深度學習視域下初中物理演示實驗教學策略的研究

摘 要：新課標明確提出教師必須重視學生的終身發展并且重點培養學生的核心素養。因此，現階段的教育教學工作要求教師從深度學習視域出發，掌握深度學習能力表征，在真正認識到深度學習的內涵的基礎上，開展具體的教學工作。在深度學習視域下，初中物理演示實驗教學開展相應工作就需要教師靈活運用演示實驗教學的方法，教師可以成為演示實驗教學的主體，學生同樣也可以成為演示實驗教學的主體。本文從深度學習的角度出發，重點分析初中物理演示實驗教學的策略，使教師和學生真正建立起一個積極的學習共同體。

關鍵詞：深度學習；初中物理；演示實驗教學

【中圖分類號】G623 【文獻標識碼】A 【文章編號】2097-2539（2024）09-0120-03

應試教育使得過去的初中物理課堂教學更重視結果，輕教學過程，學生的學習仍然以記憶概念公式、題海戰術等為主，并沒有重視實驗教學工作的開展。教師開展實驗教學，一般是由教師完成實驗，學生進行觀察，學生的參與度并不高，這就導致學生對物理概念以及公式符號的記憶處于表層階段，無法實現在深層次理解后將知識遷移到新情境中，解決復雜的問題。特別是教師創設的教學情境單一，導致學生無法產生學習困惑[1]。而學習困惑是發生深度學習的關鍵[2]。面對目前初中物理教學中存在的各種問題，如何改變教學方法、調整教學模式、實現學生的深度學習成為教師教研的重點。教師想要讓學生實現深度學習，自身就需要對深度學習的相關概念及內涵有明確的認知。

一、深度學習能力表征

深度學習與學生進行知識整合、意義建構、知識遷移，發展高階思維均有非常緊密的關聯[3]。NRC等將深度學習能力分為三大領域，六種能力[4]。具體見表1。

提到深度學習，與其相對應的就是淺層學習。在學習的過程中呈現出來的是一種機械式、被動式的狀態就屬于淺層學習。而淺層學習與深層深度學習之間有著非常明顯的差別。

二、淺層學習與深度學習的區別

關于深度學習和淺層學習兩個概念，最早是在1976年由瑞典學者馬頓和羅杰·薩爾喬提出[5]。我國有學者將深度學習定義為“是對知識內在結構逐層深化的學習以及對學習過程的深刻參與和學習投入”[6]。雖然不同學者對深度學習有不同的定義，但是綜合性分析發現，深度學習具備的載體的綜合性、過程的體驗性、結果的遷移性、理解的深刻性、思維的高階性五大特質是淺層學習無法達到的。可見，淺層學習與深度學習之間有著顯著差別。具體見表2。

深度學習促使學生在完成教師布置的學習任務中，能夠自覺主動地調動熟悉的知識與經驗，將新舊知識整合在一起，構建起一個符合自身情況的新知識體系。在深度學習的過程中，學生的行為、認知、情感三方面得到全面的參與，學生會自覺主動地挖掘探索、體驗、感悟知識形成的過程，掌握學科核心知識。這種行為能夠幫助學生頻繁獲得成功的自我成就感，也能進一步激發學生的學習內驅力[7]。由此可見，深度學習有著淺層學習無法比擬的優勢，而教師想要實現學生的深度學習，就需要做好相應的教學設計。

三、深度學習視域下開展初中物理演示實驗教學策略——以滬粵版初中物理教材為例

（一）教師主導演示，引導學生觀察與思考

以滬粵版初中物理八年級上冊第三章《光和眼睛》的教學為例。光的折射是物理知識中非常重要的一種光學現象，通過進行相關實驗的演示教學，讓學生在認識到光的折射現象與相關規律的基礎上，培養學生密切聯系生活實際。具體教學內容如下：

教師活動：教師向學生演示一個光從空氣斜射入水中，傳播方向發生偏折的演示實驗。

學生活動：學生直觀感受到光的折射。

板書：畫出光路圖，講解入射光線、折射光線、入射角、折射角。

教師活動：教師利用提前準備好的教具，分別演示從水射入空氣、從玻璃射入空氣、空氣射入玻璃等折射現象。

學生活動：學生思考折射的定義。

教師活動：向學生演示光從空氣垂直入射到玻璃的實驗。

教師活動：引導學生類比光的反射，猜想光在發生折射時遵循哪些規律，同時借助實驗進行演示驗證，教師用玻璃磚和兩支激光筆向學生演示實驗。

學生活動：在教師演示實驗的過程中，學生得出“折射現象中光路可逆的結論”。

教師活動：教師再次進行演示實驗，不斷改變入射角的大小，同時引發學生思考。

學生活動：在教師多次的演示試驗下，學生發現折射現象遵循三線共面、兩線分居的特點。

教師活動：教師引導學生運用剛剛所學的折射規律去解釋日常生活中常見到的折射現象，并且向學生演示水中的筆看起來向上彎折的實驗，讓學生根據教師的演示實驗畫出相應的光路圖。

學生活動：在教師的引導下，學生畫出光線從水中斜射入空氣的光路圖，并且舉一反三總結從空氣觀察水或玻璃中的物體，以及從水或玻璃中觀察空氣中的物體的光度變化情況。

教師活動：教師分別從光的折射定義、折射規律、折射現象的演示三方面進行整節課程的總結。

整個教學過程以教師的演示實驗為主，流程條理清晰。特別是教師在教學活動中采用小循環多反饋的教學模式，不僅讓學生掌握了核心知識點，也讓學生在教師的引導下，參與到知識的形成過程中。教師演示實驗的方式，實際上就是讓學生先模仿再解釋，讓學生能夠用物理語言去看待問題表達觀點，幫助學生從物理角度解決實際問題[8]。整個教學過程中，教師的演示實驗采用簡單易懂容易呈現的方式，讓學生輕松掌握這部分知識點的同時，獲得遷移應用的能力。

（二）教師設計，學生參與演示實驗

以滬粵版初中物理八年級下冊第八章《神奇的壓強》為例，在做好深度學習準備的基礎上實現學生的深度學習與反思，讓學生參與到演示實驗中來，從而實現學生在設計的學習情境中實現深度參與、主動學習。

1.深度學習的準備階段

（1）教材分析：本次教學的內容是讓學生在對壓強、液體壓強的相關知識點進行強化鞏固的基礎上對壓強知識進行深入的延伸。

（2）學情分析：由于氣體壓強的知識都比較抽象，想要幫助學生將物理知識與實際生活聯系起來有一定的難度。因此教師需要利用實驗，讓學生感知大氣壓強的存在。整個教學過程中需要充分結合學生的認知規律，由易到難、由淺入深、循序漸進地啟發學生完成相應的演示實驗，讓實驗貫穿于整個課堂中，啟發學生能夠利用已經學習到的知識和既有經驗解決新問題，實現針對該部分知識點的深度學習。

（3）演示實驗準備的器材：紙牌，存有水的水槽，橡皮泥，漏斗，大小相同的鐵碗兩個，吸盤兩個等。

2.具體教學過程

教師活動：設計驗證大氣壓強的存在的實驗。

學生活動：在教師做好充分的理論知識講解與實驗準備的基礎工作后，教師邀請學生上臺，將漏斗下端管口用橡皮泥封住后，在上端蓋上紙牌，一只手抓住漏斗柄，另一只手抓住紙牌，并將其倒置，將抓住紙牌的手放開。其他同學在上臺同學的演示實驗下觀察實驗現象并且總結。

教學活動評價：整個教學過程由教師引導，學生上臺參與演示實驗。在學生參與演示實驗的過程中，教師讓其他學生注意觀察。參與演示實驗的學生和其他學生通過實驗觀察到四面八方都存在大氣壓強。上臺學生完成演示實驗的過程，以及學生與學生之間的溝通與交流，讓學生在動手動腦的過程中培養其學科素養，做到深度學習。

教師活動：教師邀請學生從鐵碗上取下兩個吸盤，然后用手將兩個吸盤按壓在一起，并且盡量排盡兩個吸盤之間的空氣，再邀請另外兩名學生嘗試是否能夠拉開兩個吸盤。

學生活動：上臺參與演示實驗的學生無論怎么拉拽都無法拉開兩個鐵碗。

設計意圖：教師利用馬德堡半球實驗向學生證明大氣壓的存在并讓學生了解到大氣壓的威力，給予學生視覺上的震撼。為讓學生更好地理解這部分知識點，教師通過讓學生去拉開難以拉開的吸盤，直接將大氣壓的存在這個結論，利用演示實驗的方式展現在學生面前。整個過程，在促進學生知識建構的同時，契合深度學習的要求[9]。學生在演示實驗中的參與，實際上也是培養學生人際領域能力的一種有效方式。在課堂內教師為學生創建出一個積極的學習共同體，有效加強了學生之間的團隊協作。而對于參與演示實驗的學生而言，學生也在這種深度學習中獲得學習能力、學習毅力等素質。

（三）借助多媒體輔助演示實驗教學

多媒體在教學中的應用越來越廣，利用多媒體的優勢展示出課堂實驗中無法向學生展示的微觀的、宏觀的物理過程，讓物理知識以更加生動形象的方式展現在學生面前，幫助學生更好地理解。利用多媒體一般是完成危險性較高或者是演示實驗效果不佳的物理實驗[10]。例如，教師在開展滬粵版初中物理九年級上冊第十一章《探究簡單的電路》中關于電流與電壓這方面知識的教學時，就可以利用多媒體將電流與電壓的形成過程展示給學生。又例如教師在進行滬粵版初中物理八年級下冊《浮力與升力》這部分知識的講解過程中，由于內容比較抽象，學生不易理解，教師也可以利用多媒體技術將物理實驗過程演示出來，利用動畫的方式將不同厚度木板的實際浮力情況向學生直接呈現，在降低學生對知識點的理解難度的同時，吸引學生專注地觀察浮力實驗全過程，讓學生直觀地感受到水位的變化。

四、總結與反思

教師從深度學習的角度出發，以初中物理演示實驗教學作為載體，通過利用教師主導演示實驗、學生參與演示實驗、多媒體輔助演示實驗三方面，真正調動起學生主動學習的意識，實現學生在演示實驗中行為、認知、情感的全方面深度參與，讓學生不再是被動地接受物理知識，而是從內產生積極學習的內驅力。此舉也讓學生的創新思維、批判思維得到發展。這種將初中物理演示實驗教學放在深度學習視域下開展教學工作的方式，有效激發了學生學習的興奮點，通過誘發學生的認知沖突，幫助學生實現知識點的聯結，讓學生在熟悉的情境中實現對物理知識的深度加工與理解，也能夠提高學生的知識遷移與應用能力。

在后續的教學中，教師需要重點考慮如何通過高質量的教學設計，在體現物理學科特征的同時，強化學生對物理現象背后本質的深度理解。另外教師也需要從更加專業的角度分析，如何通過師生之間、生生之間的對話，幫助學生實現深度學習，促使學生思維的顯性化，確保學生對物理知識有持續性的強烈學習愿望。

（責任編輯：黃艷華）

參考文獻

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[9] 鄭榕，夏承俊.“雙新”背景下指向深度學習的初中物理元認知類比學習樣態實踐研究[J].中學物理，2024，42（02）：12-15.

[10] 劉妍.指向深度學習的初中物理項目式實驗學習——以“直線運動”教學為例[J].數理天地（初中版），2023，（24）：63-64.