基于深度學習的初中物理實驗教學研究

中圖分類號：G427

文獻標識碼：A

文章編號：2097-1737（2025）18-0081-03

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）提出要培養學生的物理觀念、科學思維、科學探究以及科學態度與責任。而深度學習有利于核心素養的有效培養，能幫助學生在主動建構中實現深層發展。教育改革背景下，在初中物理實驗教學中實現深度學習，符合《課程標準》的要求，有利于促進學生學習方式的轉變。

一、深度學習基本特征

（一）深度學習注重培養學生質疑與批判的能力

在傳統的淺層學習中，學生作為知識的接受者，習慣按照教師的思路參與學習活動，其自主性、主動性嚴重不足[]。這樣的狀態下，學生難以構建知識體系，無法產生對知識的深刻印象。而深度學習強調學生的主體地位，要求學生在知識、概念學習中對新知識始終保持懷疑與批判的態度，能夠主動分析并通過深入思考的方式積累經驗，突破傳統用簡單記憶法吸收知識的桎梏。在這一過程中，學生的思維將變得更加深刻，進而逐漸形成主動思考的良好習慣。

（二）深度學習旨在促進學生遷移運用

在深度學習背景下，學生不僅需要掌握、理解知識，同時還需要利用所學知識解決實際生活中的問題，實現有效的遷移與運用，同時，創造性地利用所學知識，在不同情境中感知學科知識的使用技巧與方法。解決實際問題是深度學習的核心。通過教師的引導，學生可以在新知識和已有知識之間建立聯系，掌握復雜概念和深層知識等非結構化知識，并在持續內化過程中完善知識體系。

（三）深度學習以發展學生高階思維為目標

高階思維是學生在更高認知水平的心理或認知活動中產生的[2]。區別于淺層學習，深度學習強調培養學生的高階思維，要求學生不僅要獲得認知技能，同時還要在長期參與高層次認知活動中加深理解，實現自我反思，達成高質量、高水平的學習效果。

二、基于深度學習的初中物理實驗教學策略

下文將以滬科版物理八年級（全一冊）第五章第三節“科學探究：物質的密度”為例，全面闡述深度學習背景下的教學策略。

（一）分析教材信息，科學設定深度學習目標

《課程標準》強調教師要合理設計教學目標，通過實施教學，促進學生物理學科核心素養的提升及相關能力的培養。在深度學習背景下，教師需要驅動學生在新的情境中批判性地整合新知識。因此，教學目標的設計應反映這一點，突出核心素養的重要性。在實驗教學開展之前，教師需要先深入分析教材內容，明確本次實驗活動的具體要求，圍繞單元結構化特點，以意義或邏輯聯結為線索設計教學目標，幫助學生初步了解本課學習重點以及自己需要達成的學習目標，為后續深度學習的順利進行奠定基礎。

通過對教材內容的分析，教師了解到本節課實驗探究由猜想與假設、設計實驗與制訂計劃、進行實驗與收集證據組成，要求學生通過實驗探究學習測量物質密度的基本方法。考慮到學生在基礎理論學習部分已經掌握了質量的基本概念，并且學會了天平和量筒的使用方法。依據教材內容，圍繞深度學習特點，教師可將本課實驗活動目標設計為：

（1）通過主動探究理解密度的概念、公式以及單位，能夠運用所學知識解決實際問題，了解利用變量法研究物理問題的基本步驟。（2）以合作的方式參與探究，歸納出物體的質量、體積和密度三個物理量之間的數學關系，培養良好的團隊合作精神。（3）通過對密度知識的探究與測量，形成嚴謹細致、實事求是的科學態度，感知密度知識在生活中的廣泛應用，強化應用意識。

以上目標涵蓋了本課學習的重難點，強調了學生在實驗學習中的主體作用，可以幫助學生在目標導向下主動參與學習，提高了學生的參與度。

（二）創設生活化情境，激活深度學習思維

深度學習基于情境認知理論，強調情境為深度學習的發展提供支撐。為激發學生的學習興趣，幫助他們構建生活與學科知識間的橋梁，體會物理知識在生活中的重要作用，教師在深度學習課堂上可以圍繞生活實際創設情境，以此激活學生的生活經驗，驅動學生從情境中捕捉重要信息，引發他們的質疑與思考。這樣，學生在與情境的互動過程中能夠充分增強思維深度，自發地產生探究問題的內驅力。

本章內容與學生生活息息相關。在導入階段，教師可以為學生播放《動物世界》視頻。視頻中，主持人講解了魚的分類，并介紹不同的魚種生活在不同的水域，水域有淡水和海水之分。在情境中，教師可以與學生開展對話，詢問學生對海水魚與淡水魚的了解程度，并引導他們進行思考：淡水與海水從外觀來看無法區分，在不認識魚種的情況下，應如何進行區分？基于生活情境提出問題，能充分引起學生的好奇心，使其主動參與到討論中。在此期間，教師還可以為學生提供體積相同的純水與鹽水各一杯，指導學生驗證是否能通過觀察進行辨別。創設學生喜聞樂見的趣味教學情境，能夠為學生帶來良好的學習體驗，使其在主動了解、嘗試的過程中充分投入學習中。有的學生提出可以通過品嘗、蒸發等方法進行辨別，不同的回答體現了學生不同的思考過程。根據學生的反饋內容，教師可順利引入活動，提出“可通過質量分析進行辨別”，引發學生持續探究的欲望，順利實現由情境到知識的過渡。

（三）圍繞深度學習目標，構建驅動性問題

深度學習強調學生在學習活動中的主體作用，要求學生實現知識的理解、遷移運用和問題解決[3]。為幫助學生在主動探究中實現多種信息和知識之間的連接，教師可以采用問題驅動的方式組織教學活動。具體來說，在開展實驗教學的過程中，教師可以圍繞實驗主題，提出具有思考價值的問題，啟發學生通過對問題的分析實現思維的深層發展，在提出問題、建立假設、擬定探究計劃、驗證假設等多個實驗環節中引導學生從淺層學習狀態過渡到深度學習狀態。

在指導學生建立假設的環節中，教師應提供兩組材料：第一組材料為體積相同的鐵塊與木塊；第二組材料為體積相同的橡皮泥與鐵塊。然后，教師可要求學生觀察稱量結果，并提出問題：“體積相同的不同物質為什么質量不同？如果質量相同體積是否一定相同？”根據教師提出的問題，學生可以嘗試進行討論、猜測，并建立假設。有的學生表示：可能與物質的種類相關，也可能與質量和體積的比值相關。根據學生的反饋，教師可通過鹽水與純水的對比，啟發學生在不品嘗的情況下嘗試通過比較單位體積的質量進行區分，進而設計實驗并制訂相應的計劃。在此過程中，學生可以選取不同物體作為研究對象，并用天平、量筒等測量工具分別測出它們的質量與體積，然后再計算單位體積的質量進行比較。為提升學習深度，教師還可以在學生操作過程中持續補充問題，如：空氣有密度嗎？不同物質的質量與體積的比值是否相同？在利用天平測量物體質量的過程中需要注意什么？這樣，通過逐級深入的問題，學生將會在思考中獲得啟發，增強學習的深度。

（四）實施小組合作，促進學生高階思維發展

《課程標準》要求學生具有科學文化素養、終身學習能力、自主發展能力和溝通合作能力。合作學習是教育改革大力倡導的一種新型學習方式[4]。在深度學習期間，為提高學生的學習效率，教師可以根據班內學生的實際情況組建四人小組，指導學生以小組為單位參與實驗活動，促進深度學習的順利落實。在合作期間，小組成員可以通過表達、溝通等方式交流心得，養成善于傾聽的良好習慣，通過順利解決問題實現高階思維的深入發展，將所學知識內化到認知結構中，使深度學習得以持續進行。

在問題設計階段，教師可通過啟發性問題引出“物質的密度”實驗的重點內容，要求學生以不同物質的物體作為研究對象進行實驗。學生在結成學習小組后，要根據教師的提示以及提供的學習材料，嘗試搜集證據。比如，在活動期間，第一小組的成員選擇鋁塊和木塊這兩種物質作為測量材料，在測量其質量與體積的基礎上分別計算出了物質的質量與體積之間的比，并完成了表格的填寫（見表1）。

當各組成員完成實驗任務后，為持續推動學生高階思維的發展，教師可以組織學生進行討論，并根據實驗現象分析物質的質量與體積之間的聯系，進一步加深學生對物質特性的了解。在此過程中，各組成員需展示實驗成果，教師可在統一指導和分析后，鼓勵學生總結密度的定義：由某種物質組成的物體的質量與其體積的比就是這種物質的密度。根據密度的定義，學生就可以得出密度的計算公式為 。這樣，學生通過合作探究積累了經驗，在完成測量報告填寫的同時深化了對理論知識的了解，達成了既定的深度學習目標。

度的計算公式。期間，教師應對學生的自主學習行為作出評價，在分析學生優勢、潛能的基礎上指出問題，如學生合作意識偏低、數據測量不夠嚴謹等，并指導他們作出調整。在此基礎上，根據深度學習目標，教師可引導學生回顧實驗流程，總結經驗，運用物理語言描述密度知識在生產生活中的運用，同時提出自己在實驗中存在的問題。比如，有的學生表示自己對體積與質量內涵的理解存在誤差，難以通過構建物理模型解決問題，對單位換算存在疑惑等。針對這些問題，教師可以為學生提供有針對性的解決辦法，如借助思維導圖梳理知識、增強生活化訓練等，幫助學生更好地調整自我并突破自我，在批判性審視學習行為的過程中實現深入發展。

三、結束語

綜上所述，在深度學習中，學生的主體地位得到明顯提升，其知識構建與整合水平也可切實得到發展，這有益于其自身核心素養的形成。本文以“科學探究：物質的密度”的實踐教學為例，全面闡述了幫助學生實現深度學習的方法，提出教師要重視深度學習的重要作用，要設計能夠讓學生主動參與的學習過程，從而幫助他們通過探究逐步實現終身學習的目標。

（五）組織深度互動，深化實驗教學效果

深度學習的過程不僅是學生理解學習內容、掌握學科核心知識的過程，還是學生把握學科本質及思想方法，形成積極的內在學習動機、高級的社會性情感、積極的態度、正確的價值觀的過程[5]。深度學習強調學生要養成批判性思維。為實現這一目標，在實驗教學活動結束后，教師可以在班級內組織深度互動活動，引導學生交流并分享自己在本課實驗學習中學到了哪些知識、對知識的掌握還存在哪些疑問等，指導學生通過反思認識到自己的不足，并及時向教師尋求幫助并進行調整，以此不斷強化實驗學習效果，促進學生核心素養的形成與發展。

學生已經通過“物質的密度”的實驗探究掌握了密度的概念，在理解公式的基礎上能順利應用所學知識解決實際問題。在深度互動環節，教師可以啟發學生自主設計實驗，展示實驗成果以及驗證密

參考文獻

[1]王榮貞.合作學習在初中物理實驗教學中的實踐研究[J].廣西物理，2023，44（4）：84-86.

[2]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.

[3]溫廣錄.融會貫通有效教學：深度學習下的初中物理實驗復習整合策略研究[J].試題與研究，2023（6）：28-30

[4]蘇益娟.“雙減”背景下初中物理實驗教學改進策略[J].華夏教師，2022（17）：27-29.

[5]肖義.“互聯網 + ”背景下初中物理實驗教學策略[J].讀寫算，2024（32）：55-57.

作者簡介：游愛玉（1983.7-），女，福建政和人，任教于福建省南平第一中學，一級教師，本科學歷。