深度學習視角下的高中物理生活化演示實驗教學設計

楊凡

摘? ?要：人類的學習積累是一個螺旋式上升的過程，在物理生活化的演示實驗過程中促進學生深度學習，可以讓學生在學習過程中聯系生活經驗與舊知，在理解知識的基礎上將所學內容與生活情境相結合，最終內化所學的內容。探究生活化的高中物理演示實驗如何更好地促進學生深度學習。

關鍵詞：深度學習;生活化;演示實驗

深度學習是在學習動機的驅動下，學生廣泛而有效地激活先前經驗，進而進行主動、高效的建構，以生成新的認識，并且能夠順利地用物理語言描述這些認識，以形成物理知識，最終將這些知識有效地運用于問題解決[ 1 ] 。高中物理核心素養中的物理觀念表現在先前經驗的積累上，而建構并形成新知、靈活運用的過程則需要發展學生的科學思維與科學探究。

物理是一門以實驗為基礎的學科，理論知識的學習都離不開實驗的相輔相成，實驗教學和理論教學之間存在相互依托、相互促進的關系。課堂演示實驗是實驗內容中重要的組成部分。李新鄉在《物理教學論》中提到：“演示實驗是以教師為主要操作者的表演示范實驗，通過表演示范把要研究的物理現象展現在學生面前，引導學生觀察思考，并配合講授或穿插討論等方式把知識傳授給學生，完成教學任務。”[ 2 ]演示實驗在物理課堂主要有以下作用：首先引起學生興趣或發生認知沖突，為本節課所學內容埋下伏筆，提高學生積極性;其次通過真實發生的實驗現象豐富學生的感性認知;最后通過教師的演示實驗過程培養學生的觀察、猜想、解釋等科學探究素養。

在目前的物理課堂中，演示實驗普遍存在著以下問題：首先由于課堂時間所限，教師經常需要留出更多的時間講授新知，故親自完成演示實驗，節省時間，導致學生在演示實驗中的參與度低;其次，當今互聯網便利，新媒體傳播迅速，許多傳統物理演示實驗學生已經在短視頻平臺或課外課堂中有意無意地接觸過，這使得實驗的趣味性與本意在創設知識沖突的功能下降不少，而演示實驗創新力度不足會使得該現象越來越嚴重;第三，演示實驗的道具源于實驗室，生活中并不常見，對學生深度學習過程的知識內在聯系與外延設置了一定的障礙。而演示實驗生活化恰能改善以上情況。

1? 高中物理演示實驗的生活化

1.1? 創設真實情境，激發學生深度學習內驅力

知識源于生活，從生活中的點滴發現問題，激發學生的好奇心，新穎的生活化情境有助于提升學生對知識的渴望與學習內驅力，這是深度學習的根本。學生將已學知識關聯到眼前的情境中發現與認知有所沖突或差異，調動腦海中一切相關知識能夠為下一步建構解析提供基礎與鋪墊，更為重要的是好奇心將帶著學生深入挖掘該現象的產生原理。

1.2? 分析問題表征，引導學生建構解決問題

有了問題之后，教師應該合理地利用所擁有的生活化資源，引導學生深入挖掘所見實驗現象，注重證據和邏輯，幫助學生抽絲剝繭，建立起該情境下的物理模型，并嘗試用新知識進行解決。教師在這個過程中應該起到“產婆術”中的“助產”作用，在學生深度思考的過程中予以及時的幫助，鋪設合理的臺階，教學過程既包括預設，也包含了生成。

1.3? 促進知識整合，提高學生舉一反三能力

在理論知識與推導之后，教師應幫助學生回歸生活，引導學生對學習內容進行深度加工，從生活中尋找新的知識關聯現象。在這個過程中可以充分發揮學生的“頭腦風暴”，對所學知識進行升級再創造，培養學生科學素養。

2? 教學實例

2.1? 超重與失重演示實驗——書中抽書

在“超重與失重”一課中，教師延續“摩擦力”一課的課堂活動，將兩本書一頁一頁依次交叉相疊，平放在教師手中，請兩位學生上臺嘗試抽出書本，嘗試失敗。接著教師演示：捏住兩本書的書脊，讓兩本書在重力的作用下下落，并迅速抽出兩本書來。實驗過程引導學生注意觀察并對比學生所做實驗與教師所演示的操作差異，尋找突破點。

待學生觀察思考作答：“老師手上有一個向下的動作”“老師是捏書脊，不是拉書的中間”“老師偷偷先扯開一點才拉開”“老師讓書本向下運動了”等。

教師收獲多樣答案，并指導學生有方向地思考：

“在學習過摩擦力后，請問大家：書本拉不開的原因是什么？”——“頁面之間有非常大的摩擦力”

“如果要減小摩擦力有幾種方法？”——“頁面變光滑”、“壓力變小”

“老師是如何減小壓力的？”——“頁面粗糙程度沒變，減小壓力？”

“那我們來看看書本平放拉開和書本向下運動過程中拉開，頁面之間的壓力情況是怎么樣的？”

通過教師有方向地引導，幫助學生知識回溯，結合摩擦力、牛頓定律等舊知，深度思考，一步步邁向實驗現象的本質——書頁在支持力小于重力的過程中被抽出。進而介紹“失重”這一物理概念。

在概念學習完后，引導學生思考生活中存在哪些失重現象;從加速度、支持力、拉力與重力的關系視角思考由于失重現象容易發現哪些事故，應如何避免;亦或是什么平常難以操作的事情在失重狀態下可以變得簡單，為了使之變簡單可以如何創造失重情境。

在學生頭腦風暴的過程中，教師要注意并非是讓學生毫無方向地發散，而是抓住失重現象的動力學本質：加速度方向向下或合力方向向下，進行思考，達到深度學習的效果。

在失重現象學習結束后，可以用類似的方法引導學生反向思考——如果在加速度向上的過程中、或者是支持力、拉力大于重力的過程中，容易出現什么現象，生活中又有哪些情境？那么超重現象的學習便變得順其自然了。

2.2? 電磁驅動與電磁阻尼演示實驗——聽話的小船

本節課在課堂的一開始，教師分別演示鐵和鋁箔制成的小船在釹鐵硼磁鐵的作用下（將磁鐵放在鋁箔與鐵片的上方并將向前移動移出鋁箔上方，多次重復），在水缸中向前運動，并引導學生仔細觀察兩次實驗異同處：“鐵船運動塊，鋁箔船運動慢”“磁鐵靠近鐵船會離開水面，鋁箔船不會”。

拋出問題：“磁鐵對鐵和鋁箔是否有吸引作用？”“是什么因素影響了兩船的快慢？”大部分學生很容易錯誤地得到“都有吸引”“磁鐵對鐵的吸引力更大”等類似的答案。也有的學生猶豫：“磁鐵只吸引鐵鈷鎳，不吸引鋁箔。”教師將鋁箔與磁鐵相接觸，發現二者之間并沒有吸引力，在這里，學生的認知開始發生沖突，創造深度學習的環境，教師引導學生思考：“那么磁鐵是如何讓鋁箔小船動起來的呢？”

這個問題的跨度對于學生來說比較大，所以在這個過程中教師要將問題拆解，幫助學生分析：“鋁箔是一種導體，在電阻一課中，我們通過電池與鋁箔直接相連點燃了鋁箔”“磁鐵周圍存在磁場”“物體改變運動狀態，一定受到了力的作用”。

教師的引導幫助學生將三個不同的知識從腦海深處挖掘出來：導體、磁場、力，那么這就很容易幫助學生想到“帶電導體在磁場中受力”，進一步引導追問：“那這個導體是如何帶電的？”由于本節課之前剛剛學完電磁感應定律與楞次定律，故學生對于感應電流是由于穿過導體的磁通量發生變化而產生這一條件非常熟悉，待學生討論、思考后，再次演示實驗并在實驗過程中幫助學生整理整合邏輯思路：磁鐵與鋁箔發生相對運動，導致穿過鋁箔的磁通量減少，進而在鋁箔中產生感應電流，使得導體在磁場中受到安培力的作用而運動起來。

整個過程通過教師引導將多個知識點一一拎出并整合到一起，經過加工推導出實驗現象的物理本質與邏輯。在這之后，教師可以進一步拓展，由楞次定律點破，其實安培力不是為了使鋁箔“動”，而是為了阻礙鋁箔與移動的磁場“相對運動”，然后發問“磁鐵可以使鋁箔由靜止加速運動，那么能不能使鋁箔減速呢？可以有什么樣的應用？”通過此問題引出電磁阻尼的概念，并激發學生深度思考，鼓勵學生進行發明小創造。

相比較于常用的三相電動機模型演示實驗，該實驗更貼近學生生活，讓學生產生興趣與探究的欲望。相比于磁鐵在鐵管中下落比在空氣中下落更慢的實驗，該實驗更有利于培養學生模型建構與邏輯推理能力，從而深度挖掘學生的科學探究素養。

生活化的演示實驗在課堂上可以通過教師巧妙的設計將一節課的內容通過學生熟悉的生活用品展開，將知識抽絲剝繭般地由學生在教師的引導下自主深度思考引申而出，由點到線，由線到面，撥開灌木叢見森林的過程。在這一過程中，學生將親自探索物理世界，并體會它的無窮魅力。

參考文獻：

[1] 黃網官.初中物理深度學習：從理解到發生[J].教育研究與評論（中學教育教學） ，2019（8）：28-32.

[2] 李新鄉，張軍朋.物理教學論[M].北京：科學出版社，2009.