把握深度學習特征，優化物理實驗教學

耿健

摘要：物理學作為一門自然學科，以實驗為學習基礎。實驗不僅作為一種物理研究方法，而且作為一種物理教學思想，一直占據初中物理教學極其重要的位置。深度學習是一種提倡主動批判，構建情境的有意義學習，揭示了對學習本質的一種認識。本文在把握深度學習與物理實驗教學概念內涵、主要特征的同時，闡述在物理實驗教學中深度學習理論的指導作用，并著重分析了認知理論中的建構主義、情境認知理論對物理實驗教學的作用和影響。

關鍵詞：深度學習認知理論實驗教學

隨著新課改的深入，各學科的教學都相應有了更高的標準和要求，都在積極進行教學改革，初中物理學科也是如此。要想實現新課標的要求，物理教學中的實驗教學顯得尤為重要。然而，有些實驗教學局限在表象學習，沒有開展深層次的學習活動。在新課改的背景下，學生最終要解決現實的復雜問題，需要在實驗探究活動中通過深度整合實驗信息，深度挖掘復雜原理、深度感悟內在聯系，從而在問題情境中構建個人的實驗探究知識體系。而如何有效協助學生解決實際問題已迫在眉睫，一種重要而又有效的教學方式和理念——深度學習在這一背景下應運而生。本文以滬科版八年級《物理》第六章第五節《影響滑動摩擦力大小的因素》為實驗案例，談一談改進物理實驗教學的發生機制和環境條件，以期能夠更好地促進學生對物理知識的學習。下文在分步闡述深度學習的概念內涵以及主要特征的同時，著重從認知科學的理論角度來探討深度學習理念對物理實驗教學的指導和支持。

一、深度學習與物理實驗教學的概念內涵

隨著深度學習理念的推廣，國內的專家學者們也逐漸加強了相關研究。深度學習的概念由黎加厚教授率先闡述，他認為深度學習是學習者在內容理解的基礎上，能夠主動批判地學習新知識和技能，并能夠融合原有認知構建新的知識體系，或能夠聯系多種情境在新的問題情境中遷移運用原有的知識，將已有知識遷移運用到新的問題情境中，最終得出新的結論或解決新的問題的學習。作為一種主動批判、情境構建式的學習方式，深度學習同時能夠有效地實現有意義學習。當物理中出現現象或問題時，通過操作實驗，把學生疑惑的問題轉變為能夠理解的事實，在動手實驗中，學生在解決問題的同時發現新的現象，進而超越思維提高能力，這就是初中物理實驗教學。本實驗中，對于身邊常見的摩擦現象，學生根據自己的生活體驗和感性認識，逐步認識到摩擦力的存在;通過實驗知道摩擦力尤其是滑動摩擦力受到壓力和接觸面粗糙程度的影響。?本實驗在課程標準中列為學生必做實驗之一，所以老師不能僅僅在課堂上做做演示，而要創造條件，讓學生自己動手操作完成。

二、深度學習核心特征在物理實驗教學中的表現

主動批判、深刻理解是深度學習的核心特征。在物理實驗教學中，學生應在理解實驗基本原理的基礎上進行批判性的學習。教師要引導學生對實驗步驟或現象保持一種發散或創新的態度。教師應結合生活經驗對比給出問題：“滑動摩擦力的大小可能和哪些因素有關呢？”鼓勵學生獨立思考和相互討論，積極發表自己關于這個問題的“猜想和假設”。

信息相互整合是深度學習特別強調的。首先要注意不同學科知識之間、不同渠道信息之間的整合，尤其是新舊知識和信息之間學生的分類整合。實驗教學開始前，學生已經學過探究彈力、重力大小影響因素的實驗，教師應抓住核心實驗思想，引導學生思考拉力、推力或運動方式是否會影響滑動摩擦力，結合長程兩段思想，為下一章二力平衡知識做好鋪墊，信息前后整合。

遷移運用是深度學習著重強調的。這就要求學生對實驗原理有深刻的理解，對重要步驟有思考和感悟，最終在同類實驗中將方法靈活運用，或在新的實驗情境中找出不同的方法，建構新的實驗方法并遷移運用。實驗教學中，學生在以往生活經驗的基礎上，會注意到發生在相對運動的兩個接觸面上的摩擦力，隨后引導學生積極思考，小組共同討論，提出猜想：影響滑動摩擦力大小的因素可能有接觸面粗糙程度、接觸面之間的壓力等，同時遷移前面的實驗思想，適時強調“控制變量法”在研究多因素問題中的應用。

面向問題解決是深度學習的最終目的。讓學生能夠解決現實中的復雜問題是深度學習的一個重要目的。實驗教學過程中，教師應要求學生嘗試利用實驗探究所得結論去解釋生活中的實際問題，將學習的結果進行外化的表達，這正是深度學習的體現和要求。實際實驗中，為什么拉動以后測力計示數會略微變小？如何才能做到勻速直線拉動？如何對實驗進行改進？這些都是學生需要解決的實際問題。

三、深度學習的認知理論基礎與物理實驗教學

從深度學習的概念、內涵及特征來看，元認知理論、分布式認知理論、構建主義理論和情境認知理論這四個認知理論在深度學習理論的研究中有很重要的地位。本文有關深度學習對物理實驗教學的指導和支持作用將分別從建構主義理論、情境認知理論兩個角度探析，希望能夠將單調、統一的教學方式變換為能夠調動學生積極性，強化思維能力的實驗課堂，更好地突出學生的主體地位。實驗操作的過程中，為了讓學生能夠對物理概念和結論有更好的運用，應該著重培養學生實驗探究和解決問題的能力。

1.建構主義理論在物理實驗教學中的應用

主動的、構建的、積累的、目標導向的、批判的和反思的是構建主義者認為學習應具備的六條核心特征，典型的構建主義學習應該具備這六條特征。

物理實驗學習是學生主動地構建實驗探究體系的過程，反復的雙向作用也發生在新舊實驗研究之間。在教學過程中，教師應引發學生已有的實驗認知結構與新的實際實驗問題產生聯系和差異，進而使原有的實驗知識體系發生調整或變化，從而構建新的實驗知識體系。教師應在前兩節重力與彈簧彈力影響因素的探究實驗基礎上，引發學生思考摩擦力尤其是滑動摩擦力有哪些影響因素，感受并提出為什么用手緊按桌面難推動，按在玻璃面上容易推動等問題，隨后進行實驗探究，構建新的實驗知識體系。

2.情境認知理論對物理實驗教學的影響

把知識視為學生和學科或情境之間的聯系的屬性以及相互作用的產物而不是學生獨自的心理表征，是情境認知理論所強調的。因此物理實驗教學不僅僅是為了讓學生獲得一大堆事實性的規律，還要將學生置于規律產生的特定實驗情境中，通過鼓勵學生積極參與具體情境中的實驗過程來得出結論、構建理論并解決問題。

“探究滑動摩擦力影響因素”實驗中，教師通過引導學生參與改變木塊對桌面的壓力、接觸面的粗糙程度等實驗問題情境中的活動并用重新構建的知識體系解決新的實際問題，才能融合原有實驗認知結構并掌握這些規律。實驗教學的最終目的是在真實情境中解決復雜的實際問題，學生能夠在已有的實驗結論基礎上構建新理論并遷移到新的實驗情境中才是問題解決的關鍵。因此，在平時的實驗教學中，如何根據情境認知理論有目的地創設實驗情境來協助實驗學習是教師需要思考的。

引導學生進入物理殿堂，初中物理實驗教學有著不可或缺的作用。要改變傳統的教學活動重心，由教授統一化的知識，轉為學生主動批判、情境構建、積極在實驗中尋找信息、自我理解、構建體系，深度挖掘實驗知識并能有效地遷移運用來解決更多的實際情境中的真實問題。在物理實驗教學的過程中深化理論知識;在課堂教學的背景下創新培養學生的知識技能、情感態度價值觀;在提高物理教學質量的同時，真正培養學生的科學素養，成為學生終身受用的財富。

參考文獻：

張浩，吳秀娟.深度學習的內涵及認知理論基礎探析[J].中國電化教育，2012（10）.

責任編輯：黃大燦