深度學(xué)習(xí)背景下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

張艷

【摘要】實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中的重要組成部分，也是初中生在學(xué)習(xí)物理中必須要掌握的一項(xiàng)知識(shí)和技能，不僅對(duì)學(xué)生理解知識(shí)、解決問題有著重要意義，還是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的重要因素.為了提高初中物理教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)目標(biāo)，本文在分析深度學(xué)習(xí)概念的基礎(chǔ)上，圍繞激發(fā)好奇心、創(chuàng)設(shè)情境、自制實(shí)驗(yàn)用具、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等展開探究，以期優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，為學(xué)生物理綜合素養(yǎng)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ).

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

1 深度學(xué)習(xí)的概念

深度學(xué)習(xí)概念最初由美國(guó)兩位學(xué)者費(fèi)倫斯·馬頓和羅杰·薩爾喬提出.近些年，深度學(xué)習(xí)理念成了教育領(lǐng)域探究的熱點(diǎn)之一，我國(guó)很多學(xué)者認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)有著本質(zhì)的區(qū)別，深度學(xué)習(xí)多是學(xué)生在教師的引領(lǐng)下，全身心參與到主題活動(dòng)探究中，從中收獲成功體驗(yàn)和發(fā)展，這一過程中，學(xué)生既可以掌握核心知識(shí)，又能在理解性學(xué)習(xí)中找出其中的關(guān)聯(lián)性和規(guī)律性，并內(nèi)化為自身知識(shí)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生逐漸成為優(yōu)秀的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)者，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題，成為未來社會(huì)實(shí)踐的主人[1].

2 深度學(xué)習(xí)背景下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效策略

2.1 激發(fā)學(xué)生好奇心，培養(yǎng)探索習(xí)慣

初中學(xué)生正處于青春期，身心發(fā)展尚不成熟，但對(duì)外界事物卻充滿了好奇心和探索欲望.教師在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)利用學(xué)生這一發(fā)展特征，創(chuàng)新教學(xué)形式，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究興趣，并在合理的引導(dǎo)下，逐步將對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的好奇轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿骱蛯W(xué)習(xí)的動(dòng)力.這樣一來，學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚的興趣，在實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)積極思考問題，在教師的合理引導(dǎo)下形成良好的探索習(xí)慣[2].

例如 以蘇科版初中物理八年級(jí)上冊(cè)“升華和凝華”教學(xué)為例，首先，教師在導(dǎo)入環(huán)節(jié)向?qū)W生展示兩段視頻，第一段視頻是影視劇中古代人民祈雨的過程，第二段視頻則是當(dāng)下出現(xiàn)旱情，飛機(jī)人工降雨.并提出問題：人工降雨中飛機(jī)在高空投撒的固態(tài)物質(zhì)是什么呢？為什么會(huì)有雨形成？引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，還可以破除迷信思想，助力科學(xué)意識(shí)的形成.隨后，結(jié)合視頻引導(dǎo)學(xué)生思考，運(yùn)用生活經(jīng)驗(yàn)舉例說明自然界固態(tài)和氣態(tài)之間能否相互轉(zhuǎn)化，通過“冰凍的衣服也可以變干”“冬天的雪人會(huì)變小”“冬天依附鐵絲形成的霜”等案例，讓學(xué)生對(duì)升華和凝華形成初步感性的認(rèn)識(shí).最后，教師引領(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)“用酒精燈加熱固體碘”，將學(xué)生的好奇心與求知欲有效激發(fā)出來，并在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)真觀察所產(chǎn)生的現(xiàn)象，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)論展開分析，以得到相應(yīng)的結(jié)論.

2.2 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，激發(fā)探究欲望

情境教學(xué)法是教育改革后，受到師生歡迎的一種新興教學(xué)方法，被廣泛應(yīng)用在教育領(lǐng)域中.在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)和現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)出具有針對(duì)性的教學(xué)情境，讓學(xué)生沉浸其中開展高效學(xué)習(xí)，以加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解.傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師多是簡(jiǎn)單分析實(shí)驗(yàn)步驟后，要求學(xué)生按照教材中所呈現(xiàn)的步驟操作，側(cè)重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證和分析，導(dǎo)致課堂氛圍較為嚴(yán)肅、枯燥[3].對(duì)此，教師在創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境時(shí)應(yīng)積極運(yùn)用信息技術(shù)，讓學(xué)生在生動(dòng)、直觀的情境中進(jìn)行觀察和分析，激發(fā)探究欲望后再指導(dǎo)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，如此一來，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中會(huì)不自覺想起情境內(nèi)容，主動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析和總結(jié)，進(jìn)而強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率.

例如 以蘇科版初中物理九年級(jí)上冊(cè)“杠桿”教學(xué)為例，首先，教師借助多媒體向?qū)W生展示一組以“生活中常見的杠桿”為主題的動(dòng)畫，讓學(xué)生觀察動(dòng)畫內(nèi)容，嘗試歸納其中的共同點(diǎn)，教師則要給予學(xué)生充足的時(shí)間和空間思考，了解和掌握杠桿的共同特征，使學(xué)生的綜合能力得到初步的培養(yǎng).隨后，教師創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，向?qū)W生展示教材實(shí)驗(yàn)裝置，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合杠桿特點(diǎn)說一說實(shí)驗(yàn)原理及步驟，待學(xué)生闡述自身觀點(diǎn)后，再播放演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)探究實(shí)驗(yàn)形成初步的認(rèn)識(shí).接著，為學(xué)生提供帶有刻度的杠桿、鐵架臺(tái)、測(cè)力計(jì)、鉤碼、線（或彈簧夾）等實(shí)驗(yàn)用具，讓學(xué)生結(jié)合演示視頻內(nèi)容自主操作，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）實(shí)驗(yàn)前先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，保持杠桿在水平位置平衡；（2）在杠桿兩側(cè)不同位置懸掛鉤碼，保持杠桿平衡后，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；（3）多次實(shí)驗(yàn)，調(diào)整鉤碼位置和數(shù)量，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄下來.根據(jù)圖1現(xiàn)象學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到，雖然杠桿兩側(cè)懸掛鉤碼重量不同，F(xiàn)1>F2，但通過調(diào)整懸掛距離l1<l2，仍然可以讓杠桿保持平衡，教師順勢(shì)引出動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂的概念，學(xué)生可以借助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自行總結(jié)出杠桿平衡的條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，即F1×l1=F2×l2.為了實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，教師繼續(xù)提問：當(dāng)動(dòng)力與阻力在支點(diǎn)同側(cè)時(shí)，這一結(jié)論是否也成立？學(xué)生則要按照?qǐng)D2所示操作實(shí)驗(yàn)，利用彈簧測(cè)力計(jì)提供阻力，發(fā)現(xiàn)F1×l1=F2×l2這一結(jié)論仍然成立.

2.3 自制實(shí)驗(yàn)用具，培養(yǎng)動(dòng)手能力

初中物理是學(xué)生系統(tǒng)化學(xué)習(xí)物理的開始，為了讓學(xué)生喜愛物理，教材內(nèi)容中涉及的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)量較多，且與生活密切相關(guān).因此，實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生自制實(shí)驗(yàn)用具，借此來培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)消除學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)用具的陌生感，從而更高效地進(jìn)行初中物理實(shí)驗(yàn)，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)[4].

例如 以蘇科版初中物理八年級(jí)上冊(cè)“凸透鏡成像的規(guī)律”教學(xué)為例，為了讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)探究中，對(duì)凸透鏡成像規(guī)律有初步感性的認(rèn)識(shí)，教師可以嘗試自制實(shí)驗(yàn)用具，以鍛煉其動(dòng)手能力.具體來說，實(shí)際教學(xué)中教師可以為學(xué)生提供木棍、放大鏡、硬紙片、橡皮筋、蠟燭、塑料薄膜、膠帶等材料，讓學(xué)生對(duì)照教材中的實(shí)驗(yàn)情境圖制作實(shí)驗(yàn)用具：（1）將長(zhǎng)約1m的直木棍外包上一層白紙，并標(biāo)出刻度，便于讀出物距、像距；（2）用硬紙片做兩個(gè)圓筒，一個(gè)長(zhǎng)為10cm，另一個(gè)長(zhǎng)為20cm，直徑與放大鏡一致，用膠帶將圓筒與放大鏡固定在一起，再用膠帶將塑料薄膜平整固定在上面作為光屏；（3）將蠟燭、放大鏡、塑料薄膜光屏依次放在木棍上，并用橡皮筋固定好；（4）用手電筒照射放大鏡，調(diào)整放大鏡和塑料薄膜光屏的位置，直到塑料薄膜上看到最小的亮點(diǎn)，放大鏡到塑料薄膜的距離即為焦距；（5）蠟燭位置始終不變，將放大鏡分別放在不同的位置，滿足U>2f、f<U<2f、U<f等條件，再分析物距、像距、焦距之間的關(guān)系，歸納出凸透鏡成像的規(guī)律.隨后，學(xué)生制作實(shí)驗(yàn)用具并完成操作實(shí)驗(yàn)后，教師對(duì)學(xué)生制作出的道具進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出其中的優(yōu)缺點(diǎn)，使學(xué)生能在教師的指導(dǎo)下進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)用具，解決光具座成像不夠清晰、亮度不夠的問題.

2.4 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，降低操作難度

新課標(biāo)主張學(xué)生親身參與到實(shí)驗(yàn)中，在經(jīng)歷分析、思考、操作和驗(yàn)證后，理解實(shí)驗(yàn)步驟及原理，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí).但物理課堂中仍存在用演示實(shí)驗(yàn)來代替操作實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，原因主要有二：一是受到教學(xué)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)難度的限制，二是考慮到學(xué)生安全問題[5].這種教學(xué)理念無形中影響了學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的理解和掌握.對(duì)此，在深度學(xué)習(xí)背景下，教師要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)、省略不必要步驟等方式來降低學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作難度，讓實(shí)驗(yàn)過程以直觀、具體的形式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率.

例如 以蘇科版初中物理九年級(jí)上冊(cè)“變阻器”教學(xué)為例，本課中涉及的實(shí)驗(yàn)難度較大，學(xué)生雖然已經(jīng)理解電阻大小與導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度、橫截面積有關(guān)，但滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)和接線情況較為復(fù)雜，學(xué)生往往難以掌握.對(duì)此，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)用具，再開展實(shí)驗(yàn)探究滑動(dòng)變阻器的工作原理.首先，教師可以借助旋鈕式收音機(jī)展開實(shí)物教學(xué)，通過旋鈕改變音量高低，激發(fā)學(xué)生求知欲的同時(shí)，引入“變阻器”概念，讓學(xué)生對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)保持較高的興趣.隨后，指導(dǎo)學(xué)生用鉛筆芯自制簡(jiǎn)易變阻器：（1）將鉛筆芯固定在小木板上，在它的一端連接一根導(dǎo)線，另一根導(dǎo)線則圈成個(gè)小圓環(huán)，套在鉛筆芯上，就成為簡(jiǎn)單的鉛筆芯滑動(dòng)變阻器了；（2）將它串聯(lián)在電路中，來回移動(dòng)它的活動(dòng)端，以改變電阻值，控制電路中的電流大小.最后，再借助簡(jiǎn)易滑動(dòng)變阻器來開展探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生操作起來更加簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也更加直觀.如此一來，將物理實(shí)驗(yàn)要求和難度降低在合理的范圍內(nèi)，學(xué)生既可以通過操作收獲相同的現(xiàn)象和效果，又能保證實(shí)驗(yàn)安全、順利地完成操作.

2.5 設(shè)計(jì)跟蹤練習(xí)，提升遷移能力

新課標(biāo)中要求培養(yǎng)學(xué)生獲取、處理信息以及分析、解決問題的能力.要滿足這一要求，教師需要充分挖掘教學(xué)的核心素養(yǎng)，結(jié)合教材制定實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)在練習(xí)中引入拓展教學(xué)資源，設(shè)計(jì)探究類跟蹤訓(xùn)練，以挖掘?qū)W生的物理探究潛能.學(xué)生在探究新的實(shí)驗(yàn)中，需要靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解答問題，教師結(jié)合學(xué)生解題情況加以指導(dǎo)，能有效提高學(xué)生的遷移能力.

例如 以蘇科版初中物理九年級(jí)上冊(cè)“歐姆定律”教學(xué)為例，在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)探究結(jié)束后，為了進(jìn)一步鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，教師應(yīng)設(shè)計(jì)難度適宜的習(xí)題，具體內(nèi)容如下：

（1）表1是研究電流強(qiáng)度與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)記錄，保持電壓不變，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論為：在電壓一定的情況下，導(dǎo)體中電流強(qiáng)度____

（2）假設(shè)電阻兩端的電壓為12V，通過電流的強(qiáng)度是0.9A，若想讓通過的電流強(qiáng)度變?yōu)?.3A，則其兩端電壓應(yīng)為____V.

（3）某定值電阻兩端的電壓是3V，電流強(qiáng)度是0.4A，如果將兩端電壓變?yōu)?V，用量程是0.6A的電流表測(cè)量定值電阻通過的電流強(qiáng)度，這是（ ）

（A）可以. （B）不可以. （C）不確定.

通過設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的習(xí)題，指導(dǎo)學(xué)生一邊解題，一邊回憶物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)時(shí)的物理現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)規(guī)律和實(shí)驗(yàn)結(jié)論來解決這一問題.對(duì)于部分知識(shí)掌握不扎實(shí)的學(xué)生而言，解題中會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)解，教師可以開展針對(duì)性指導(dǎo)，幫助學(xué)生找出錯(cuò)誤的原因，進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)知識(shí)的理解與內(nèi)化.

3 結(jié)語

總的來說，實(shí)驗(yàn)是初中物理教學(xué)中的重要組成部分，教師只有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，才能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí).在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)有效整合教學(xué)資源，培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、操作能力，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，以促進(jìn)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和質(zhì)量的提高.

參考文獻(xiàn)：

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