指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略研究

中圖分類號：G632 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2025）20 -0104-03

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，初中物理課程是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程，具有基礎(chǔ)性、實踐性等特點.在初中物理實驗教學(xué)中，應(yīng)注重科學(xué)探究，突出問題導(dǎo)向，強調(diào)學(xué)生在真實的問題情境中不斷探索，提高分析、解決問題的實踐本領(lǐng)和科學(xué)思維能力，發(fā)展核心素養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)是指學(xué)生圍繞富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，通過實驗探究、操作實踐等方式，運用科學(xué)思維解決綜合性實際問題，獲得結(jié)構(gòu)化學(xué)科核心知識，并形成運用學(xué)科思想解決問題的思路，逐步發(fā)展核心素養(yǎng)[1.深度學(xué)習(xí)不僅讓學(xué)生探索知識的本質(zhì)和規(guī)律，更強調(diào)知識的內(nèi)在邏輯，并靈活運用知識解決問題2.

2指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略

2.1 創(chuàng)設(shè)實驗情境，引發(fā)學(xué)生思考

指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗課堂，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實的實驗情境，讓學(xué)生通過觀察、體驗、動手操作等方式，感知所看到的實驗現(xiàn)象與已有認知經(jīng)驗之間的區(qū)別與聯(lián)系[3].在探究實驗情境時，學(xué)生容易產(chǎn)生認知沖突，教師應(yīng)為學(xué)生預(yù)留充足的思考時間和空間，使其專注于發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題

以蘇科版八年級上冊教材“物體的運動”實驗教學(xué)為例，教師圍繞“機械運動”的核心概念開展各項教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生對物體的位置變化、物體運動的快慢、機械運動的分類等物理知識進行科學(xué)探究.在實驗教學(xué)活動中，學(xué)生可直觀感知物體位置變化的描述方式一參照物，理解“運動具有相對性”的物理結(jié)論，教師可創(chuàng)設(shè)以下實驗情境

情境1：坐在行駛的汽車里看窗外靜止的樹，樹 似乎在后退，而從樹旁看行駛的汽車，汽車則在前進

情境2：太陽從東方升起，地球相對太陽在旋轉(zhuǎn)，但在地球上的人看來，太陽卻在天空中移動

在創(chuàng)設(shè)上述情境后，教師可引入關(guān)鍵物理概念“參照物”，指導(dǎo)學(xué)生在實驗探究、親身實踐的過程中，體會參照物對描述物體位置變化的重要性.兩位學(xué)生可在一個開闊的運動場地內(nèi)，以相同的速度、相同的運動方向共同從一個地方向另一個地方移動兩位同學(xué)以對方為參照物，均處于靜止?fàn)顟B(tài)，若以周圍環(huán)境中的花草樹木為參照物，則處于運動狀態(tài).多數(shù)學(xué)生能夠聯(lián)系已有知識和經(jīng)驗，在產(chǎn)生認知沖突后，結(jié)合情境中的具體實例或親身實踐經(jīng)歷，深入思考物理知識的本質(zhì)，加深對參照物核心概念的理解.

2.2 巧設(shè)實驗問題，強化學(xué)生邏輯

在初中物理實驗課上，教師可圍繞實驗主題，巧設(shè)一系列引導(dǎo)性、啟發(fā)性問題，強化學(xué)生的邏輯思維能力，為其發(fā)展科學(xué)思維、科學(xué)探究、物理觀念等核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ).在實驗情境基礎(chǔ)上，教師需要結(jié)合課程內(nèi)容和知識結(jié)構(gòu)為學(xué)生搭建一個自主學(xué)習(xí)、合作探究的學(xué)習(xí)平臺，進一步拓展學(xué)生的思維.同時，教師鼓勵學(xué)生提出疑問和合理猜想，并在實驗探究過程中驗證自己的猜想，用客觀的實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)結(jié)果佐證，進而得出準(zhǔn)確、嚴謹?shù)奈锢斫Y(jié)論

2.2.1 鼓勵學(xué)生質(zhì)疑

在“物體的運動”實驗課上，教師鼓勵學(xué)生圍繞實驗主題提出疑問，并將問題與展示的實驗關(guān)聯(lián)起來，思考并探究物體位置變化與運動相對性的關(guān)系，如何描述運動的快慢、直線運動有哪些物理模型等.

教師向?qū)W生展示如表1所示的情境案例，讓學(xué)生獨立思考，提出與表格信息有關(guān)的問題，并按照先后順序記錄每個同學(xué)提出的問題

如表1所示，從福州始發(fā)，終點到廈門的D6201次列車沿途部分站點的到站、發(fā)車時刻表，詳細記錄總里程數(shù)、到站時刻、發(fā)車時刻等基本信息.學(xué)生需要仔細觀察表格信息，提出與物理知識有關(guān)的問題（時間、距離、速度等）.

問題1：D6201次列車的總里程數(shù)和全程用時各是多少？

問題2：從泉州到廈門的車程是多少？

問題3：列車在07：17時在哪個地界？

問題4：列車從莆田到泉州的平均速度是多少？在實驗課上，教師鼓勵學(xué)生提出合理的問題，并關(guān)注問題本身對應(yīng)的物理知識點，將其用于描述列車運動的快慢.在學(xué)生思考、分析、解決問題的過程中，對知識本質(zhì)的理解會更加深刻，探究興趣也更加濃厚，自主學(xué)習(xí)能力得到顯著提升.

2.2.2 提取核心概念

在“物體的運動”實驗課上，學(xué)生需要在探究情境的過程中提取核心概念，例如，長度的測量、時間的測量、誤差、速度、勻速直線運動、變速直線運動、運動的相對性等.以“勻速直線運動”實驗探究活動為例，學(xué)生已經(jīng)理解并掌握路程、時間的測量方法，以及速度的意義、定義、公式、單位等基礎(chǔ)概念，在實驗中探究勻速直線運動的定義、物理模型及圖像.

核心概念1：直線運動.機械運動分為直線運動和曲線運動兩類，直線運動是物體運動始終在同一個直線上，曲線運動是物體沿著曲線軌跡運動

核心概念2：勻速直線運動.勻速直線運動是一種速度不變的直線運動，可用平均速度描述物體運動的快慢.勻速直線運動的 s-t，v-t 圖像如圖1和圖2所示.

學(xué)生通過實驗活動，收集小車或小球在平面上做勻速直線運動的實驗數(shù)據(jù)，繪制類似圖1和圖2圖像，得出與核心概念相符的物理結(jié)論.在實驗過程中，學(xué)生可借助以下幾個問題，鞏固自己對核心概念的理解.

問題1：一個做勻速直線運動的物體，4s內(nèi)通過路程為 20m 的，則在第3s末速度是多少？

問題2：一輛小車在水平公路上沿直線運動，已知第一秒內(nèi)運動了 10m ，第二秒內(nèi)運動了 20m ，第三秒內(nèi)運動了 30m ，那么小車做的是勻速還是變速直線運動？小車在三秒內(nèi)的平均速度為多少？

問題3：一列長為 300m 的火車，以 15m/s 的速度勻速完全通過一個隧道，用時 1min 10s ，則隧道的長度是多少？

在實驗探究活動、驅(qū)動性問題、真實情境的共同影響下，學(xué)生對“勻速直線運動”的核心概念理解更加深刻，并以此建立關(guān)于物體運動的物理模型

2.2.3 引導(dǎo)合作探究

在實驗課中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，適當(dāng)布置小組合作任務(wù)，并引導(dǎo)學(xué)生在合作探究、思考交流、分享實驗經(jīng)驗的過程中，達成深度學(xué)習(xí)目標(biāo).以“物理實驗的誤差分析”為主題，可布置以下小組合作任務(wù).

任務(wù)一：通過物理實驗，探究測量值與真實值之間的差別.

任務(wù)二：分析實驗誤差的產(chǎn)生原因.各小組在教師的指導(dǎo)下，分別探究測量工具、測量人、測量方法三個方面產(chǎn)生的實驗誤差問題

任務(wù)三：選擇有效減少實驗誤差的方法，例如，多次測量取平均值

在合作探究物理實驗誤差時，各小組成員需要齊心協(xié)力，找到誤差的來源、減小方法，并在較為復(fù)雜的實驗情境中探究測量值與真實值之間的差別，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動從學(xué)習(xí)知識點轉(zhuǎn)向解決實際問題

2.3 依托實驗平臺，實現(xiàn)學(xué)以致用

在指向深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗課上，教師需要從理論與實踐相結(jié)合角度，引導(dǎo)學(xué)生將物理知識運用在日常生活中，適當(dāng)延伸跨學(xué)科實驗活動.教師可依托物理實驗虛擬仿真軟件，幫助學(xué)生理解實驗原理，在虛擬環(huán)境下操作實驗器材，根據(jù)軟件系統(tǒng)的提示和引導(dǎo)，按照步驟完成實驗數(shù)據(jù)的收集、整理和分析

在“物體的運動”實驗課上，教師向?qū)W生展示生活化、跨學(xué)科的實驗背景資料，例如，數(shù)學(xué)學(xué)科的追及相遇問題與物理學(xué)科相向而行的物體運動 s-t 圖像，引導(dǎo)學(xué)生將物理知識遷移運用在復(fù)雜問題的解決上.例如，在物理實驗虛擬仿真軟件上，學(xué)生觀看兩個實體模型（小車或小球）相向運動的動畫演示過程，選擇參數(shù)面板上的“路程”“時間”兩個控件，分別設(shè)置兩個實體模型的物理參數(shù).學(xué)生回憶數(shù)學(xué)中的相遇問題，從物理角度收集實驗數(shù)據(jù)，繪制如圖3所示的s-t圖像

根據(jù)圖像可知，甲、乙兩個物體相向而行，學(xué)生需要根據(jù)自己對核心概念“勻速直線運動”的理解和掌握情況，計算出相遇時兩個物體通過的路程，判斷甲、乙在 0～30s 內(nèi)是否均做勻速直線運動.學(xué)生在物理實驗虛擬仿真軟件上通過計算得出甲的速度，結(jié)合數(shù)學(xué)中的追及相遇問題，與同學(xué)交流探討甲、乙是否同時出發(fā).在實驗平臺上，學(xué)生能夠?qū)⒁延械闹R和經(jīng)驗遷移應(yīng)用在跨學(xué)科問題探究過程中，實現(xiàn)學(xué)以致用的深度學(xué)習(xí)目標(biāo)

3 結(jié)束語

綜上所述，深度學(xué)習(xí)對初中物理實驗教學(xué)具有重要意義，其不僅突出學(xué)生的主體地位，更注重培養(yǎng)學(xué)生的物理思維、科學(xué)探究素養(yǎng)，助力學(xué)生提高實踐能力和創(chuàng)新能力.教師應(yīng)合理創(chuàng)設(shè)實驗情境，引發(fā)學(xué)生深度思考，巧設(shè)與實驗主題有關(guān)的問題，鼓勵學(xué)生提出問題，提取核心概念，引導(dǎo)合作探究，有效強化學(xué)生的邏輯思維能力.

參考文獻：

[1］萬洪順.深度學(xué)習(xí)視域下初中物理實驗教學(xué)策略研究[J].中學(xué)科技，2023（11）：32-34.

[2］姜舟.基于深度學(xué)習(xí)理念的初中物理實驗教學(xué)研究[J].數(shù)理化解題研究，2023（08）：107-109.

[3］徐俊韜.核心素養(yǎng)下的初中物理實驗教學(xué)設(shè)計：以“探究平面鏡成像特點”教學(xué)為例[J].理科愛好者，2023（05）：41-43.

[責(zé)任編輯：李 璟]