深度學(xué)習(xí)視域下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探析

王啟超

【摘要】提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率與質(zhì)量，得益于教學(xué)理念與教學(xué)方式的改變.深度學(xué)習(xí)要求教師能夠通過備課讓知識(shí)功能化與結(jié)構(gòu)化，并在教師引導(dǎo)下促進(jìn)學(xué)生以合作、探究等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而達(dá)到對(duì)知識(shí)深層次理解以及高階思維發(fā)展的目標(biāo).以深度學(xué)習(xí)為指引，對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，可為業(yè)內(nèi)人士提供更多有價(jià)值的參考.

【關(guān)鍵詞】深度學(xué)習(xí)；高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

對(duì)于高中物理學(xué)科而言，實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ).在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生如果長(zhǎng)期處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，也就是淺層學(xué)習(xí)，看似學(xué)生經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)探究，其實(shí)并沒有將碎片化知識(shí)進(jìn)行有效加工與整合，難以形成完整的知識(shí)體系，無法將知識(shí)靈活用于解決實(shí)際問題.在這樣的環(huán)境下，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情會(huì)逐步降低，甚至?xí)钟|物理實(shí)驗(yàn).深度學(xué)習(xí)則可以改變這樣的現(xiàn)狀，將會(huì)成為促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展以及提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平的助推器.

1 深度學(xué)習(xí)相關(guān)概述

1.1 概念

深度學(xué)習(xí)（又稱“深層學(xué)習(xí)”）具體指的是學(xué)生將理解作為基礎(chǔ)，能夠批判性地思考新問題、新思想、新事物等，并將其整合到自身已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中，能夠在新問題情境之中靈活應(yīng)用，從而達(dá)到解決問題的目標(biāo).

深度學(xué)習(xí)的特點(diǎn)體現(xiàn)在：（1）學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，即學(xué)生的內(nèi)部動(dòng)機(jī)；（2）投入程度，即要求學(xué)生能夠全身心投入到教學(xué)活動(dòng)之中；（3）記憶方式，即強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)會(huì)在理解的基礎(chǔ)上記憶；（4）反思狀態(tài)，即具有反思總結(jié)、批評(píng)思維、逐步深層次理解等意識(shí)；（5）思維層次，即朝著高階思維發(fā)展；（6）遷移能力，即要求學(xué)生能夠做到學(xué)以致用與舉一反三；（7）學(xué)習(xí)結(jié)果，即學(xué)生獲得高水平發(fā)展；（8）評(píng)價(jià)方式，即側(cè)重持續(xù)性評(píng)價(jià)、過程性評(píng)價(jià)，不能過于關(guān)注結(jié)果性評(píng)價(jià)［1］.

1.2 高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入深度學(xué)習(xí)理念的重要性

對(duì)于傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，部分高中物理教師的任務(wù)觀念比較強(qiáng)，卻沒有過多關(guān)注、考量學(xué)生的實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)能力、思維能力等，也就會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量.實(shí)驗(yàn)教學(xué)理應(yīng)以學(xué)生為主體，以深度學(xué)習(xí)理念為指引，為學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)所涉及的知識(shí)點(diǎn)，并將其應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)之中，能夠讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并全身心投入到實(shí)驗(yàn)之中，并逐漸朝著高階思維發(fā)展，最終學(xué)會(huì)靈活應(yīng)用知識(shí)解決各種實(shí)際問題［2］.

2 深度學(xué)習(xí)視域下的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

2.1 課前落實(shí)深度預(yù)習(xí)

從深度學(xué)習(xí)特點(diǎn)來看，要求學(xué)生能夠產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、主動(dòng)思考，對(duì)知識(shí)背后的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，從而掌握知識(shí)，并做到學(xué)以致用、舉一反三.深度學(xué)習(xí)不局限于課堂，應(yīng)該從預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)就實(shí)施，學(xué)生如果能夠達(dá)到深度預(yù)習(xí)，那么其學(xué)習(xí)質(zhì)量必然會(huì)大于普通學(xué)習(xí)者.由于高考?jí)毫Φ雀鞣N因素的影響與限制，傳統(tǒng)高中物理實(shí)驗(yàn)課堂呈現(xiàn)出學(xué)生題目練習(xí)多、自主思考少、自主時(shí)間少等特點(diǎn)，可以說，學(xué)生鮮少會(huì)帶著問題走進(jìn)實(shí)驗(yàn)課堂，實(shí)驗(yàn)的目的僅僅是完成教學(xué)任務(wù)、掌握操作步驟以及常見誤差分析等，也就是對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單記憶，難以達(dá)到靈活應(yīng)用的目標(biāo).

在深度學(xué)習(xí)理念的指引下，可以要求學(xué)生在課前落實(shí)深度預(yù)習(xí)，這與傳統(tǒng)預(yù)習(xí)模式不同.傳統(tǒng)預(yù)習(xí)模式通常是讓學(xué)生簡(jiǎn)單了解、抄寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；而深度預(yù)習(xí)一般是由教師設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的問題，并通過環(huán)環(huán)相扣的問題引導(dǎo)學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，并鼓勵(lì)學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)原理、嘗試初步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟等，整個(gè)過程由學(xué)生自主開展.通過深度預(yù)習(xí)，部分學(xué)生可以提出一些具有價(jià)值的問題，或者是提出值得研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)想，又或者是提出一些合理的假設(shè)，使其能夠形成問題意識(shí)，并為課堂學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［3］.

2.2 通過深度學(xué)習(xí)強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力

高中物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)涉及眾多知識(shí)點(diǎn)，為了確保實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能夠有序開展，就需要引導(dǎo)學(xué)生通過所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐，不僅能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興致，而且有利于提升其實(shí)驗(yàn)水平.以深度學(xué)習(xí)理念為指引設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠全身心參與到實(shí)驗(yàn)之中，讓學(xué)生大膽思想、勤于動(dòng)手，將會(huì)獲得更多意想不到的效果.其中，開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)更容易促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦，讓學(xué)生能夠通過實(shí)踐獲得真理.

例如 在教學(xué)“牛頓第三定律”相關(guān)知識(shí)時(shí)，教師可以為學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)開發(fā)性實(shí)驗(yàn)教學(xué).首先，確定課堂地點(diǎn)，例如，學(xué)校廣場(chǎng)、無桌子的實(shí)驗(yàn)室等.其次，在課前讓學(xué)生通過深度預(yù)習(xí)大致了解實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)之后，準(zhǔn)備好滑板、安全頭盔、繩子；同時(shí)，教師需要制作若干個(gè)火箭車以及準(zhǔn)備8個(gè)彈簧秤、1個(gè)手持?jǐn)U音喇叭.接著，由教師先示范幾個(gè)噴氣帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng).然后，要求學(xué)生戴好安全頭盔，并站在滑板上進(jìn)行互推，但是用力不能過大，可以慢慢加力，目的是讓學(xué)生擁有更多親身體驗(yàn).此時(shí)，教師也可以參與進(jìn)來，戴上頭盔之后與學(xué)生進(jìn)行拔河，讓學(xué)生拉動(dòng)老師在地面上滑行運(yùn)動(dòng)，同樣要求學(xué)生不能用力過大.最后，經(jīng)過動(dòng)手實(shí)踐、師生互動(dòng)，學(xué)生有了前所未有的實(shí)驗(yàn)感受，以此為切入點(diǎn)，教師講解作用力和反作用力的大小方向、同時(shí)性.因?yàn)檎麄€(gè)實(shí)驗(yàn)過程都是學(xué)生的真切感受，所以學(xué)生對(duì)知識(shí)的印象很深刻，有利于培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.

2.3 依托深度學(xué)習(xí)強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生能夠朝著高階思維發(fā)展，面對(duì)問題能夠逐步進(jìn)行深層次理解，不僅要具備一定的批判思維，而且還要養(yǎng)成良好的反思總結(jié)習(xí)慣；同時(shí)，深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生要能夠獲得高水平發(fā)展，這就意味著要強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，使其能夠做到學(xué)以致用、舉一反三.不僅要讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)，而且還要強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，最直接、最有效的方式就是讓學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)［4］.

例如 要求用礦泉水瓶、小刀、水演示超重和失重現(xiàn)象，并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告；又例如，要求學(xué)生用2個(gè)剛性小球的斜碰碰撞，驗(yàn)證動(dòng)量守恒.學(xué)生可以選用平拋運(yùn)動(dòng)碰撞組合演示儀器，教師講解使用方法.該實(shí)驗(yàn)并不是為了應(yīng)對(duì)高考，而是為了強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，幫助學(xué)生拓展高中知識(shí)，為培養(yǎng)高級(jí)型人才奠定一定的基礎(chǔ).依據(jù)教師示范同一直線上2個(gè)物體發(fā)生正碰驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，啟發(fā)學(xué)生可以調(diào)整裝置，讓被碰小球中心和水平軌道末端連線成一角度，利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律巧妙求出斜碰后兩個(gè)小球的速度，再作矢量合成圖求出總動(dòng)量，進(jìn)而比較作用前總動(dòng)量，得出動(dòng)量守恒的結(jié)論，最后要寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告.實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)：（1）要保證運(yùn)動(dòng)小球剛離開水平軌道末端就要碰上靜止的小球，同時(shí)運(yùn)動(dòng)小球質(zhì)量大于靜止小球的質(zhì)量；（2）運(yùn)動(dòng)小球要自軌道同一高度下滑；（3）軌道直線部分要與水平面平行；（4）小球選鋼球或玻璃球.

此外，還要對(duì)學(xué)生所設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合深度學(xué)習(xí)理念，應(yīng)該更關(guān)注的是實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生的表現(xiàn)，持續(xù)性鼓勵(lì)他們敢于探究.至于結(jié)果，即使失敗也可以再次實(shí)驗(yàn)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)極為有利，而且可以磨練學(xué)生的意志.

2.4 通過直觀方式促進(jìn)學(xué)生深度體驗(yàn)

在高中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是非常重要的組成部分，但是也是容易形式化的部分，造成這種情況的因素有很多，所以開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)會(huì)有一定的限制；同時(shí)，某些實(shí)驗(yàn)存在一定的危險(xiǎn)因素或者是難以捕捉細(xì)節(jié)，無法對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加深印象.因此，基于各方面的考慮，可以采用多媒體演示，讓學(xué)生通過直觀方式達(dá)到深度體驗(yàn)的目標(biāo).

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，高中物理教師常常會(huì)利用多媒體突破難點(diǎn)，目的是讓學(xué)生能夠牢固掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、高考考點(diǎn).例如，人的大腦記憶力隨時(shí)間慢慢變?nèi)?，可以通過實(shí)驗(yàn)記錄視頻反復(fù)觀看.首先，用電腦和力探測(cè)器演示每個(gè)時(shí)刻作用力和反作用力的大小，這個(gè)更有全面性展示力的相互作用.其次，用電腦播放實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，更能補(bǔ)充自己教學(xué)不足的地方.比如講述機(jī)械波，可以先播放水波、海浪波動(dòng)、地震震動(dòng)視頻顯得更有真實(shí)感，讓學(xué)生進(jìn)入科學(xué)大門之中，動(dòng)人心弦，開啟智慧之門，更易學(xué)到知識(shí).最后，借用多媒體技術(shù)展示，在高三總復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以先播放學(xué)生實(shí)驗(yàn)視頻，喚起往日的記憶，再結(jié)合高考實(shí)驗(yàn)試題講解，能夠起到事半功倍的效果.

2.5 課后落實(shí)深度互動(dòng)

受高考?jí)毫σ约罢n程知識(shí)容量的影響，傳統(tǒng)高中物理實(shí)驗(yàn)在課后通常是要求學(xué)生結(jié)合習(xí)題進(jìn)行思考，這種方式雖然有一定的作用，但是無法真正讓學(xué)生受到實(shí)驗(yàn)啟發(fā)，也無法深層次掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)；同時(shí)，因?yàn)榱?xí)題這種方式比較單調(diào)，也逐漸會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生疲憊感，會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生一定影響.深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生能夠產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并主動(dòng)積極投入到學(xué)習(xí)活動(dòng)，找具有一定價(jià)值或者是自己有濃厚興趣的問題，并進(jìn)行思考.課前通過深度預(yù)習(xí)能夠?yàn)檎n堂教學(xué)打下一定基礎(chǔ)，課后依然需要引起重視，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作步驟、誤差等方面進(jìn)行回顧與分析，不僅能夠讓學(xué)生發(fā)展到高階思維，而且可以對(duì)知識(shí)點(diǎn)有更深的印象；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)探究能力、實(shí)驗(yàn)思維水平等均會(huì)得到明顯提升［5］.

例如 在教學(xué)“牛頓第三定律”相關(guān)知識(shí)時(shí)，課堂上通過實(shí)驗(yàn)研究物體對(duì)物體作用，從而發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律.實(shí)驗(yàn)器材包括：一對(duì)彈簧秤，氣墊導(dǎo)軌和兩個(gè)帶有彈簧滑塊，起電機(jī)和兩個(gè)有支架驗(yàn)電小球，兩塊有彈性的泡沫塑料，兩塊強(qiáng)磁體，兩個(gè)小鉛體.首先，用器材展示彈力作用、摩擦力作用、帶電體的作用、磁體的作用、引力作用，啟發(fā)學(xué)生得到結(jié)論，板書力的作用是相互的.其次，用一對(duì)彈簧秤演示作用力和反作用力的大小和方向，類推其他力的作用也有共同規(guī)律.然后，用器材再展示作用力變化與反作用力的變化，讓學(xué)生得出同時(shí)性.最后，教師進(jìn)行總結(jié)，讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)研究是我們學(xué)好物理最重要的方法，即研究實(shí)驗(yàn)法.

課后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生組成學(xué)習(xí)互助小組，利用小組同伴效應(yīng)，鼓勵(lì)小組成員之間互幫互助，例如，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的誤差現(xiàn)象等進(jìn)行討論，如果覺得有疑問的地方，大家可以結(jié)合課堂實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)進(jìn)行分析與驗(yàn)證，可能會(huì)挖掘出一些具有挑戰(zhàn)性的問題，并圍繞這個(gè)問題繼續(xù)深入討論與實(shí)驗(yàn)，這樣才有可能達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目標(biāo).在小組互助的過程中，學(xué)生能夠經(jīng)歷深度再學(xué)習(xí)以及再認(rèn)知，特別是小組成員中所帶來的積極思考會(huì)形成很好的正面效應(yīng).

例如 課堂實(shí)驗(yàn)中“用器材展示作用力變化與反作用力的變化，讓學(xué)生得出同時(shí)性”，有的學(xué)生想出用彈簧測(cè)力計(jì)（兩個(gè)）、白紙、刻度尺做實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生質(zhì)疑，通過辯論之后，大家一起做實(shí)驗(yàn)：左邊同學(xué)不動(dòng)，右邊同學(xué)用手拉彈簧，觀察兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化情況.如此一來，學(xué)生就真正參與了再深度學(xué)習(xí)、再思考、再認(rèn)知的過程，不僅獲得物理實(shí)驗(yàn)的知識(shí)與技能，還有成就感、愉悅感［6］.

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，深度學(xué)習(xí)理念為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革指明方向.高中物理教師應(yīng)該認(rèn)清其概念、特點(diǎn)以及重要性，通過課前落實(shí)深度預(yù)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)、促進(jìn)學(xué)生深度體驗(yàn)、課后落實(shí)深度互動(dòng)等策略，讓學(xué)生能夠成為實(shí)驗(yàn)的主體，從淺層學(xué)習(xí)朝著深度學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，從而掌握實(shí)驗(yàn)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能，使其能夠靈活應(yīng)用解決實(shí)際問題.

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