指向深度學習的初中物理實驗教學

李建剛

【摘要】本研究以蘇科版初中物理八下第十章內容為基礎，通過列舉與“大氣壓強”相關試題和解析的方式，歸納初中物理實驗教學促進學生深度學習的策略，分別為實驗問題情境生活化、實驗問題情境邏輯化、實驗問題情境探究化.

【關鍵詞】初中物理；深度學習；實驗教學

在教育領域之中，“深度學習”主要是指學生基于某一主題開展探究式學習，在教師的輔助引導下學生的學習活動更具針對性，學生將會在探究的過程中深層次地、高效地建構知識體系.由此可見，深度學習對于提升學生的學習效果具有積極意義.同時，《義務教育物理課程標準（2022年版）》建議教師將學生置于解決問題的情境之中，并促使學生在問題情境中探索和發現知識，所以新課標下，教師應有意識地創設物理實驗問題情境，促使學生在問題解決中深度學習.

1 實驗問題情境生活化

在以往的教學實踐中，學生所構建的知識體系大多局限于課程理論知識，知識的靈活運用能力不高，所以關于學生深度學習的開展，教師可基于生活教育理論，通過貼合生活實際創設實驗問題情境，在增強理論知識與實際生活相關性的基礎上，幫助學生進一步完善知識體系.

例1 下列表述正確的是（ ）

（A）應用高壓鍋能夠快速將食物煮熟，原理為氣壓越高沸點越低.

（B）托里拆利實驗過程中更換了更粗的玻璃管后，測量的值則偏小.

（C）輪船的船閘、醫用的注射器以及供熱鍋爐的水位測量計均是利用了連通器的原理.

（D）墨囊式鋼筆在使用的過程中，墨水之所以會被吸進鋼筆，是利用了大氣壓強的原理.

解析 選項（A）中，高壓鍋之所以能夠快速地將食物煮熟，原因是鍋內的氣壓高，氣壓越高沸點越高，故（A）錯誤.

選項（B）中，托里拆利實驗中水銀柱所產生的壓強與水銀柱的粗細并不相關，所以即使將玻璃管更換，管內的水銀所豎起的高度仍不會改變，則測量的值亦不會發生改變，故（B）錯誤.

選項（C）中，船閘與鍋爐的水位計所應用的是連通器的原理，而注射器則不是，故（C）錯誤.

選項（D）中，墨囊式鋼筆吸墨的原理在于墨囊內的壓強低于外界氣壓，所以撒開捏住墨囊的手后，墨水將會在大氣壓強的作用下被倒吸進入墨囊中，故（D）正確.

綜上所述，正確答案為（D）.

小結 本題中，除選項（B），其余三個選項均取材于生活，主要考查學生是否能夠將大氣壓強知識熟練地應用于實際生活之中.學生逐個選項探究實驗問題的過程即可增強大氣壓強知識的應用能力.

2 實驗問題情境邏輯化

新版課程標準再次強調了物理學科教學中核心素養的培養，其中科學思維素養涵蓋科學推理、科學論證等要素，那么在深度學習視域下，教師可以通過設置邏輯化的實驗問題情境，培養學生的科學思維素養，由此促進學生深度學習.

例2 小明手持如圖1所示未裝滿水的玻璃瓶由1樓乘坐電梯至28樓，因氣壓隨著海拔的升高而______（填“減小/不變/增大”），所以能夠看到瓶中細玻璃管的水面______（填“降低/不變/升高”）.

解析 大氣壓強受高度因素影響，當高度升高時，大氣壓強隨之降低.在本題中，題目指出玻璃瓶由1～28樓，高度升高，則大氣壓強“減小”.

仔細觀察圖片可知該玻璃瓶口由橡皮塞封閉，所以無論玻璃瓶處于哪一樓層，瓶子內的氣體氣壓將始終保持不變，但當外界的氣壓逐漸變大時，瓶內的氣壓與外界的氣壓差值會越來越大，繼而將玻璃管中的水壓入細管之中，所以小明能夠看到瓶中細玻璃管的水面“升高”.

綜上所述，答案為：減小；升高.

小結 本題除考查學生大氣壓強基礎知識，還考查學生的邏輯推理能力，學生在探究該問題的過程中需要結合高度對大氣壓強的影響以推理玻璃瓶內外的氣壓變化，才能夠明確玻璃管內的水位變化，對該問題情境的充分推理有利于學生深度掌握高度對大氣壓強的影響，同時學生的科學推理能力也能夠得到一定的訓練，繼而形成科學思維素養.

3 實驗問題情境探究化

教師立足于大氣壓強實驗方案設計創設具備探究性的實驗問題情境，能夠將學生置于實驗方案探究的學習情境中，學生探究實驗方案的過程即知識整合應用的過程，從而促使其深度學習.

例3 一次登山活動中，小李與小紅想要應用注射器、彈簧測力計等相關物品測量山頂上的大氣壓.

小李將注射器的活塞推至針筒的最底端，使橡皮帽封住針孔；

小紅截取細線并將其拴住注射器活塞的頸部與彈簧測力計，以水平方向向右緩慢地拉動針筒.

小李與小紅所測量的是大氣對______ （填針筒/活塞）的壓力.

小紅在用橡皮帽封住注射器針孔時發現無論如何均無法排盡注射器頂端針孔處的空氣，這會使測量的結果（填偏大/不變/偏小）.

小李則建議小紅在注射器的活塞周圍涂抹潤滑油，而后再將活塞插入至注射器的針筒內，此操作不僅能夠提升活塞的密閉性，而且還可以______.

實驗過程中二人協同合作將實驗裝置始終保持在水平的方向，此操作可以減小對實驗的影響，從而提升實驗的精確性.

解析 實驗過程中注射器滑動的部位為活塞，所以興趣小組所研究的是大氣對活塞的壓力.

若注射器內仍存在殘余氣體，那么注射器內一定存在氣壓，繼而使拉力變小，所測氣壓也將會偏小.

涂抹潤滑油還可以提升裝置的密閉性，當彈簧測力計與注射器不處于同一水平方向，活塞將會受重力的作用，使測得的壓力不等于大氣壓力，所以使二者處于同一水平方向可以最大限度地減小活塞自重對實驗精準度的影響.

故答案為：活塞；偏小；增加裝置密閉性.

小結 本題考查學生對大氣壓強實驗方案的設計能力，學生需要在現有的實驗方案中考量實驗裝置的組裝情況、實驗結果的準確情況，所以學生在探究現有實驗方案的過程中能夠整合過往所學知識，并將其應用于具體的實驗方案設計中，從而提升物理方案設計能力.

4 結語

綜上所述，本文從實驗問題生活化、邏輯化、探究化三個維度分析了深度學習視角下初中物理實驗教學策略，通過本文的理論研究得以明確，教師可以立足于實驗問題情境，通過創設能夠提升學生知識應用能力、培養學生核心素養、增強學生物理方案設計能力的問題情境，從而促使學生深度學習.

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