、電壓表串聯(lián)接入電路，閉合開關(guān)，觀察小燈泡能否發(fā)光，電壓表有沒有示數(shù)。

學(xué)生通過實驗探究可以很清楚地看到電壓表有示數(shù)而且接近電源的電壓，但是小燈泡不發(fā)光。學(xué)生提出猜想：可能電路沒有電流。為了驗證這一猜想，教師讓學(xué)生在原來電路的基礎(chǔ)上再串聯(lián)一個電流表，觀察小燈泡能否發(fā)光，電流表和電壓表有沒有示數(shù)。學(xué)生通過實驗探究可以清楚地看到電流表沒有示數(shù)而電壓表有示數(shù)，但是學(xué)生不明白為什么此時電路中沒有電流。也有一些學(xué)生認(rèn)為是因為電壓表的電阻太大了。為幫助學(xué)生明確原因，教師再讓學(xué)生用一根導(dǎo)線將電壓表兩端連接起來，使電壓表短路，觀察小燈泡能否發(fā)光、電流表與電壓表是否有示數(shù)。通過實驗，清楚地看到小燈泡亮了，電流表也有了示數(shù)。學(xué)生在教師的指引下，積極參與到實驗當(dāng)中，親身經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，明白了電壓表的內(nèi)阻很大，相當(dāng)于斷路，也深入理解了電壓表的結(jié)構(gòu)和原理。由此可見，一個小小的改進與創(chuàng)新，能使復(fù)雜的問題簡單化、抽象的物理規(guī)律形象化，實驗效果顯著提高，使學(xué)生深度參與各個實驗環(huán)節(jié)，提升深度學(xué)習(xí)能力。

四、開展合作探究，促進團結(jié)協(xié)作，提升綜合能力

物理來源于生活，也應(yīng)用于生活。在初中物理實驗教學(xué)中，教師要加強物理知識在實際生活中的聯(lián)系，使學(xué)生充分感受到物理知識的實用性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行小組合作探究，將優(yōu)秀生與學(xué)困生適當(dāng)組合，并分配不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，盡可能地使每個學(xué)生都能參與到實驗探究中。在開展合作探究活動的過程中，教師要關(guān)注每個學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實踐能力設(shè)計不同的活動內(nèi)容，滿足學(xué)生的需求，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)，確保實驗有序開展，同時讓每個小組成員都有展示的機會。教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生進行合作探究，促進學(xué)生團結(jié)協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

以“自制電動機”為例，在學(xué)習(xí)“電動機”這一內(nèi)容時，教師可讓學(xué)生分組利用電學(xué)實驗箱里的漆包線和磁鐵自制一個簡易電動機。小組成員之間相互溝通配合，選出小組中一個最滿意的作品進行展示。學(xué)生熱情高漲，很快就把線圈給繞好了，但是很快問題也出來了，有些學(xué)生不知道要刮掉一端引線的漆包線，有些學(xué)生在刮線圈兩端的漆包線時不知道應(yīng)該刮掉引線的那一半漆包線。對此，教師引導(dǎo)學(xué)生從平衡位置受力情況入手進行探討，很快就有小組得出結(jié)論：線圈靜止時另一端引線只刮上半周或下半周。很多學(xué)生在接通電源后發(fā)現(xiàn)線圈動了一下就不動了，這是怎么回事呢？教師引導(dǎo)學(xué)生展開討論，并嘗試多角度思考、用多種方法來解決問題。在成功讓線圈動起來后，讓學(xué)生利用本套裝置進行小組合作探究：（1）換一個磁性更強的電磁鐵，觀察線圈的轉(zhuǎn)速是否有改變。（2）換一個匝數(shù)更多的線圈，觀察線圈的轉(zhuǎn)速是否有改變。（3）增加串聯(lián)的電池的節(jié)數(shù)（增大電流），觀察線圈的轉(zhuǎn)速是否有改變。通過上述合作探究活動以及小組內(nèi)討論，學(xué)生很快得出影響電動機轉(zhuǎn)動快慢的因素。教師提問：“使用本裝置能探究電動機的轉(zhuǎn)動方向跟哪些因素有關(guān)嗎？實驗的步驟該如何設(shè)計？實驗該如何操作？假設(shè)在線圈旋轉(zhuǎn)后的半周，沒有斷開線圈的電流，而是設(shè)法改變后半周的電流流向，使線圈在后半周也獲得動力，線圈不就能旋轉(zhuǎn)得更順利了嗎？如何使線圈在后半周也獲得相同方向的動力呢？”這樣也就自然引入了換向器的概念。合作探究能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，增強學(xué)生的合作意識，提升學(xué)生的溝通合作能力和思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

五、關(guān)注評價，注重反思，引導(dǎo)深度學(xué)習(xí)

評價和反思是深度學(xué)習(xí)的重要組成部分。通過教學(xué)評價，教師既可以了解學(xué)生對知識的掌握情況，也可以對學(xué)生提出的疑問給予及時的解答，引導(dǎo)學(xué)生進行深度學(xué)習(xí)，還可以不斷調(diào)整教學(xué)策略和方法。同時通過反思，教師可以總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，優(yōu)化教學(xué)方式，提高教學(xué)效率。在初中物理實驗教學(xué)中，教師關(guān)注評價，注重反思，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，促進學(xué)生共同成長、共同進步，實現(xiàn)教學(xué)相長。

以“探究水的沸騰特點”為例，學(xué)生雖然對水的沸騰很熟悉，但真正仔細(xì)觀察水的沸騰并了解水的沸騰特點的并不多。因此，實驗前教師給學(xué)生介紹實驗裝置，引導(dǎo)學(xué)生觀察水沸騰前后氣泡大小的變化以及燒杯口上方的“白氣”特點，讓學(xué)生學(xué)會觀察、思考并嘗試用已學(xué)的物理知識解釋物理現(xiàn)象，促進學(xué)生的知識遷移。在實驗完成后，教師引導(dǎo)學(xué)生分析不同小組的實驗數(shù)據(jù)，從而得出水沸騰的特點，并通過沸點的高低比較分析得出當(dāng)?shù)卮髿鈮号c標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的關(guān)系。在數(shù)據(jù)分析過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么不同小組把水加熱到沸騰需要的時間不同？影響水沸騰快慢的因素有哪些？怎樣改進實驗裝置？實驗結(jié)束后，教師讓學(xué)生撤去酒精燈，觀察水是不是馬上停止沸騰。通過觀察發(fā)現(xiàn)水還會短暫沸騰一會，由此讓學(xué)生思考原因，促進學(xué)生對實驗裝置進行評估和改進。教師還可以在課后給布置學(xué)生實踐性作業(yè)——基于實驗的收獲，在家中嘗試改進燒水過程，使其更加便捷、能量損耗更低。在實驗過程中，教師要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生的閃光點，不斷鼓勵學(xué)生提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力。實驗結(jié)束后，教師應(yīng)及時對學(xué)生進行客觀、全面的評價，培養(yǎng)學(xué)生主動進行自我評價的意識，鼓勵學(xué)生主動與他人溝通交流，及時發(fā)現(xiàn)和改正自己的不足，促使學(xué)生了解自我、樹立信心。

綜上所述，深度學(xué)習(xí)對于初中物理實驗教學(xué)有著重要的意義，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能鼓勵學(xué)生深入思考，更有助于學(xué)生深入理解物理知識，培養(yǎng)物理思維，提高實踐能力和創(chuàng)新能力。因此在初中物理實驗教學(xué)中，教師應(yīng)通過創(chuàng)設(shè)情境、巧設(shè)問題、創(chuàng)新實驗、合作探究等方式，讓學(xué)生對實驗過程進行深入探索，通過實驗總結(jié)物理規(guī)律，并將實驗與生活相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)意識和深度思考能力。學(xué)生的深度學(xué)習(xí)是建立在教師深度備課的基礎(chǔ)上的，只有教師在課前深入了解教材和學(xué)情，才能在教學(xué)中有效引導(dǎo)學(xué)生進行深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]" 鄭小平，譚東明.深度學(xué)習(xí)視域下初中物理演示實驗教學(xué)策略的研究[J].中學(xué)物理，2024，42（6）：12-16.

[2]" 吳小凡.深度學(xué)習(xí)視域下初中物理實驗教學(xué)路徑探究[J].物理教師，2024，45（2）：58-60.

[3]" 李雪妮.基于深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略[J].廣西物理，2023，44（3）：83-85.

[4]" 侯麗容.深度學(xué)習(xí)視角下初中物理實驗教學(xué)策略[J].中學(xué)理科園地，2023，19（3）：27-29.

（責(zé)任編輯 黃春香）