以自主創新實驗促進初中物理深度學習的實踐探究

【摘要】實驗教學是初中物理教學的重要組成部分，對培養學生的知識運用能力，深化核心素養均有重要的提升作用。自主創新實驗強調學生的自主實驗和創新實驗設計，能夠有效促進學生產生持續性的深度學習行為，是一種新型的實驗教學模式。本文從實際情況出發，首先闡述了以自主創新實驗促進初中物理深度學習的重要價值，針對性提出了以自主創新實驗促進初中物理深度學習的實踐策略，旨在為初中實驗教學的創新實踐提供參考。

【關鍵詞】初中物理；自主創新實驗；深度學習

【基金項目】本文系“廣東省中山市教育科研”專項課題“以學生自主創新實驗促進初中物理深度學習的研究”（立項批準號：C2023106）的研究成果。

【中圖分類號】G633.7 " 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2025）04-0109-03

自主創新實驗指的是學生能夠在教師的引導下，圍繞具體的物理問題自主設計實驗方案，創新運用所學知識，并在實驗中深化觀察、設計、優化、互動等學習行為，促進對物理知識的掌握和應用。可以說，自主創新是學生物理學習所需要的關鍵能力。自主創新實驗能夠促使學生生成持續性的深度學習行為，在培養學生核心素養、提升教學質量方面均有一定的積極影響。同時，借助自主創新實驗手段，助力學生形成創新思維和探究意識，為核心素養的貫徹落實夯實基礎。

一、初中物理深度學習的概述及必要性

（一）深度學習的概述

初中物理深度學習是指在教師的引導下，學生通過積極參與各種探究活動，如實驗、討論和問題解決等，對物理概念、原理進行深入理解和應用的一種學習方式。深度學習強調對物理知識的深入挖掘，強調知識與實踐相結合，培養學生在真實情境中運用物理知識解決問題的能力，旨在超越傳統教學的表層知識傳授，將滲透核心素養理念，培養學生綜合素質作為主要依托。

物理學作為一門以實驗為基礎的自然科學，在初中教育階段，其教育核心在于引導學生不僅深入理解和掌握物理理論，而且能夠將理論知識與實際應用緊密結合，實現知識的有效遷移。物理學中的概念與定律在理論與實踐中均有緊密的內在聯系，它們往往需要通過嚴密的邏輯論證和科學推斷來確立，同時也依賴于對觀察數據的總結和歸納來提煉。在學生自主進行實驗探究的過程中，學生不僅能夠加深對物理知識的理解，還能夠提升對物理現象的洞察力。

（二）深度學習的必要性

隨著教育改革的不斷深入，初中階段各學科紛紛對自身的教學目標進行了重新審視和調整，積極融合現代教育理念，將其與日常教學實踐緊密結合，旨在全面提高學生的物理綜合素養，強化學生對物理理論的理解應用以及實踐操作技能。在這種教育理念的引導下，“深度學習”的教學模式應運而生，并逐漸與物理教學日常相融合，發展成為當前物理教學的主流方法，鼓勵學生在實驗過程中進行創新，提出改進方案，這有助于培養學生的創新思維和實踐能力。深度學習不僅關注知識的表面層次，更追求對知識內涵的深入挖掘，鼓勵學生在學習中發現問題、解決問題，從而實現知識的內化和能力的提升。通過動手實驗，學生能夠將抽象的物理概念具體化，將理論與實踐相結合，

夠將抽象的物理概念具體化，將理論與實踐相結合，從而在提升學生對物理知識的掌握度的同時，也極大地促進了學生思維品質的完善和創造力的激發。由此可見，深度學習在落實新課標要求，強化學生主體學習地位等方面均具有必要性。

二、以自主創新實驗促進初中物理深度學習的重要價值

（一）對學生深度學習具有指導意義

深度學習是一種讓學生擺脫對學科知識表面學習的思維限制，加深學生對知識的理解，進而能夠主動、高效地向深層次挖掘知識的內涵的學習模式，重點在于高階思維的培養。深度學習具有更顯著的靈活性和開放性特征，能夠立足于學生主體促進探究行為的生成，強化學生學習主動性。初中物理深度學習需要尊重學生的主體學習地位，在激發學生學習思維的同時，能夠引導學生自主學習并參與實驗，對實驗的內容進行相應的創新，并為學生提供自主嘗試、自主探究的實驗平臺，促使學生通過實驗完成實踐。在有效的自主創新實驗中激發學生學習興趣，改善傳統灌輸式、填鴨式教學方法。與此同時，自主創新實驗也具有一定的創新性特征，學生能夠使用學習過的物理知識解決問題，持續發展學生的實踐能力，促進理論學習和實踐學習的統一推進。由此可見，自主創新實驗的開展對于強化學生深度學習行為有積極的促進作用。教師需要協助學生發展學科思維，利用多樣化的實驗教學手段幫助學生強化實驗能力，促進核心素養落地。

（二）深化學生物理核心素養

自主創新實驗作為一種新型的教學模式，正是深化學生物理核心素養的重要途徑，強調學生的主體地位，它鼓勵學生自主參與實驗活動，充分發揮學生的主觀能動性。在這樣的實驗活動中，學生需要結合自身的認知情況和學習能力，對物理知識進行創新性的應用，不僅可以鍛煉自己的實踐能力，提高知識運用水平，更可以在實踐中深化對物理知識內涵的理解。通過自主創新實驗，學生不再是被動的知識接受者，而是成為積極的探索者和發現者。他們在實驗中發現問題、分析問題，并嘗試運用所學的物理知識解決問題，這樣的過程極大地促進了學生物理思維的發展。

三、以自主創新實驗促進初中物理深度學習的實踐策略

（一）對基礎實驗進行改進，突出實驗的現象及效果

自主創新實驗要求在物理實驗教學中能夠尊重學生的學習主體地位，加強物理教學方法和內容上的優化，能夠根據學生學情組織教學活動，將培養學生的自主創新意識作為教學目標之一。在“聲波”這一教學內容中，有一個經典的實驗描述：通過用橡皮錘輕敲音叉，我們可以聽到它發出的聲音。如果我們把一個小球懸掛在音叉附近再敲擊發現小球會產生較為劇烈的運動問題。在這種情況下，學生能夠對振動產生基本認識，強化音波振動與發聲之間的邏輯聯系。如果緊握音叉的叉股，使其停止振動，聲音也隨之消失。然而，在實際操作中，音叉的振動和聲音往往較為微弱，即使在教室前排的學生也未必能清晰地觀察到或聽到。音叉的振動和聲音通常需要借助于其他物體的交互作用才能被顯著地感知，為了提高實驗的可見度和聽覺效果，教師在授課時可以鼓勵學生自主創新實驗。

例如，教師可以演示音叉振動過程中音叉的外部形態變化，帶領學生一同感受振動所引起的各種現象。學生可以在教師引導下用音叉輕輕敲擊桌面，能夠較為明顯地聽到敲擊聲。當音叉與硬紙片接觸時，所產生的聲音能夠傳遞到整個教室，這一現象清晰地展示了音叉的振動。在演示音叉發聲的實驗中，學生可以將音叉底部緊密地放置在課桌等物體上聆聽音叉發出的其他聲音。這種實驗方式無需額外的器材，卻能顯著提升實驗效果。在“光的直線傳播”教學中，需要讓學生看到“光”，并觀察光具體的傳播路徑。在這一目標導向下，教師可以利用向空中噴水的方法，但是水霧不可控制，而且持續時間短。在把握實驗特征基礎上改進實驗內容：學生們可以嘗試使用一個大

型的雪碧瓶子，向瓶子內部灌輸煙霧，用激光照射，此時可以清晰地看到煙霧中有一條紅色的光線，從而展示光的傳播路徑。此外，為了演示光在液體中的直線傳播，學生可以使用藍色的硫酸銅溶液，當激光筆照射時也能較為清晰地觀察到瓶子內部的光線路徑。這樣的實驗設計既簡單又直觀，通過這些自主創新實驗，不僅幫助學生更全面、生動地展示了“奇妙”的物理現象，也能強化學生的實驗創新能力和創新思維，對于落實核心素養要求有重要的支撐意義。

（二）創造開放創新空間，指導學生全面考慮問題

在自主創新實驗的教學中，一個關鍵的教學策略可以確保學生能夠獲得充分的實驗自主性，為學生創造一個開放的創新空間，進而激發學生的深度學習行為。因此，教師在教學過程中需要采取一系列措施，指導學生多角度全面地思考問題，幫助學生構建一個新的思考框架。通過動態的、持續發展的方式讓學生自由地進行實驗探索、質疑和驗證。在有意義的學習和實踐中，形成自己獨特的科學思維，提高解決問題的能力。這樣的深度學習過程，不僅能夠提升學生的科學素養，還能夠為學生的終身學習和未來發展奠定堅實的基礎。

（三）設計物理實驗問題，促進學生物理思維發展

問題作為激發學生主動學習、創新實驗思維的重要方法，需要教師給予重視。實驗教學過程中，教師需要設計具有啟發性、引導性的學習問題，將學生物理學科思維發展作為主要目的，提高學生解決問題的能力，實現知識向能力的轉化。在傳統物理課堂教學中，教師占據絕對主導地位，部分學生過于依賴教師的課堂講授，對深度學習目標的實現和完成較為忽視。因此，問題設計應圍繞學生主體地位針對性設計問題形式與問題內容，引導學生進行自主性的實驗探究，提高學生創新能力，夯實物理核心素養基礎。在問題的有效設計基礎上，學生能夠形成深度思考、深度學習的有效學習行為。教師需要鼓勵學生自主創新實驗，減少淺層學習帶來的影響。在深入分析各個實驗環節的過程中，促使學生知識體系的生成。

以人教版九年級物理“歐姆定律在串、并聯電路中的應用”教學為例，在自主創新實驗環節，有部分小組成員利用所學知識，設計出了測量物體重力的“托盤秤”，在托盤秤中設置了壓力傳感器、定值電阻以及顯示物體重力大小的儀表。經過實驗該小組得出了一些實驗數據，教師可結合教學內容設計以下問題：托盤壓力增大時壓力表示數是否隨之增大？托盤上沒有放置物體時，壓力傳感器的電阻值為多少？你認為這個實驗設計有哪些不足之處？在連續的問題引導下，進一步激發學生的探究熱情和自主學習熱情，使學生能夠在良好的學習氛圍中深化所學知識，完成深度學習目標。通過這樣的學習體驗，初中生能夠更加深入地理解物理學的本質，為未來的學習和發展打下堅實的基礎。

四、結語

綜上所述，物理學科具有實踐性和理論性的雙重特征，融入自主創新實驗教學方法，不僅能夠提升學生的知識運用能力和解決實際問題的能力，也能促進學生多方面素養的生成，形成持續性的深度學習行為。在自主創新實驗的指引下，教師需要順應新課標要求，立足核心素養培養目標，注重培養學生的自主創新意識，為后續的教學開展奠定基礎。

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