依托物理實驗 引領深度學習

姚煥芹

(江蘇省豐縣中學 221700)

物理學是建立在實驗基礎上的學科，物理實驗也是物理課程教學的重點.在物理實驗教學中，借助于實驗觀察、分析、體驗和學習，從實驗活動中增進物理學習興趣，激活學生主動探究，開發物理學習思維等潛能.可以說，在物理實驗教學中，讓學生直觀、形象、生動的感知物理實驗，幫助學生從感性體驗中內化物理概念、物理規律的習得.同時，從物理動手實驗中，促進學生猜想、判斷、創新精神，啟發學生高階思維.因此，教師在構設實驗內容時，要重視實驗的內涵和獨特功能，不能照本宣科，而要強調學生自主學習、質疑品質、科學思維、解決問題能力的發展.

一、結合物理實驗背景文化，點燃學生深度學習熱情

在學習物理實驗時，教師往往將實驗的內容、流程、目的、方法等進行詳細講解，而這些往往又是學生感到枯燥的地方.物理實驗在于對物理問題的直觀呈現與展示，也是一種最簡潔、最有效的物理課程教學內容.但對于物理實驗背后的文化故事，往往與無數科學家的不懈努力、奮進息息相關.這些知識在實驗課堂的融入，無疑為學生打開了一扇通向物理科學的大門.在每一個物理實驗的背后，都蘊藏著一段難以磨滅、不容忽視的艱辛探索故事.因此，將這些實驗背后的歷史文化知識挖掘出來，呈現給學生，讓學生從中獲得真切的情感體驗，激發對物理實驗課程的學習熱情，提高物理探究欲.如在電流定律實驗中，記錄了安倍整整十一年的不斷失敗，才獲得了實驗成功；在對雷電現象進行探究中，富蘭克林甚至冒著生命危險來捕捉實驗數據；在挑戰權威中，伽利略以事實為依據，以理論推導為方式，驗證了自由落體運動定律，推翻了亞里士多德的錯誤觀點.這些感人的物理實驗故事，既展現了物理學科的崇高與嚴肅，又傳遞著科學家對待實驗、對待科學的治學態度，更成為學生物理情感、態度、價值觀教育的典型素材，讓學生學習物理的熱情瞬間點燃.

二、精心準備實驗，為學生深度學習明確方向

物理實驗課程教學，要達成實驗目標，就需要教師能夠結合實驗內容，科學、全面、準確的展示實驗過程.在實驗中，實驗器材的選擇，實驗原理的剖析與展示，實驗操作方法的規范等等，這些都可能直接影響物理實驗目標，如果出現問題，教師要能夠做好充分的預判分析，并靈活應對.所以說，在物理實驗課程前，教師要做好充分的實驗準備，要對實驗進行預備性調整，要做好實驗環節的演練，做好實驗預案和應急措施，要讓實驗演示過程，能夠更好的突出實驗目標，啟發學生的物理思維，向學生展現科學的物理實驗過程.在高中物理實驗部分，有光、電、力、熱、原子物理等內容.由于各物理實驗知識點不同，在實驗過程、實驗環節及實驗演示中也存在差異性.我們需要結合具體實驗內容，來選擇合理的實驗方法，突出實驗關鍵點.如在學習電磁學知識時，需要結合電磁學原理觀察電磁現象.該實驗中，電源的選擇是關鍵點，如果電源電壓不當，可能影響實驗效果.同樣，對于所用導線、連接器件等也要進行仔細檢查，電源內阻要小，要處理接頭氧化部分，保持良好接觸.再如，在電路實驗教學中，電路設計是重點，還要做好各測量設備的準確、可靠.如伏特表、安培表、多用表等在使用時，要選擇合理量程，確保測量誤差最小，也不會引發檢測設備受損.在光學實驗設計中，光源是重點，如果光源不達標，也會影響光學實驗結果.在光源方面，有平行光源、點光源、強光源、激光等，激光具有良好的單色性、平行度和高亮度特點，在進行光的折射、反射、干涉、衍射等實驗中更具顯著效果.另外，考慮激光自身實際，在進行實驗操作時，要避免光源對眼睛的損傷.要在實驗前進行說明，規范學生實驗步驟和正確方法.

物理實驗的引入和應用，要注重實驗演示效果.如果實驗效果不明顯，則可能與實驗設計方法，所使用的器材設備等有關.為此，要對各項實驗器材進行提前檢測、準備，保持良好使用狀態.如對于溫度計是否正常，對電流計進行讀數時要朝向學生，連接線要接觸到位，有條理，避免漏接等.教師在設計物理實驗，安排實驗演示任務時，要突出實驗問題的提出，要結合不同實驗內容，明確實驗任務、實驗主題，要讓學生了解該實驗相關的知識點，對實驗過程進行講解，讓學生了解實驗排除因素、干擾因素，快速、準確、簡明了解實驗重點.在物理自感實驗中，對于自感現象的呈現，教師要對實驗裝置、實驗部件、實驗功能進行介紹，讓學生了解各部位的特點；接著，展示自感現象時，要引領學生注重實驗觀察，特別是結合實驗主題來分析實驗現象.如燈泡明暗變化現象等.另外，物理實驗教學，教師要結合實驗任務進行合理分組，挖掘實驗內容，透析實驗本質，展現實驗規律.如上述對自感現象的觀察，從中分析感應電流的大小與方向，讓學生結合實驗過程分析i-t圖，加深對物理知識的學習、感知與理解，促進學生深度學習物理.

三、突出實驗參與體驗，激發深度學習動力

過去，在物理實驗教學中，往往以實驗過程、實驗現象為演示重點，教師是實驗實施者，學生是實驗觀察者，強調了教師的教，忽視了學生的動手參與體驗.整個實驗結論的得出，重結果、輕過程，讓很多學生對實驗喪失了興趣，也限制了學生對物理實驗的充分體會.為此，打破過去教師為主導的實驗教學，要關注學生的實驗實踐與操作體驗，發揮學生的實驗主體性.如在“丁達爾實驗”教學中，我們先讓學生用礦泉水瓶，穿一孔貼上膠帶裝滿水；準備激光筆；教師對該實驗進行示范，引領學生觀察并討論實驗現象.之后，以學生自己準備的器材進行自主探究，并觀察全反射過程.同樣，在“馬德堡半球”實驗中，先對球進行抽真空處理，然后挑選班級最強壯的學生進行現場拉，難以打開；接著，在球里進入少量空氣，再讓班級最體弱的女生進行拉，卻輕松打開.這兩個生動、鮮活的實驗結果，讓學生真切地感受到“空氣大氣壓強的存在”.事實上，這些趣味、真實、美妙、神奇的實驗過程，都能夠讓學生從中感受到物理實驗的獨特魅力，也會加深對物理現象、物理規律的認知，激發深度學習的內驅力.另外，變換物理實驗方案，激發學生深度學習問題意識.從物理實驗設計與構思來看，實驗的演示往往以科學物理原理為基礎，借助于物理實驗器材來展示科學.對于物理實驗教學，我們還可以變換實驗方案，以不同的實驗儀器、條件來拓展實驗視野.從教材物理實驗內容來看，原形實驗有助于學生理解物理原理，而改進實驗方法，更有助于促進學生從實驗中學會質疑，深度提問，培養物理探究意識，增強物理創新思維.在“定量探究變壓器電壓與匝數關系”實驗中，該實驗明確電壓與匝數的關系，但我們可以變革實驗內容，分別對電壓與匝數關系進行調整，讓學生探究理想變壓器的工作原理，克服思維定勢，引領學生深度學習物理，提高實驗教學成效.

總之，物理實驗是反映物理現象、呈現物理規律，激發學生物理學習興致的重要載體.教師要充分挖掘實驗教學潛能，聯系學生學情實際，激發學生走進實驗、參與實驗、感知實驗，從實驗中掌握知識、能力，促進學生物理實驗課堂走向深度學習.另外，教師要突出物理實驗在學生認知、情感、價值、品格方面的重要性，尊重實驗事實，挖掘實驗隱性教育功能，提高物理實驗教學質量，打造趣味、活力物理實驗課堂.