指向深度學習的初中物理實驗教學策略研究

［摘 要］實驗既是促進學生深度學習的主要途徑，又是激發學生學習興趣和培養學生科學思維的重要工具。實驗教學是物理教學的重要組成部分，實驗教學的開展情況直接影響物理課堂教學效率。實施指向深度學習的初中物理實驗教學可通過實驗操作，提升學生的實踐能力和核心素養，培養學生的高階思維。文章具體闡述指向深度學習的初中物理實驗教學策略。

［關鍵詞］深度學習；初中物理；實驗教學；策略

［中圖分類號］" " G633.7" " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）23-0047-04

深度學習是指通過教師引導和幫助，學生主動投入到學習當中，體驗成功，獲得全面發展的有意義的學習過程。深度學習不但要探索知識從何而來，還要理解知識的邏輯結構和學會靈活運用知識，更要在學習中發展思維和提升能力。深度學習強調學生的主體地位，注重拓展學生思維的深度和廣度，讓學生獲取更豐富的知識和形成素養。在初中物理實驗教學中開展深度學習，有利于提高學生的物理學習興趣，有助于學生形成物理概念、理解物理規律、提升核心素養。本文結合教學實踐，具體闡述指向深度學習的初中物理實驗教學策略。

一、創設真實情境，引發認知沖突，培養深度學習意識

“無情境不教學，無情境不命題。”在初中物理實驗教學中，教師應根據學生的認知特點和物理課程的內容，創設真實的情境，讓學生通過觀察、體驗，感知所看到的實驗現象與頭腦中預設的場景有巨大的反差，從而引發認知沖突，促使學生主動思考，深入探究情境背后的物理規律，并利用相關規律解決問題。真實情境的創設，不僅能調動學生的學習積極性，使學生愿意學、主動學，讓學生更好地聚焦課堂，還有利于學生對知識進行建構，培養學生的深度學習意識。

以“流體壓強與流速關系”為例，在新課引入環節中，教師拿出一個漏斗和一個乒乓球，使漏斗口向下，把乒乓球放在漏斗的中間，松開手，乒乓球馬上掉落下來，這是因為乒乓球受到重力的作用。教師提問：“有什么辦法使松手后的乒乓球不掉下來？”學生七嘴八舌，紛紛說“用嘴吸氣”。教師讓一名學生上臺演示，還真的把乒乓球給吸住了。教師提問：“為什么乒乓球不會掉下來？”很快就有學生回答“是因為把乒乓球上方的空氣吸走了，所以它上方的氣壓變小，導致大氣對乒乓球向上的氣壓大于向下的氣壓，所以乒乓球不會掉下來”。教師肯定該學生的分析，并提問：“還有沒有別的辦法？”此時教室里鴉雀無聲。教師接著問：“如果向下往漏斗里吹氣，乒乓球會怎樣運動呢？”學生都說“乒乓球肯定會掉落，而且掉得更快”。教師讓一名學生上臺演示，發現乒乓球還是掉下了。教師鼓勵該生加大力氣吹氣，這次終于成功了，乒乓球沒有掉下來而是在漏斗口旋轉。這時，教師引導學生對乒乓球進行受力分析，通過受力分析發現乒乓球除了受到重力，還受到一個豎直向上的力，這個力等于是乒乓球上下表面的壓力差，說明乒乓球下方的大氣壓強大于上方的大氣壓強。教師繼續引導學生分析往漏斗里大力吹氣時，乒乓球把漏斗里的氣流分成上下兩部分，乒乓球上方的氣體流速比較快，壓強比較小。以上實驗，教師創設真實情境，引導學生根據生活常識、已有物理知識以及實驗現象進行受力分析，得出流體壓強與流速的關系。生動有趣且真實的情境能夠讓學生在教師的引導下，主動觀察現象，深入思考問題，綜合運用物理知識解決問題，充分體現了“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念，既拓展了學生的深度學習思維，又培養了學生的核心素養。

二、巧用問題驅動，促進深入思考，拓展深度學習思維

在初中物理實驗教學中，教師基于課程內容和知識結構提出一系列問題，給學生搭建一個自主學習、合作探究的學習平臺，巧用問題驅動學生思考、討論，從而拓展學生的深度學習思維。在這個過程中，教師給予方法指導和路徑指引，并為學生答疑解惑，讓學生在問題的驅動下深入思考、自主學習、主動探究、積極參與教學活動、充分理解知識的本質。

以“探究阻力對物體運動的影響”為例，實驗前教師首先演示實驗：用力推靜止在水平面上的小車，小車運動了一段距離后最終停下來，然后提問：“小車為什么會停下來？怎樣增加小車的滑行距離？物體的運動需要力來維持嗎？力是維持物體的運動還是改變物體的運動狀態呢？怎樣設計實驗來驗證？”教師引導學生交流討論并回答問題，然后介紹本實驗的裝置，并讓學生思考討論：（1）為什么每次實驗都要讓小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下？（2）怎樣改變阻力的大小？（3）實驗中是否可以用不同的小車？接著讓學生自己動手實驗，記下每次小車在水平面上停止的位置，隨后引導學生分析以下問題：（1）小車在水平面上運動時豎直方向受到什么力的作用？水平方向上受到什么力的作用？（2）三次實驗中，小車在不同的接觸面上運動的距離不同，這說明了什么問題？（3）小車在水平面上運動的距離遠近跟受到的阻力有什么關系？（4）如果小車受到的阻力不斷減少，它在水平面上運動的距離是變長了還是變短了？（5）通過以上實驗結果可以加以推論，如果水平面絕對光滑，那么小車受到的阻力一定為零，這樣小車還能不能停下來？如果停不下來，將會做什么運動？教師采用問題驅動的方法，引導學生利用實驗器材進行自主探究，并在分析實驗數據的基礎上推理總結出牛頓第一定律的內容。實驗過程中，教師要注意引導學生對實驗條件和實驗現象進行分析，讓學生更好地理解實驗原理和本質，拓展學生的深度學習思維。

由此可見，在初中物理實驗教學中，教師根據物理現象逐步設置問題，層層推進，環環相扣，用問題驅動學生對物理現象進行分析，引導學生提出合理猜想，并設計實驗方案進行驗證，可促使學生深入思考問題，了解知識的本質，拓展深度學習思維。

三、創新實驗，提高實驗效果，提升深度學習能力

在初中物理實驗教學中，教師設計實驗時，引導學生對實驗器材或實驗過程進行簡單的改進或創新，能有效激發學生的學習興趣，鍛煉學生的動手操作能力，能讓學生在實驗過程中獲得成就感，培養學生的深度學習能力和創新思維能力。

以“電壓表的使用”教學為例，電壓表是電學的基本實驗儀器之一，是學生進行科學探究的重要工具，學生在生活中很少接觸電壓表，也很少有學生能對電壓表進行深入探究。在日常學習中，學生只知道電壓表要并聯接入電路，并不清楚為什么要并聯。如果電壓表串聯會怎樣？很多學生對電壓表的結構缺乏認知，都認為可能會燒壞小燈泡或電流表。為幫助學生深入了解電壓表的結構和原理，教師設計了一系列實驗讓學生自行探究。如圖1，將兩節干電池、小燈泡、開關、電壓表串聯接入電路，閉合開關，觀察小燈泡能否發光，電壓表有沒有示數。

學生通過實驗探究可以很清楚地看到電壓表有示數而且接近電源的電壓，但是小燈泡不發光。學生提出猜想：可能電路沒有電流。為了驗證這一猜想，教師讓學生在原來電路的基礎上再串聯一個電流表，觀察小燈泡能否發光，電流表和電壓表有沒有示數。學生通過實驗探究可以清楚地看到電流表沒有示數而電壓表有示數，但是學生不明白為什么此時電路中沒有電流。也有一些學生認為是因為電壓表的電阻太大了。為幫助學生明確原因，教師再讓學生用一根導線將電壓表兩端連接起來，使電壓表短路，觀察小燈泡能否發光、電流表與電壓表是否有示數。通過實驗，清楚地看到小燈泡亮了，電流表也有了示數。學生在教師的指引下，積極參與到實驗當中，親身經歷科學探究的過程，明白了電壓表的內阻很大，相當于斷路，也深入理解了電壓表的結構和原理。由此可見，一個小小的改進與創新，能使復雜的問題簡單化、抽象的物理規律形象化，實驗效果顯著提高，使學生深度參與各個實驗環節，提升深度學習能力。

四、開展合作探究，促進團結協作，提升綜合能力

物理來源于生活，也應用于生活。在初中物理實驗教學中，教師要加強物理知識在實際生活中的聯系，使學生充分感受到物理知識的實用性，提高學生的學習動力，激發學生的學習潛能。教師可以引導學生進行小組合作探究，將優秀生與學困生適當組合，并分配不同的學習任務，發揮學生的主觀能動性，盡可能地使每個學生都能參與到實驗探究中。在開展合作探究活動的過程中，教師要關注每個學生，根據學生的學習能力和實踐能力設計不同的活動內容，滿足學生的需求，引導學生逐步深入學習，確保實驗有序開展，同時讓每個小組成員都有展示的機會。教師應積極引導學生進行合作探究，促進學生團結協作，培養學生的綜合能力。

以“自制電動機”為例，在學習“電動機”這一內容時，教師可讓學生分組利用電學實驗箱里的漆包線和磁鐵自制一個簡易電動機。小組成員之間相互溝通配合，選出小組中一個最滿意的作品進行展示。學生熱情高漲，很快就把線圈給繞好了，但是很快問題也出來了，有些學生不知道要刮掉一端引線的漆包線，有些學生在刮線圈兩端的漆包線時不知道應該刮掉引線的那一半漆包線。對此，教師引導學生從平衡位置受力情況入手進行探討，很快就有小組得出結論：線圈靜止時另一端引線只刮上半周或下半周。很多學生在接通電源后發現線圈動了一下就不動了，這是怎么回事呢？教師引導學生展開討論，并嘗試多角度思考、用多種方法來解決問題。在成功讓線圈動起來后，讓學生利用本套裝置進行小組合作探究：（1）換一個磁性更強的電磁鐵，觀察線圈的轉速是否有改變。（2）換一個匝數更多的線圈，觀察線圈的轉速是否有改變。（3）增加串聯的電池的節數（增大電流），觀察線圈的轉速是否有改變。通過上述合作探究活動以及小組內討論，學生很快得出影響電動機轉動快慢的因素。教師提問：“使用本裝置能探究電動機的轉動方向跟哪些因素有關嗎？實驗的步驟該如何設計？實驗該如何操作？假設在線圈旋轉后的半周，沒有斷開線圈的電流，而是設法改變后半周的電流流向，使線圈在后半周也獲得動力，線圈不就能旋轉得更順利了嗎？如何使線圈在后半周也獲得相同方向的動力呢？”這樣也就自然引入了換向器的概念。合作探究能激發學生學習物理的熱情，增強學生的合作意識，提升學生的溝通合作能力和思維能力，培養學生的實踐能力和創新能力。

五、關注評價，注重反思，引導深度學習

評價和反思是深度學習的重要組成部分。通過教學評價，教師既可以了解學生對知識的掌握情況，也可以對學生提出的疑問給予及時的解答，引導學生進行深度學習，還可以不斷調整教學策略和方法。同時通過反思，教師可以總結教學經驗，優化教學方式，提高教學效率。在初中物理實驗教學中，教師關注評價，注重反思，充分調動學生的學習積極性，提升學生的學習效果，促進學生共同成長、共同進步，實現教學相長。

以“探究水的沸騰特點”為例，學生雖然對水的沸騰很熟悉，但真正仔細觀察水的沸騰并了解水的沸騰特點的并不多。因此，實驗前教師給學生介紹實驗裝置，引導學生觀察水沸騰前后氣泡大小的變化以及燒杯口上方的“白氣”特點，讓學生學會觀察、思考并嘗試用已學的物理知識解釋物理現象，促進學生的知識遷移。在實驗完成后，教師引導學生分析不同小組的實驗數據，從而得出水沸騰的特點，并通過沸點的高低比較分析得出當地大氣壓與標準大氣壓的關系。在數據分析過程中，教師引導學生思考：為什么不同小組把水加熱到沸騰需要的時間不同？影響水沸騰快慢的因素有哪些？怎樣改進實驗裝置？實驗結束后，教師讓學生撤去酒精燈，觀察水是不是馬上停止沸騰。通過觀察發現水還會短暫沸騰一會，由此讓學生思考原因，促進學生對實驗裝置進行評估和改進。教師還可以在課后給布置學生實踐性作業——基于實驗的收獲，在家中嘗試改進燒水過程，使其更加便捷、能量損耗更低。在實驗過程中，教師要善于發現學生的閃光點，不斷鼓勵學生提出問題、發現問題、解決問題，培養學生的問題解決能力。實驗結束后，教師應及時對學生進行客觀、全面的評價，培養學生主動進行自我評價的意識，鼓勵學生主動與他人溝通交流，及時發現和改正自己的不足，促使學生了解自我、樹立信心。

綜上所述，深度學習對于初中物理實驗教學有著重要的意義，既能激發學生的學習興趣，也能鼓勵學生深入思考，更有助于學生深入理解物理知識，培養物理思維，提高實踐能力和創新能力。因此在初中物理實驗教學中，教師應通過創設情境、巧設問題、創新實驗、合作探究等方式，讓學生對實驗過程進行深入探索，通過實驗總結物理規律，并將實驗與生活相結合，培養學生的深度學習意識和深度思考能力。學生的深度學習是建立在教師深度備課的基礎上的，只有教師在課前深入了解教材和學情，才能在教學中有效引導學生進行深度學習，培養學生的思維能力和提升學生的核心素養。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

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[3]" 李雪妮.基于深度學習的初中物理實驗教學策略[J].廣西物理，2023，44（3）：83-85.

[4]" 侯麗容.深度學習視角下初中物理實驗教學策略[J].中學理科園地，2023，19（3）：27-29.

（責任編輯 黃春香）