基于深度學習的初中物理實驗探究素養培育策略

楊小春

摘 要：隨著初中物理核心素養由“概括理解”“實驗探究”“實踐應用”“求實創新”四個方面構成的提出，在物理學科教學中，如何使素養培育“落地生根”，是當前物理學科教學重點關注的話題。而深度學習的應運而生，如同“及時雨”一般。本文在厘清深度學習與實驗探究素養的關系下，重點探尋以開展實驗探究為載體，提煉有效的素養培育策略，使得學習者從表層學習走向深度學習，促進學生物理學科核心素養的養成。

關鍵詞：深度學習; 初中物理; 研究性學習; 實施路徑

中圖分類號：G633.7 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1006-3315（2019）07-022-001

2016年國家正式對外發布了《中國學生發展核心素養》，其明確“培養全面發展的人”是育人核心目標。而核心素養落地生根的重要載體便成了學科教學的重要任務。

一、物理課堂深度學習的基本內涵

深度學習是核心素養培育與發展的基本途徑，是我國課程教學改革走向深入的必需。物理課堂中的“深度學習”更多的指向：一是深入對物理核心概念和基本規律有正確認知的基礎上知道合理的轉化，在物理知識深度學習過程中表現出較出色的能力;二是通過深度學習，提升學生實驗探究與實踐應用的能力，以此提高學生的思維方法和思維品質。

二、實驗探究與深度學習聯系

“實驗探究”是指學生在觀察、實驗和科學探究過程中表現出的能力，包括“問題與猜想”“設計與操作”“證據與論證”等。為培育此方面的物理學科素養，就需要物理教師在教學實踐中嘗試保持學生的學習興趣，激發學生的求知欲，引導學生對自己感興趣的話題進行深入探究。讓學生深度的把握知識的本質，在實驗探究學習中積極參與思辨，變被動為主動，不斷的探究，勇于求實創新，培養質疑和實證、知識遷移能方面的能力，促進物理學科素養的養成。

三、深度學習下實驗探究素養培育策略

深度學習下的初中物理研究性學習應當是通過研究，促進學生從知識本位學習到知識的本質學習過程，實際上也是一種在最近發展區的學習過程。

1.提高演示實驗的“可信度”

初中物理演示實驗的“可信度”是踐行深度學習的根本前提。比如利用托里拆利實驗，需要用到水銀，而學生接觸水銀不太安全，所以不適合做學生實驗。有的實驗屬于現象篇，沒有太多探究價值，屬于一目了然之類的實驗，比如聲音是由于物理振動產生的。學生通過摸喉結、“聽”桌面的聲音來感覺聲音是由于物體振動產生的。在進行“聲音是由于物理振動產生的實驗”會啟發學生應該如何設計實驗才能證明聲音是由于物體振動產生的？使實驗探究從淺層學習走向深度習得的過程。

2.拓展實驗的研究內容

教材中很多物理實驗都是為了某一個知識點，而這些實驗本身的研究價值很大，通過對這些實驗的深入探究，可以提高學生的研究性學習水平。在“直線運動”一課中有“研究氣泡的直線運動規律”，在一個兩端封口的玻璃管中裝滿水，并留一點空隙。當玻璃管略微傾斜的時候，分別記錄運動距離及時間，從而研究氣泡在玻璃管中的運動狀態。學生得出數據后進行計算，一方面對速度的計算進行強化，另一方面也發現在氣泡運動一段時間后，后續的運動幾乎可以看成是勻速直線運動。研究到這里本節課的實驗活動幾乎就已經結束。但是筆者提出請同學們思考一個問題，為什么同學們實驗得出來的勻速運動的數據不一樣？影響勻速運動的速度大小的因素有哪些？本來看似“完美收官”的課堂又激起了千層浪，有的當時就開始研究玻璃管的傾斜角度對勻速運動速度的影響，有的比較氣泡大小對勻速運動速度的影響，有的學生課后翻閱資料學習液體的粘滯系數相關知識，試圖建立一個物理模型來歸納所有現象。這樣的課堂學生的收獲遠遠超過預設，學生主動學習的熱情也高漲。

3.鼓勵質疑刨根問底

在“實驗研究”的初中物理核心素養中明確提出，問題與猜想是指向“實驗研究”素養提升的重要學科關鍵能力之一。在學習密度知識的時候，關于阿基米德測皇冠的故事一直廣為傳頌。敘古拉國王艾希羅交給金匠一塊黃金，讓他做一頂王冠。王冠做成后，國王拿在手里覺得有點輕。他懷疑金匠摻了假，但是皇冠確實與原來的金塊一樣重。阿基米德由澡盆溢水找到了解決王冠問題的辦法：相同質量的相同物質泡在水里，溢出的水的體積應該相同。如果把王冠放到水里，溢出的水的體積應該與相同質量的金塊的體積相同，否則王冠里肯定摻有假。可是一個摻了銀的皇冠與純金皇冠體積到底相差多少？放在一個可以讓皇冠浸沒的盆中，水位可以影響多少？以當時科學技術能否達到這樣一個精度確實會引起人的質疑，根據學生查找數據，通過計算得出：1000g純金的體積是51.81cm3摻了300g銀的皇冠體積為64.57cm3，兩者浸沒在400cm2的桶中使水面上升的高度相差0.0319cm，以當時的技術0.3mm的高度差能不能精確的判斷？盡管由于史料記載不完整，無法還原歷史真相，但是學生的這種質疑精神非常值得學習，在質疑過程中對密度知識的理解也更加深刻。

4.甄選課題自主研究

“設計與操作”是初中物理“實驗探究”的物理學科關鍵能力之一。在實際的研究行為學習中，學生能依據物理的原理，應用科學方法甄選主題，進行有效的設計實驗，提升此方面的能力。如在學習導體的電阻與溫度有關實驗的時候，講到普通的白熾燈為什么在剛開燈的時候容易燒斷，那是因為剛開燈的時候燈絲的溫度比較低，電阻比較小，電流比較大，所以燈絲容易燒斷。一個學生受到啟發，發明了一個電燈保鏢，其實就是白熾燈串聯一個電阻，當電路接通后0.1秒馬上用時間繼電器把串聯的電阻局部短路，白熾燈就可以獨立接入電路正常工作。這樣很好地解決了開燈的時候由于電流過大而燒斷燈絲的問題。

深度學習，使初中物理學科素養的培育從零散走向整合，從被動走向主動，從淺層的學習走向深度的探究習得。通過深度學習，不斷培養學生概括理解、實驗探究、實踐運用、求實創新素養下的各個關鍵能力，在物理學科學習內化中提升學科特征的品質，讓學生具備良好的思維品質、掌握科學探究的方法、形成正確的物理觀念、科學態度與責任。

參考文獻：

[1]何捷.深度學習的寫作教學轉變[J]中小學教師培訓，2018（8）：42

[2]江蘇省中小學教學研究室.江蘇省義務教育學科核心素養與關鍵能力框架（試行）[M]2017.5