指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略

摘 要：實驗教學(xué)是初中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，也是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的主要途徑。在深度學(xué)習(xí)理念指引下，教師應(yīng)創(chuàng)新實驗教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生對實驗原理進行深入思考，從而促進學(xué)生學(xué)習(xí)思維的發(fā)展。對深度學(xué)習(xí)理念下初中物理實驗教學(xué)的作用和實施原則進行了闡述，從創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、設(shè)置驅(qū)動任務(wù)、引入信息技術(shù)等方面探討了指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略，旨在充分發(fā)揮實驗教學(xué)對學(xué)生學(xué)習(xí)的促進作用，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

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

深度學(xué)習(xí)理念強調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動參與和深度思考。在初中物理實驗教學(xué)中，教師應(yīng)注重深度學(xué)習(xí)理念的融入，合理運用多樣的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生進入深度學(xué)習(xí)狀態(tài)。這樣不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與探究精神，還能使其在實驗操作的過程中增強動手操作能力，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、深度學(xué)習(xí)理念下初中物理實驗教學(xué)的作用

（一）有助于提升學(xué)生的主體性

在深度學(xué)習(xí)理念下，教師要堅持以生為本的原則，基于學(xué)生的學(xué)習(xí)需要合理設(shè)計實驗方案，讓學(xué)生在觀察、猜測、比較、分析等過程中深化對知識的理解，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)［1］。同時，在深度學(xué)習(xí)理念下，教師要鼓勵學(xué)生提出問題，引導(dǎo)學(xué)生通過自主探究、合作分析等方式進行深入思考，并通過實驗驗證自己的想法，從而加深學(xué)生對物理知識的理解。這能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，讓學(xué)生全身心投入物理實驗過程中，主動開展實驗活動。

（二）有助于發(fā)展學(xué)生的高階思維

高階思維對學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展有著重要的影響，具備高階思維的學(xué)生能夠深入探究學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而提升自己的認(rèn)知水平。在深度學(xué)習(xí)理念下的初中物理實驗教學(xué)中，教師要設(shè)計引導(dǎo)性實驗活動，讓學(xué)生在解決復(fù)雜問題、進行科學(xué)探究、優(yōu)化實驗設(shè)計的過程中深入思考［2］。這樣一來，學(xué)生就能夠有效發(fā)展高階思維，并在高階思維的支持下進行科學(xué)探究，進而深入理解物理知識的本質(zhì)，提升物理核心素養(yǎng)。

（三）有助于學(xué)生遷移應(yīng)用知識

深度學(xué)習(xí)理念強調(diào)學(xué)生對所學(xué)知識的遷移應(yīng)用，學(xué)生通過深度學(xué)習(xí)能理解物理知識的本質(zhì)，靈活應(yīng)用物理知識解決實際問題［3］。在深度學(xué)習(xí)理念下的物理實驗教學(xué)中，教師應(yīng)設(shè)計有挑戰(zhàn)性的實驗任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲，讓學(xué)生主動提出問題，并自主設(shè)計實驗方案來尋找答案，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

二、深度學(xué)習(xí)理念下初中物理實驗教學(xué)原則

（一）層次性原則

層次性原則要求教師由淺入深地設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容，逐步引導(dǎo)學(xué)生理解物理知識。具體來說，教師可從基礎(chǔ)的物理現(xiàn)象出發(fā)，由淺入深地設(shè)計實驗活動，讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)水平進行合理選擇，從而使學(xué)生在參與實驗的過程中有所收獲［4］。這樣不僅可以加深學(xué)生對物理知識的理解，還能幫助學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)的知識體系。

（二）挑戰(zhàn)性原則

挑戰(zhàn)性原則要求教師對實驗的難度進行合理調(diào)整，以此激發(fā)學(xué)生對實驗原理及現(xiàn)象的探究興趣，促使學(xué)生全身心投入實驗探究活動中。需要注意的是，教師要給學(xué)生提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和支持，幫助學(xué)生克服實驗中遇到的困難，確保學(xué)生能夠在實驗探究中有所收獲，以此增強學(xué)生的學(xué)習(xí)信心和動力，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索未知的精神。

（三）開放性原則

開放性原則要求教師對實驗主題、方法進行優(yōu)化設(shè)計，提升實驗教學(xué)的開放性，讓學(xué)生能夠在實驗過程中自由探索，提出自己的見解和解決方案［5］。同時，開放性原則還要求教師對實驗資源進行拓展，以此豐富學(xué)生的實驗選擇，激發(fā)學(xué)生的實驗探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

三、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)教學(xué)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突

在初中物理實驗教學(xué)中，教師創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境，能夠讓學(xué)生在觀察、體驗的過程中感知實驗現(xiàn)象，結(jié)合自己的知識經(jīng)驗進行對比分析，從而引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。在這樣的教學(xué)中，學(xué)生能夠在教師的引導(dǎo)下主動思考和探究情境中蘊含的物理原理、規(guī)律等，并結(jié)合所學(xué)知識進行深入研究，從而進入深度學(xué)習(xí)狀態(tài)。

以“探究電磁鐵的磁性”一課的教學(xué)為例，教師可在課前給學(xué)生展示趣味性魔術(shù)，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境。教師可在講臺上放置一個密封的裝有電磁鐵的紙盒，并在盒子旁邊放一個開關(guān)及鐵釘，隨后閉合開關(guān)，讓學(xué)生觀察“靠近紙盒的鐵釘被吸到紙盒上”這一現(xiàn)象。同時，教師可提問學(xué)生：“這是怎么回事？紙盒里有什么秘密？”以此引導(dǎo)學(xué)生思考，并逐步引出電磁鐵的概念。隨后，教師可設(shè)置“制作簡易電磁鐵以及探究影響電磁鐵磁性強弱的因素”的實驗任務(wù)，并幫助學(xué)生劃分小組，給每個小組發(fā)放漆包線、電池、開關(guān)及滑動變阻器等器材。在學(xué)生開展實驗前，教師要帶領(lǐng)他們回顧電流的磁效應(yīng)等知識，并詳細(xì)講解電磁鐵的基本結(jié)構(gòu)及運行原理，使學(xué)生理解“電磁鐵通電時有磁性，斷電時磁性消失”這一結(jié)論，提出“電磁鐵磁性強弱可能與電流大小、線圈匝數(shù)以及鐵芯類型等因素有關(guān)”這一假設(shè)。在此基礎(chǔ)上，教師可讓各小組分別選擇一個影響因素進行實驗探究。以“電流大小對電磁鐵磁性的影響”實驗為例，學(xué)生在探究時要先按照要求連接電路（如圖1），隨后保持線圈匝數(shù)和鐵釘不變，通過滑動變阻器調(diào)整電流大小，并觀察鐵釘對小鐵釘?shù)奈ψ兓?，記錄?shù)據(jù)。從實驗現(xiàn)象來看，隨著電路電流增大，鐵釘對小鐵釘?shù)奈σ搽S之增強，由此，學(xué)生可得出“電流越大，電磁鐵的磁性越強”的結(jié)論。實驗結(jié)束后，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生回顧實驗過程，總結(jié)電磁鐵磁性強弱與電流大小、線圈匝數(shù)以及鐵芯類型之間的關(guān)系，并提出拓展性問題：電磁鐵在生活中有哪些應(yīng)用？如何進一步增強電磁鐵的磁性？這樣的問題能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促使學(xué)生展開深度學(xué)習(xí)。

由此可見，創(chuàng)設(shè)實驗情境，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己學(xué)過的知識及實驗現(xiàn)象進行分析，明白電磁鐵磁性強弱與電流大小、線圈匝數(shù)與鐵芯類型之間的關(guān)系，不僅可以使學(xué)生養(yǎng)成主動觀察現(xiàn)象、深入思考問題的習(xí)慣，還能提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

（二）設(shè)置驅(qū)動任務(wù)，促進主動探索

1.設(shè)計開放性問題，引導(dǎo)理性思考

初中生正處于認(rèn)知能力發(fā)展的關(guān)鍵階段，具有好奇心強、探索欲旺盛等特點。對此，在初中物理實驗教學(xué)中，教師應(yīng)設(shè)計開放性問題，引導(dǎo)學(xué)生基于具體的物理現(xiàn)象進行深入探究，從而加深學(xué)生對物理知識的理解，促進學(xué)生展開深度學(xué)習(xí)。

以“關(guān)于電動機轉(zhuǎn)動的猜想”一課的教學(xué)為例。電動機類型豐富且在生活中應(yīng)用廣泛，為此，教師可結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗，圍繞電動機轉(zhuǎn)動原理設(shè)計開放性問題，引導(dǎo)學(xué)生進行深入思考。首先，在課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師可展示電動機、開關(guān)及電源實物，并讓學(xué)生按照電路圖連接電路，觀察電動機是否轉(zhuǎn)動。其次，教師可基于實驗現(xiàn)象提出“電動機不轉(zhuǎn)動的原因是什么？”等問題，并鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，進行交流討論，提出假設(shè)。最后，教師可指導(dǎo)學(xué)生進行實驗，驗證自己的假設(shè)，以此加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解。這樣，通過設(shè)置開放性問題，引導(dǎo)學(xué)生進行深入思考，教師不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，還能培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，讓學(xué)生掌握通過實驗驗證假設(shè)的方法，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

2.組織個性化實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

初中生普遍具有較強的好奇心，能夠圍繞某一現(xiàn)象發(fā)散思維，產(chǎn)生獨特的想法。為提高物理實驗教學(xué)質(zhì)量，落實深度學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師可結(jié)合具體的實驗主題，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計并實施實驗，以此發(fā)揮個性化實驗對學(xué)生學(xué)習(xí)的促進作用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。同時，教師還可以給學(xué)生提供多樣的實驗器材，幫助學(xué)生拓展實驗思路，這對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)有著重要的促進作用。以“發(fā)電機為什么能發(fā)電”一課的教學(xué)為例，教師可引導(dǎo)學(xué)生獨立設(shè)計實驗，通過實驗探究磁生電的條件。首先，教師可向?qū)W生展示手搖發(fā)電機，用導(dǎo)線將其與小燈泡、開關(guān)等連接起來，讓學(xué)生思考如何使燈泡發(fā)光，以此引出本次實驗的主題——發(fā)電機為什么能發(fā)電。其次，教師可組織學(xué)生以“探究什么情況下磁可以生電”為主題開展實驗，給學(xué)生分發(fā)相應(yīng)器材，鼓勵學(xué)生自由發(fā)揮想象力，設(shè)計實驗方案，以驗證自己的想法。經(jīng)過之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生能自己設(shè)計實驗電路和實驗方案，并自主開展相應(yīng)的實驗，記錄數(shù)據(jù)，探究磁生電的條件與特點。再次，教師可對學(xué)生的實驗結(jié)果進行匯總，引導(dǎo)學(xué)生進行討論，分析實驗中觀察到的現(xiàn)象與理論知識之間的聯(lián)系，進而總結(jié)出“閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，且感應(yīng)電流的方向與磁場方向、導(dǎo)體運動方向有關(guān)”這一結(jié)論。最后，教師可以組織學(xué)生開展班級分享會，鼓勵學(xué)生展示自己的實驗成果，以此促進學(xué)生共同提升。

由此可見，教師在物理實驗教學(xué)中，通過引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計個性化實驗，能有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，增強學(xué)生的課堂主體性，使其全身心投入實驗探究中，進入深度學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（三）引入信息技術(shù)，輔助教學(xué)實施

在物理實驗教學(xué)中，部分實驗具有條件復(fù)雜、操作難度大、安全風(fēng)險高等特點，因此難以在課堂上進行直觀演示，這會導(dǎo)致學(xué)生對相關(guān)物理知識理解不夠深入，無法構(gòu)建完善的知識體系。對此，教師可運用虛擬仿真技術(shù)等，創(chuàng)設(shè)條件適宜的虛擬實驗環(huán)境，讓學(xué)生通過虛擬操作的方式體會實驗過程，加深對實驗原理的理解。這不僅可以讓學(xué)生在安全的環(huán)境下完成實驗操作，還能促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

以“最快的‘信使’”一課的教學(xué)為例，本課的主要教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生認(rèn)識電磁波，了解電磁波的波速、波長及頻率之間的關(guān)系，掌握描述電磁波波形圖的方法。但由于電磁波無法被直接觀測，因此教師無法直接展示相關(guān)現(xiàn)象。對此，教師可借助虛擬仿真實驗平臺的電磁波產(chǎn)生模塊、傳播特性模塊以及干涉與衍射模塊等對實驗教學(xué)進行優(yōu)化創(chuàng)新。首先，教師可在教學(xué)管理平臺中分享電磁波理論知識，讓學(xué)生通過預(yù)習(xí)了解本實驗的基本內(nèi)容。其次，教師可指導(dǎo)學(xué)生借助虛擬仿真實驗平臺的不同模塊開展實驗探究。比如，教師可先讓學(xué)生在電磁波產(chǎn)生模塊中自行設(shè)置LC電路的電容及電感等參數(shù)，并觀察電路中的電流情況，判斷電磁波是否產(chǎn)生，隨后讓學(xué)生調(diào)整參數(shù)，記錄電磁波頻率與振幅等數(shù)據(jù)在不同參數(shù)下的變化情況。又如，教師可讓學(xué)生在傳播特性模塊中自主選擇不同的介質(zhì)環(huán)境以及電磁波源參數(shù)，并觀察不同情況下的電磁波傳播路徑及速度的變化情況，探究不同因素對電磁波傳播的影響，總結(jié)傳播規(guī)律。再次，教師可讓學(xué)生撰寫實驗報告，對實驗?zāi)康摹⒘鞒碳皵?shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)進行詳細(xì)闡述，并組織線上討論課，讓學(xué)生對遇到的問題進行集中討論。最后，教師要依據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、實驗過程及其對實驗結(jié)果的思考等制訂完善的評價方案，幫助學(xué)生深入理解電磁波的特性，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)科學(xué)思維。

教師在物理實驗教學(xué)中運用信息技術(shù)，不僅可以讓學(xué)生通過實驗驗證所學(xué)知識，還能幫助學(xué)生及時糾正錯誤，提高學(xué)習(xí)效果。此外，教師還可以借助信息技術(shù)給予學(xué)生及時的指導(dǎo)，從而加強與學(xué)生之間的互動，促進學(xué)生展開深度學(xué)習(xí)。

結(jié)語

在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)基于深度學(xué)習(xí)理念創(chuàng)新教學(xué)方式，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)高質(zhì)量的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)展高階思維，深入理解物理知識，提高知識應(yīng)用能力。本文對深度學(xué)習(xí)理念下初中物理實驗教學(xué)的作用與實施原則進行了分析，提出了創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、設(shè)置驅(qū)動任務(wù)、引入信息技術(shù)等措施，旨在推進物理實驗教學(xué)的高效開展，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

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