基于物理實驗法促進學生的深度學習

李華麗

【摘要】物理教學需要基于基本實驗觀察獲得物理規律。實驗正是物理學重要的研究方法之一，它能培養學生分析問題、解決問題的能力，也能培養學生自主合作和探究的意識。文章結合在實際教學過程中的教學案例，提出促進學生深度學習的初中物理實驗教學策略。

【關鍵詞】深度學習;物理實驗;學習方法

在網絡迅猛發展的今天，終身學習和深度學習已經成為我們每個社會個體適應社會發展的必需。鑒于此，物理教學需要基于基本實驗觀察獲得物理規律，實驗既能培養學生分析問題和解決問題的能力，又能培養學生自主合作和探究的意識。下面筆者結合深度學習的內涵以及初中物理實驗教學的特點，談談運用實驗法培養學生深度學習的策略。

一、何為深度學習

深度學習的概念和內涵一直在不斷發展變化，國內外學者從不同視角對深度學習進行了研究，對其概念的解釋也不盡相同。20世紀50年代，美國學者Ference Marton和Roger Saljoa首次對深度學習開展實驗研究并提出深度學習和淺層學習兩個概念，認為深度學習是相對于淺層學習的方式。

在我國，何玲和黎加厚教授于2005年首先介紹了深度學習的概念。隨著研究的深入，研究者從關注深度學習的方式過渡到關注深度學習發生的過程和結果。卜彩麗、馮曉曉、張寶輝從深度學習的概念、策略、效果和啟示上對美國深度學習項目進行了解讀與分析，提出在深度學習能力框架中，學生認知領域的能力包括掌握核心學科知識和批判性思維與復雜問題的解決能力;人際能力包括團隊協作、有效溝通能力;個人能力由學會學習、學習毅力兩個關鍵能力組成。

二、基于實驗法學習促進學生的深度學習

1.了解物理發展史，走進物理學習

學生正式接觸物理學科是在初中階段。初中的兩年物理學習讓學生對整個經典物理體系有了整體的了解，這對學生的學習能力以及接受知識能力提出很高的要求。魯教版教材在緒言中用三節內容讓學生走進物理、了解物理，尤其是在第三節中認真詳細地介紹了物理學習中的實驗設計的整體思路以及能夠達到的學習效果。而在初接新生時，筆者的引導方法是：開學初讓學生利用網絡搜索熟悉的物理大家的生平事跡與其一生成就，以及對物理學科的重大貢獻和著名實驗。例如，學生如果聽說過物理學家牛頓，就會了解牛頓的生平事跡，以及他的蘋果落地實驗探究出的萬有引力定律;聽說過愛迪生，就會了解燈泡的發明以及進行的大量實驗;聽說過瓦特，就會了解瓦特觀察水壺蓋的跳動發明出蒸汽機。無形中讓學生了解物理是一門以實驗為基礎的學科，從發展根源了解物理學科是進行深度學習的基礎。

2.巧妙利用演示實驗，激發學生探究的興趣

物理演示實驗是課堂教學的重要環節，需要學生觀察實驗現象、分析實驗過程、得出實驗結論。對于易于操作的實驗，教師應盡量放手學生自主演示;對于有一定難度的實驗，教師要適當地指導學生完成操作。例如，在電學實驗中，學生對生活中處處可見的電產生很大的好奇心，但從小就被灌輸了遠離電、防止觸電危險的觀念，所以學生對此既愛又怕。在上課之初，學了電的基本知識之后，教師可以進行電路連接演示，向學生演示短路，同時在操作的時候可以故意出錯，讓學生找錯，連接電路時應放慢動作，讓學生看到分解步驟，消除學生的恐懼心理。演示實驗后，學生都會想自己動手完成一次電路連接。學生有了興趣，便會細致觀察與思考，從而不斷產生疑問，帶著問題認真聽講，并且對安全用電知識有了全面、深刻的了解。

3.培養學生的實驗設計能力

學生動手實驗才是物理實驗教學的主體，它能夠培養學生的觀察能力、思維能力、實踐能力。學生的動手實驗包括課堂實驗和課后實驗。

（1）課堂實驗目標明確、內容豐富

課堂實驗由于時間和器材的限制，需要保證實驗順利進行，但又需要課堂實驗能夠達到明確的目標。在進行實驗時，學生常常不了解實驗器材或者對實驗步驟只是機械性地重復，找不出實驗器材的缺陷以及缺乏對實驗步驟是否合理的反思。例如，在講解杠桿這節實驗課時，教師拿出實驗室的杠桿器材給學生，學生并不能順利地說出五要素的位置及如何操作杠桿。筆者便帶領學生從杠桿定義出發組裝一根實驗杠桿用具。a.拿出一根“棍”展示杠桿是一根硬棒。b.可以圍繞固定點轉動，又要消除重力對實驗的影響，支點選在中間固定杠桿。c.掛上物體，讓杠桿分別處于水平平衡和傾斜一定角度平衡，學生選擇水平平衡，便于測量力臂。d.如何讀取力臂呢？學生說用刻度尺直接量取。提問：“可否優化實驗器材？”學生：“以支點為起點，將刻度直接畫在杠桿上。”這個過程加深學生對杠桿作用的了解，實驗中的難題也迎刃而解。

（2）課后實驗豐富多樣

物理學科的主旨是從生活中學習物理，將物理知識應用于生活，所以物理知識在生活中的應用隨處可見。將學到的知識拿到實際生活中應用和利用生活器材進行物理實驗，都是幫助學生進行物理學科的深度學習和理解。在學習了大氣壓強的知識后，可以讓學生在課后選擇合適的杯子和紙板進行覆杯實驗，以加深對本節課的知識理解。學生們很有成就感，在得到筆者的肯定和鼓勵之后，他們就更有膽量在每一節課后用生活器材進行實驗，或者利用所學解釋生活現象。

4.利用多媒體教學手段培養學生科學探究能力

現在是網絡時代，網上出現了很多教師自制微課、動畫演示實驗、模擬仿真實驗室等學生可以利用的教學資源。例如，在探究“凸透鏡成像規律”實驗中，教師可利用多媒體模擬演示凸透鏡成像的光路圖，讓學生對光源、凸透鏡、光屏三者不共軸時的成像情況，以及物距雖在一倍焦距到二倍焦距之間但逐漸接近焦距時的成像范圍，有了直觀、清晰的空間印象，為學生后續探究、現象分析提供了依托。在電路的連接中，學生如果不太敢嘗試實物連接，同樣可以利用仿真實驗室器材，在電腦上練習連接，直觀、逼真的實驗環境為學生的動手實驗打下了基礎。

總之，實驗教學是物理學習的主要方法，將多種實驗教學方法貫穿物理教學中，能夠培養學生深度學習的能力以及加深對知識深度的理解。

【參考文獻】

[1]卜彩麗，馮曉曉，張寶輝.深度學習的概念、策略、效果及其啟示——美國深度學習項目（SDL）的解讀與分析[J].遠程教育雜志，2016，34（5）：75-82.