初中物理實驗教學中促進學生深度學習的策略

施海霞

[摘要]深度學習是一種接近智慧內核和知識本質的學習方式。文章以“深度學習”理論為指導，探究基于深度學習的初中物理實驗教學策略。初中物理實驗教學應以生為本，充分利用“深度學習”理論，還原生活原型，鼓勵學生在課堂上多試驗、多探究、多思考，并將“前知識”和“潛知識”有機結合起來，促使學生親身體驗感知，只有這樣，才能不斷提高學生解決實際問題的能力，才能不斷提高初中生的物理核心素養。

[關鍵詞]深度學習;物理實驗;策略

[中圖分類號]G633.7 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）12-0050-02

受中考指揮棒的影響，初中物理實驗課堂往往存在以講代做、以看代做的現象，顯然這種方式不利于學生深度學習，并且，隨著時間的推移，原本內容豐富、趣味性強的實驗課堂會變得死氣沉沉，學生獨立分析問題、解決問題的能力將大幅度降低，特別是解答一些開放題時，則會顯得束手無策。在一定程度上可以認為，深度學習是一種接近智慧內核和知識本質的學習方式，能有效解決上述困惑，讓學生在日常學習中主動理解和批判接受新知識、新思想，將已學知識遷移到新的知識情景之中。

一、創設真實情景，推動學生深度學習

教師應摒棄傳統講實驗、看實驗等灌輸知識的教學方式，主動地創設情景，讓學生記起遺忘了的信息，在創設的情景中自主地參與互動，經歷質疑、探究、歸納、概括等過程。特別是學生在進入情景之后，像“為什么會這樣”“如果是這樣，會產生什么效果”等各種原生態的問題接踵而至。這類問題的產生，將會促使學生變被動學習為主動探究心中的疑問，消除疑點，促使學習向縱深發展。

例如，在學習歐姆定律時，為了促進學生深度學習和應用所學知識，筆者創設了如下問題情境：已知現有2節電壓為3V的干電池，如何使標有“2.5V，0.3A”的小燈泡正常發光？學生通過閱讀題于意思，發現該問題主要是如何解決現有干電池電壓超過小燈泡正常發光電壓的問題，于是，一部分學生根據所學知識建議串聯一個電阻進行分壓，如圖1所示，并通過計算得出該串聯的電阻為1.67Ω。為了培養學生發現問題、解決問題的能力，筆者并沒有呈現1.67Ω的電阻，而是呈現了刻度尺、老虎鉗以及阻值為6.8Ω/m的銅絲，要求學生自己動手制作一個阻值為1.67Ω的電阻，學生通過計算可知該串聯銅絲的長度為24.56cm。最后，按照如圖1所示的連接方式連接，但學生在實際試驗時，發現小燈泡發光時的電壓數值明顯小于2.5V。此時他們會產生疑問，為什么實驗結果與理想中的實驗數據有差異？這樣初步形成信息脈絡，激發學生深度思考。

二、構建認知聯系，引發學生深度反思

學生已有的知識經驗將會對學習產生深遠的影響，有些前概念隨著條件的變化不一定是正確的，并且這些前概念還具有持久性、普遍性、個人性以及頑固性等特征。因此，教師應根據學生最近發展區，構建新舊知識經驗之間的聯系，一方面幫助學生梳理自身已有的知識，另一方面不斷改造和重建的認知結構，從而引發學生深度反思。

例如，在學習電功率的知識時，學生已經在學習串并聯電路中得出了“燈泡的亮度是由電流決定的”結論，為了引發學生思考，及時糾正前概念，筆者首先將“220V 100W”和“220V 40W”的燈泡串聯，要求學生根據所學知識回答哪盞燈較亮。學生根據已有知識“燈泡的亮度是由電流決定的，線路中的電流大小是一樣的”，從而得出“220V 100W”和“220V 40W”的燈泡一樣亮，但閉合開關后，卻發現“220V40W”的燈泡更亮些。然后，筆者又提出如果將上述“220V 100W”的燈泡替換為“220V 200W”的燈泡，許多學生按照上述邏輯，會認為此時還是“220V 40W”的燈泡較亮。但閉合開關后，卻發現“220V 200W”的燈泡根本不亮。最后，如果將“220V 100W”和“220V 40W”燈泡并聯，按照上述串聯邏輯，學生認為此時應該是“220V40W”燈泡較亮，但閉合開關后，卻發現“220V 100W”的燈泡較亮。顯然，通過上述三次認知沖突對已有“燈泡的亮度是由電流決定的”結論提出質疑，徹底打破了原有的認知結構，從而引發學生深入分析“決定燈泡亮暗的主要因素”，適時引導啟發，一步步撥開重重迷霧，幫助學生形成正確的物理思維方式。

三、應用現代信息技術，引領學生深度探究

初中物理實驗中的許多概念和規律抽象性較強，學生往往難以在較短時間內得出正確結論，而在具體實踐教學中，由于課時的限制，教師通常以灌輸知識的方式讓學生理解，這樣會讓學生不能深刻理解知識的本質。因此，為了有效突破實驗中相關概念和規律的難點，教師應充分利用現代輔助教學工具，有效凸顯實驗本質，積極開展深度學習。

例如，在探究“作用力與反作用力之間的關系”實驗時，如果采用傳統直接拉彈簧秤或者口述的方式表示作用力與反作用力之間的關系，許多學生不能正確理解這兩者的本質，或者由于彈簧很難控制勻速，致使示數不相等。如果在具體實驗操作中引人數字傳感器，如圖2所示，則能很好地讓學生透過現象看到事物的本質規律，有效凸顯了物理實驗的本質。

四、逐步強化實驗成效，促使學生深度思考

發展學生的核心素養是深度探究的核心，在具體教學實踐中，教師應多引導學生開展探究活動，特別是關注探究實驗中的每一個意外和差異，并以此為契機，篩選有價值的問題，運用已有的知識和經驗建立假說，深度思考產生問題的緣由，通過實驗解釋的方式加以證明，有效培養學生解決實際問題的能力，同時，培養學生的創新意識和實踐能力。

例如，在組織學生學習關于“大氣壓”的知識時，筆者呈現了裝滿水的燒杯，在上面放置紙片，然后將其反置，要求學生猜測紙片是否會掉落下來，根據日常知識，許多學生回答紙片會掉落。但在具體實驗操作中紙片競沒有掉落，此時學生產生疑問，紙片為什么不會掉？一部分學生認為紙片是被水吸住了，另一部分學生認為是大氣壓將紙片壓住了，還有一部分學生認為是上述兩種情況共同作用的結果，那么如何證明自己的猜想？筆者要求學生自行設計實驗，認為“是水吸住”的學生，則將其換置成為水吸不住水的材料（如塑料）進行探究，如圖3所示;認為“是大氣壓壓住”的學生，則將其放置在真空環境下探究紙片是否會掉落，如圖4所示;認為“是上述兩者共同作用”的學生，則在杯底鉆個小洞，探究紙片是否會掉落，如圖5所示。教師組織學生思考，為什么有的實驗不能夠成功，如果杯中有空氣，紙片是否還會掉落。

五、總結評價交流，推動學生深度學習

在設計和探究實驗的過程中，評價和交流不僅能夠體現語言的準確性和嚴密性，而且也有利于學生反思所學知識，因此，教師應注重評價交流，鼓勵學生在實驗探究中多思考、多討論，在反思中建構新的認知結構，促進思維的清晰化、可視化，提高解決實際問題的能力;發展物理核心素養。

例如，在進行“浮力大小與排開水的重力之間的關系”實驗時，筆者根據教學內容，設計了如下兩種方案，如圖6、圖7所示。為了促使學生深度學習，筆者鼓勵學生以小組為單位評價這兩種方案。其中，圖6所示的方案，學生認為由于在測量排出水的體積時，小燒杯內壁沾有少量的水從而致使實際測量值偏小。而評價如圖7所示的方案時，學生認為直接用量筒測量排出水的體積顯然不夠規范。因此，筆者因勢利導，要求學生反思上述兩個方案的缺點和優點，并按照“趨利避害”的原則，引入實驗天平這個工具，設計出如圖8所示的方案，用實驗天平直接稱量燒杯和水的總質量，從而幫助學生獲得實驗操作的規范性和實驗數據的精確性，深化自己的學習，準確把握事物的本質特征。

總之，初中物理實驗教學應以生為本，充分利用“深度學習”理論，還原生活原型，關注學生的體驗，鼓勵學生在課堂上多試驗、多探究、多思考，并將“前知識”和“潛知識”有機結合起來，促使學生親身體驗感知，充分挖掘創造潛能和反思深度。只有這樣，才能不斷提高學生解決實際問題的能力，才能不斷提高初中生的物理核心素養。