豐富實驗舉措　促進深度學習

范艷梅

[摘要]初中物理實驗可以提高學生的動手能力，增加學生感受物理的機會。在具體教學中，若能結合生活實際，組織學生開展物理小實驗，讓學生在動手實驗的過程中觀察、體驗、感悟，真正讓學生把物理學活、學透。文章結合實例，探討多樣化的實驗教學，促進學生深度學習，提高學生的物理科學素養。

[關鍵詞]初中物理;實驗;科學素養;深度學習

[中圖分類號]G633.7? [文獻標識碼]A? [文章編號]1674-6058（2020）02-0041-02

《義務教育物理課程標準（2011年版）》對“課程性質”的闡述中，有這樣一段文字：“義務教育物理課程是一門注重實驗的自然科學基礎課程。”初中物理教學離不開實驗，實驗可以激發學生學習物理的興趣，實驗還可以讓學生把復雜難懂的知識化為直接可視的實驗現象，實驗還可以拉近教師與學生的距離。

深度學習是指在教師創設的具有挑戰性的問題情境中，學生全身心地投入，高階認知參與的有意義的學習過程。在此，把深度學習理解為：學生“學得進”、“想得透”和“用得上”。

一、借助生活用品，多體驗、感悟，讓學生學得進

在教師創設的真實情境中，學習內容要能觸及學生的心靈，讓學生愿意學習，而且學生有為此付出努力的情感準備，我們稱為“學得進”。

現在班級里的大多數學生學習過樂器，樂理知識甚為豐富。在學習“聲音的特性”時，可以專門開展一節綜合實踐課，讓學過樂器的學生表演節目，讓沒學過樂器的學生分析音調高低是如何改變的，也可以讓學生自制樂器，比如，教師推薦用七個高腳杯（杯中放不同量的水），敲擊產生音調不同的聲音，演奏一段簡單的音樂旋律;弦樂器的吉他或者二胡或者古箏，弦越短、越細、越緊，產生的音調越高;電子琴，可以模擬不同樂器的音色，彈奏同一首樂曲，說明音調是相同的。

一開始，教師就把自己放在音樂盲的角色上，帶著羨慕和佩服的眼神欣賞著，并適時引導。教師表現出弱者的姿態，才能激發學生的求知欲和保護欲。學生通過這次表演交流，能把學習物理的熱情投射到平時的生活中，體現物理來源于生活，并從生活走向物理。

給學生提供不同的契機，以改變學生對物理學習的態度。借助這樣的演出活動，可以讓有專長的學生提高學習物理的興趣和動力，讓學生樂于學習物理。

物理課程標準中要求學完長度、質量、速度、功率等知識后，使學生能夠對生活中所涉及的這些物理量的大小有一個初步估計。因為學生缺乏生活經驗，對身邊常見物體的尺寸、質量等，沒有應有的認識，雖然小學數學都學過，但因為時間久遠，或者當初就沒有深刻掌握，總之，到初二再學習物理時，仍然錯誤頻發。

尺寸和質量是描述物體的基本指標，只要是常見的物體，都可以拿出來給學生估計、測量、對比、評價。這個學習過程可以在課堂上，也可以在家里進行?？梢栽谡n堂教學中進行，也可以在科技活動節上通過比賽進行，以相差百分比最低者取勝。被測物品可以是學生書包里的學習用品，也可以是家庭生活中的用品，要求學生歸納出質量為幾克、幾十克、幾百克、幾千克的一些物品以及長度為幾毫米、幾厘米、幾分米、幾米的一些物品，真正實現從物理走向生活。

義務教育階段的物理教學有一個重要任務就是讓學生對學習過的物理量有大致的認識，可以涉及常見的溫度值、常見物質的密度、常見物體的質量和重力、常見物體的體積、聲速和光速以及常見的運動物體的速度、人爬樓的機械功率、家用電器的電功率等。

學生利用身上1厘米寬的指甲蓋、1分米長的手指、1米長的腿可以估測某些物體的長度，也就是說學生若能大致了解自己身上某個部位的尺寸，就相當于攜帶了一把移動的尺子，有時就能方便地估測某些物體的長度了。又如學習完機械功率后，讓班上體力最好的學生爬樓，測量其爬樓的功率。經測量得知該學生爬樓的最大瞬時功率約500 W，與小型汽車發動機的功率約50 kW比較，相差太大。普通人能長時間維持的功率約為100 W。

物理量的估算是物理科學素養的一種表現，初中物理課堂，應注意讓學生的學習走進學生的生活，這就要求教師多為學生提供體驗、觀察、思考的機會。

二、借助追問問題，通過簡單的實驗現象，讓學生想得透

深度學習的特征之一是注重批判理解，促進知識建構。深度學習的價值也包含了促進深刻理解，引發深度思維。如果教師在學生難以理解的關鍵之處，用追問和直觀的實驗現象幫助學生深刻理解，那么學生自然會在解決問題的過程中有根據、有條理、有深度地思考，我們稱為學生“想得透”。

初中階段在探究有關能量時，因為能量的抽象性和不可測量性，都需要用轉換法來體現。在探究動能與哪些因素有關時，如何改變小車的初速度？如何控制不同質量的小車的速度相等呢？動能的大小通過什么現象來體現？是通過小車在水平面上運動的距離還是小車推動木塊距離的遠近？把以上問題考慮清楚了，也就把這個探究實驗弄清楚了。

問題1：如何改變小車的速度？

學生第一反應就是用手推動小車，用不同的力推動小車，就可以使小車的速度不同了。改變質量相等的小車的速度，這個方法確實可行，學生獲得了暫時的成就感。

問題2：如何控制質量不同的小車的速度相等？

人用手推車顯然不可能實現質量不同的小車的速度相等。學生想起在探究阻力對物體運動的影響的實驗中，讓小車從斜面的同一高度滑下的目的就是控制小車到水平面的初速度相等，因此，我們也讓小車從斜面的同一高度滑下即可。

有學生提出疑問：質量相等的小車可以速度相等，質量不相等的小車從斜面的同一高度滑下，到達水平面時的初速度還相等嗎？怎么解決這個問題呢？

學生繼續開動腦筋，可以讓兩個質量不等的小鐵球從斜面的同一高度同時釋放，觀察它們的運動情況是否相同。為了控制開始運動的同時性，可以用一把直尺攔住兩小球，再把直尺同時向上快速提起。實驗現象是兩個小球運動情況完全相同，說明小球的速度相等，也就是教材上以“信息快遞”的形式給大家展示的“質量不等的小車從斜坡的同一高度釋放，運動到水平面時，它們的速度大小相等”。通過這一簡單實驗現象就可以把教材上的這句話以生動的實驗現象展示出來，這樣讓學生不僅知其然，還能知其所以然。

問題3：小車的動能通過什么現象體現？

直接通過小車在水平面上滑行的距離體現小車的動能可以嗎？有學生提出：可以讓質量不同的小車從斜面的同一高度滑下，在水平面上滑行的距離是否相等來驗證。質量不同的小車滑行的距離是相等的，顯然不可以用這個方式判斷。

能量是通過物體做功本領體現的，物體對外做功的本領越大，說明物體具有的能量越多。故要引入另一個物體把小車的動能激發出來，讓小車對木塊做功，觀察木塊被推動距離的遠近來體現小車的做功本領，即動能的大小。把物理概念理解透了，也就想通了。

三、借助綜合實踐活動，開展專項制作，讓學生用得上所學知識

深度學習的特征之二就是著重遷移應用，面向問題解決。深度學習的價值內涵還包含了積聚價值體驗，走進素養核心。知識遷移和應用是學習的最高層級，是高階思維的體現。我們把學生能在新情景下運用所學知識解決問題，實現深度體驗的學習稱為“用得上”。

初中階段可以開設項目型任務設計——液體密度計。借助液體密度計的制作可以把學生的力學知識綜合到一起。比如天平加塑料量杯，可以控制液體質量相等時，液體的體積與密度成反比，把量杯的體積刻度改成密度刻度。利用杠桿做成桿秤式密度計，控制液體的體積相等，秤砣到支點的距離與液體的密度成正比，把桿秤的長度距離改成密度刻度。彈簧測力計加量筒，可以控制液體的體積相等時，重力與液體的密度成正比，把彈簧測力計力的刻度改成密度刻度。粗細均勻的吸管用蠟封口，加上適量配重，可以做出液體密度計，這個密度計是教材上以綜合實踐活動的形式詳細開展的，在此不再贅述。

如桿秤式密度計的測量范圍可以較大，而分度值可以較小，測量誤差也在可接受范圍內。桿秤式密度計秤鉤處的量杯可以選擇分度值較小的塑料量杯，控制液體的體積相等，100 cm長的桿子，加上恰當的秤砣，可以擴大測量范圍，量杯的下面要加一些金屬塊配重，盡量讓提鈕和定星點在秤桿子的一端。

彈簧測力計加量筒組合，制作液體密度計，可以讓學生分析選用哪種規格的彈簧測力計，液體的體積多少合適，制作出的液體密度計的量程和分度值分別是多少，都需要學生自己考慮。

也可以以表格的形式展示各組的考慮結果，量筒的質量可以加適量的橡皮泥作為配重，湊成某一個合適的整數，所以量筒的質量可以按需要考慮。又或者因為塑料量筒的質量比較小，10克左右，重力在0.1 N左右，可否彈簧測力計調零時，就把量筒掛在掛鉤上，直接清零，這樣彈簧測力計的刻度就可以全部刻上密度的刻度值了。

表格的項目內容如下表所示：（把量筒的重力清零的情況）

以上僅僅是理論分析，實際制作當中，困難重重，刻度也不盡如人意。想要分度值更小些，測量結果誤差更小些，還是需要花費一番心思的。而這個慢慢細化和改良的過程能讓學生從實驗中學會思考問題，提高解決問題的能力。

有了實驗，物理學科變成學生最期待學習的學科。實際教學中，教師除了把書上的演示實驗和分組實驗做好之外，還要指導學生做好課外小實驗和小制作，提高學生的動手能力，增加感受物理的機會，結合生活，把物理學活，再應用到生活中去。教師要把發展學生的物理核心素養作為教學目標，要用長遠眼光看待當前的教學，要在實驗中培養學生的科學思維能力，讓學生學會科學探究，促進學生深度學習。

[參考文獻]

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2]劉炳昇，李容.義務教育教科書·物理[M].南京：江蘇科學技術出版社，2015.