指向深度學習的物理實驗教學策略研究

[摘? ?要]實驗教學是高中物理教學的基礎和根本，如何解決實驗教學中存在的問題，指向深度學習的物理實驗教學是一種有效方法。如何實現指向深度學習的實驗教學，體現實驗教學中學生的主體地位和教師的主導地位？文章提出四個教學策略，從不同的角度引領學生實現物理實驗的深度學習。

[關鍵詞]物理實驗;深度學習;教學策略

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）27-0046-02

一、問題的提出

物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學在物理教學中占據特殊且重要的地位，是物理教學的基礎和根本。但由于受應試教育的影響，長期處于“講起來重要，教起來次要”的尷尬境地，實驗教學得不到足夠的重視，所以至今物理實驗課依然存在一些問題。（1）演示實驗—— 一人忙碌，全班看。教師為了做到實驗精確無誤，取得預想的效果，常常將講臺當作舞臺，自己變成演員，學生充當觀眾。（2）分組實驗——全班忙碌，一人看。實驗方案、步驟、總結歸納基本由教師講授，學生只是按照教師的要求進行操作，這樣的分組實驗教學，失去了教師的引導作用，同時也無法調動學生的主觀能動性。以上物理實驗教學反映出的突出問題，正如郭元祥教授所說：是價值目標的淡化與虛化、學習過程的霸權與控制、教學方式的粗放與低效，帶來的是教力與學力的反向增長，使教學效果大打折扣。

如何破解這種困境，指向深度學習的物理實驗教學，幫助學生對所學知識有深刻理解，教師在進行實驗方式的呈現時，不論是分組實驗還是演示實驗，都應該以學生為主體，改變實驗教學知識本位現象和形式主義傾向，讓實驗教學更好地幫助學生“學習能力生根”，真正實現物理實驗教學凸顯以學生為主體、情智多元共生、高效集約生態、課堂交往優化的教學改革。

二、深度學習和指向深度學習的物理實驗教學內涵

1.深度學習

深度學習是學習者根據自己的學習興趣和需求，在理解的基礎上主動地、批判性地學習新思想和知識，運用多樣化的學習策略來深度加工知識信息，建立多學科知識、多渠道信息、新舊知識信息等之間的聯系，建構個人知識體系并有效遷移應用到真實情景中解決復雜問題的學習。

2.指向深度學習的物理實驗教學

指向深度學習的物理實驗教學旨在克服以往物理實驗教學過程中表面、表層的局限，引導學生深層、深刻學習物理實驗，理解物理知識，建構知識體系，真實地探究物理實驗教學。這是師生通過物理實驗探究，獲得大量事實，基于此通過概括、抽象獲得概念和規律等知識，并提升學生的物理學科核心素養，開發出促進學生深度學習的系列、典型物理實驗教學課例的研究。

指向深度學習的“教”是為了引導、啟發學生學會“學”，在物理實驗教學中，教師不是簡單地“告訴”學生知識，也不是讓學生按部就班重復實驗操作，而是“激發”學生的學習潛能、學習熱情，幫助學生找到正確的處事方法、態度、價值觀以及提升綜合能力。教師一旦將“自主性、能動性、創造性”為基本特征的學生主體性激發出來，點燃“智慧火把”，那么物理學科知識的建構、方法意義的找尋、智慧能力的提升將變為現實，能實現改變當前高中物理實驗教學低效、無效甚至負效的現狀，達到“建構知識、提升能力、培育素養”的物理實驗教學價值追求。

三、指向深度學習的物理實驗教學策略研究

1.引領學生自我導向學習的物理實驗教學策略

“自我導向學習”就是要引導學生能進行自我規劃、自主學習、自我監控、自我反思。其核心要素：學生對學習目標的規劃;學生對學習內容的理解、整合、總結與反思;學生對學習過程、學習策略的審視能力;學生對學習的自我評價能力。

高中物理實驗主要分成力學和電學兩大部分，在學習力學實驗時，教師應該與學生一起分析力學實驗的共同點，比如紙帶的應用，用紙帶可以測瞬時速度、加速度和判定物體運動狀態等。在學習電學實驗時，教師應該引領學生去研究電學實驗中的共同點，比如伏安法內外接的使用、滑動變阻器分壓與限流接法的使用等。學生通過對這些實驗共性的學習，主動探索其他實驗中相關問題的解決方法，達到實驗技能的提升、實驗素養的形成。

【案例分析1】在研究“實驗：探究功與速度變化的關系”時，如何讓橡皮筋做的功就是小車合力做的功，教師不妨引導學生去思考在研究“加速度與力、質量的關系”時，如何消除摩擦力的影響，讓線的拉力成為小車所受的合力。通過相關實驗內容的知識遷移，讓學生自己去尋找解決問題的方法，達到對所研究知識的深層次理解，達到深度學習的目的。

2.引導學生問題導向學習的物理實驗教學策略

引導學生問題導向學習的物理實驗教學是以“問題”來驅動學習的教學方式。“問題”是組織學習過程和學習活動的中心，強調“問題”與知識運用以及思維品質與學科能力的培養。研究教師如何把物理實驗教學內容設置成若干小問題，讓學生對新知識進行理解、分析和探究等深入學習，從而進入深度學習的狀態。

【案例分析2】“實驗：探究加速度與力、質量的關系”中，為什么要平衡摩擦力、為什么要小車的質量遠遠大于砝碼的質量等都是學生比較難理解的內容。教師要破解這些難題，巧設問題、逐步引導。

為什么要平衡摩擦力？可以設定以下問題：牛頓第二定律中，F指的是什么？（讓學生知道，我們要研究的不是小車受到的某個力與加速度的關系，而是合力與加速度的關系。）小車受到幾個力，合力是什么，實驗操作時，找合力有什么困難？（讓學生知道由于摩擦力的存在，使尋找小車合力存在很大的困難。）能消除摩擦力嗎？有什么辦法讓摩擦力抵消呢？（不能消除摩擦力，那只能通過其他力來抵消摩擦力，間接達到“消除”摩擦力的效果。）

為什么要小車的質量遠遠大于砝碼的質量？可設定以下幾個問題：平衡摩擦力后，小車做勻加速運動，砝碼做什么運動？細線的拉力與砝碼的重力大小相等嗎？（這個是學生容易忽略的問題，在此提出讓學生知道砝碼的運動狀態，知道砝碼的重力與細線的拉力大小并不相等。）如何才能讓拉力的大小與砝碼的重力大小接近呢？（引導學生列出拉力與重力的關系，得出只有當小車的質量遠遠大于砝碼質量時，才能認為砝碼的重力為小車受到的合力。）

為什么在有接力測力器的實驗中，不需要滿足小車質量遠遠大于砝碼質量的條件？為什么將小車和砝碼看作一個研究整體時，不需要滿足小車質量遠遠大于砝碼質量的條件呢？這些問題的提出，既是對學生所學內容掌握情況的了解，也是對相關知識的拓展和延伸，使學生所學內容變得生動、豐富、全面。

3.引發學生結構導向學習的物理實驗教學策略

將結構導向教學作為物理實驗教學的基礎性策略研究，注重教學目標的結構性和豐富性。基于對知識的深度理解和完整把握，實現教學目標;將知識進行處理，把知識轉化為知識背后隱含的思想和方法;學生對新知識的敘述、闡釋、改變;初步形成個人對物理實驗的理解與認識。學生自覺尋找知識的內在關聯從而主動建構知識的過程，即通過結構導向學習，可讓其體驗到知識是一種結構，學習的過程就是知識意義的建構過程。

【案例分析3】在演示自感現象實驗時，教師為了取得較好的效果，往往設置在斷開開關后，小燈泡突然變亮，從而給學生留下深刻的印象。但為什么會突然變亮呢？就這需要教師引導學生去分析自感現象，了解自感現象的原理。在學習自感現象后提出如何設計實驗、斷開開關，燈有沒有突然變亮呢？讓學生自己去設計實驗、選擇器材，操作實驗并得出燈忽然變亮與忽然變暗的原理及規律。

4.組織學生開展探究學習的物理實驗教學策略

高中物理實驗教學必須引導學生關注生活現象、重視對知識的探究與理解、重視操作中出現問題后的思考等，這都是物理這門學科的特點和素質教育內在規律對物理實驗教學提出的本質要求。

【案例分析4】測定當地重力加速度，在明確實驗任務與要求后，教師應該放手讓學生去思考、去設計、去實驗、去驗證、去反思。由于問題有開放性，極大地激發了學生的探究欲望，經過學生的充分討論，得出了多種方案。例如懸掛法，測出細繩的拉力和物體的質量，根據兩力平衡就可以求出重力加速度的大小;自由落體法，測出下落的高度和時間，就可以通過自由落體運動公式算出重力加速度;等等。當學生提出這么多方法后，可以讓他們去做實驗，探究哪些方案是可行的、哪些方案是不可行的。可行的方案中，哪些容易做到、哪些不易做到。通過這一系列的探究與思考，學生不僅掌握到測量當地重力加速度的方法，更對與加速度相關的知識有了全面和深刻的理解，有助于深度學習。

總之，探究物理實驗教學不僅有利于學生對知識的理解與掌握，更對學生深度學習能力的提升和物理學習興趣的培養有著重要的作用。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

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[3]? 貢和法.以能力為導向的政治課深度教學[J].江蘇教育，2015（18）：23-25.

（責任編輯? ?黃諾依）