芻議指向深度學習的高中物理探究型實驗教學策略

于路軍

【內容摘要】指向深度學習的高中物理探究型實驗教學模式具有十分重要的實效意義。圍繞指向深度學習的高中物理探究型實驗教學的研究，首先應從需要研究的緣由入手，結合當前的高中物理探究型實驗教學現狀，結合一些經典且成功的現代化教育教學模式，對高中物理的深度學習與探究型實驗教學相結合的開展策略進一步闡述。通過文獻綜述以及案例法相結合的論述方式以期能夠使現有的高中物理教學更具有高效性和合理性。

【關鍵詞】深度學習? 高中物理? 探究型實驗? 教學策略

物理課程是一門綜合性課程，也是一門理論與實踐并重的課程之一。高中物理的教學對于學生今后的職業方向、興趣愛好培養等方面具有十分重要的意義。正因為如此，一直以來圍繞如何教會學生掌握正確科學的高中物理學習方式和方法，是許多物理教師以及教育工作者一直探討的課題之一，且是未來教育改革的重要課題之一。

一、研究指向深度學習的高中物理探究型實驗教學緣由

1.目前高中物理對深度學習與探究型實驗教學不重視

學生是課堂教育的主體，也是深度學習的重要參與者和受益者①。因此開展深度學習的高中物理課程改革不僅是必要的，而且具有十分重要的現實意義，特別是對于高中物理的特殊性，高中物理是大學諸多主干課程的基礎，如航空航天專業中涉及的流體力學，經典力學，電磁學等，都與高中物理中的牛頓三大力學定律，能量守恒定律等息息相關，而關乎民生以及重大國防建設的核電項目以及涉核武器建設等，也都與高中物理密切相關。正因為高中物理的重要性，更需要學生從學習興趣出發，真正能夠將高中物理吃透，將淺層的知識學習轉化為更深層次的記憶和學習，并能夠理解透徹且能做到創新應用。但就目前的高中物理教學調查可知，仍有部分高中物理教學存在著對實驗教學和深度認知教學理念的不重視②，主要表現為：高中物理的授課內容淺顯單一，對學生的授課內容沒有結合學生學習興趣和學習能力深入剖析，授課方式形式化，單純追求高中物理的學習成績，對學生學習興趣的培養、動手實踐能力等培養欠缺或忽視，課堂教學中學生參與程度低，對知識理解不透徹，對高中物理的大綱內容理解片面，高中物理的建構以及方法論欠缺等，這些不足使得學生在具體高中物理學習過程中只停留在表層學習，無法深入對高中物理進行探索和具體實踐，學習主動性和積極性不足，甚至部分學生因為興趣不足，課程理解不透徹等產生偏科現象，因此在具體高中物理課程改革中，必須將深度學習貫徹到高中物理課程改革中，不僅要讓學生能夠深度學習和理解，還需要教師轉變教育教學思路，將深度學習作為課堂的創新教學進行探索和創新，逐漸構建適合學生發展的理論與實踐并重的教育教學體系。

2.部分高中物理學生實驗認知、實踐理念等存在偏差和不足，需要結合深度學習提升學生的核心素質和關鍵能力

物理是一門理論與實踐相結合的綜合性科目。在具體高中物理學習中，必須要讓學生養成良好的學習習慣、認知以及思維習慣，能夠將理論學習與實踐學習等相結合，全面提升自我的學習能力和水平，只有這樣，才能真正對高中物理知識體系能夠全面清晰地認知。目前，由于地域教育的不均衡性，部分學校的高中學生存在著實驗認知、實踐理念等偏差，如只注重理論知識的學習，沒有將理論與實踐相結合，對實踐認知局限或缺失，沒有認知到實踐對知識深度認知的重要性，動手能力差，對實驗的步驟、實驗的具體操作流程等存在不足，甚至缺乏一定的觀察能力和動手操作能力，在實驗實踐過程中，缺乏團隊意識和互動意識，團隊實驗效果難以達到預期標準。在具體理論學習過程中，只注重具體概念和公式的背誦，而對概念的構成、公式的推導以及實驗數據等篩選總結歸納能力等欠缺，這些不足嚴重影響學生的深度學習，使得他們學習只存在淺層表面，不具備創新能力，也難以在其他學科中應用物理學解決實際問題。針對這種不足，也促使指向深度學習的高中物理探究型實驗教學必須也有必要成為素質教育改革的重要內容和方向。

二、指向深度學習的高中物理探究型實驗教學策略

1.以趣帶學，構建探究型實驗教學體系

實驗是物理的基礎，也是物理發展的根本，而學習興趣是學生能夠長遠學習的動力。高中物理實驗課程具有操作流程復雜，涉及的物理類別多等特點，但同時也可以從多方面來挖掘和培養學生的興趣點。如一些同學喜歡乒乓球、羽毛球、籃球等體育項目，便可以將經典力學如牛頓第一定律、第二定律等探究型實驗應用到這些項目中，讓學生在參加項目的同時結合經典力學知識分析球的運行軌跡以及變化的原則，球在發球前、中、后的力學變化，合力對球的速度的影響等，通過這樣的一步步探究，既可以挖掘和培養學生對于物理以及體育課程的學習興趣，也可寓教于樂，在探究式實驗過程中通過讓學生對一些數據、物理力學理論知識的比對和應用等，將淺層的物理知識轉化為深度學習，加深他們對高中物理知識理論知識的基礎印象。再如高中物理中涉及的許多“變量”與“不變量”等，與哲學中的“量變引起質變”理論相結合，可以在提高學生學習興趣的同時，能夠拓寬學生的思維廣度，培養他們的逆向思維等能力，幫助他們養成良好的思維習慣，能夠創新地將其他課程的理論知識作為解釋物理學宏觀物理現象和微觀物理現象的工具，更可以促使他們明白探究型的物理實驗其實是一件很有趣的事兒，特別是當物理學發展將一些未知轉化為已知并應用到具體生產生活中時，可以讓他們意識到物理不僅有趣而且有用，從而進一步讓他們由淺層學向深度學，由被動學向主動學，由理論學向理論與實踐并重的學等方式轉變，通過這樣一步步以趣帶學，逐步幫助學生構建良好的探究型思維習慣。

2.結合信息化技術手段，促使探究型實驗教學更加多樣化

高中物理的探究型實驗側重于探究幾個關聯物理量之間的關系，使得將物理中的未知量通過已知條件求解出來，并應用到具體實踐當中。因此探究型實驗是高中學習物理中必須掌握的基本技能之一，且具有十分重要的現實意義，如探究型實驗有助于樹立學生學習物理的信心并同時提高他們的學習興趣，并在學習過程中逐步加深他們對于理論知識的學習記憶并將理論知識內化。在探究型實驗過程中，需要結合圖、表等物理教學方式和信息化的教學手段等，不斷豐富探究型的物理實驗教學方式方法。如在探究自由落體運動時，在具體實驗中，可以讓學生組成實驗探究小組，設置幾個猜想：“自由落體運動與質量之間存在一定關系”“自由落地運動與高度存在一定的關系”“自由落體運動的高度與時間成比例關系”等猜想，然后設置幾組實驗：將不同質量的物體按照相同高度，不同高度的物體同一質量，不同高度的物體不同質量等分別進行相關的自由落體實驗，詳細記錄相關的數據并將數據分別做表進行統計，對比各組的實驗結果，讓學生進行探究驗證，并總結出自由落體運動的規律以及位移公式等，通過這樣的形式不僅可以增加課堂實驗的趣味性，更能讓學生在實驗中理解和掌握公式的由來及推導過程。此外還可通過計算機等將相關數據進行輸入，利用動畫等技術手段對自由落體過程進行建模，并利用動畫等形式將自由落體實驗重新復盤，讓學生在觀看動畫時進而進一步加深學生對于高中物理中有關自由落體的猜想以及相關公式的理解和應用，讓他們深度認知高中物理。

3.理論聯系實踐，創新性開展高中物理探究型實驗教學

指向深度學習的高中物理探究型教學，要注重理論聯系實際。高中物理是一項理論與實踐相結合的綜合性科目。高中物理除了考查學生的基本運算以及基本邏輯之外，還考查了學生的觀察力、理論衍生及發散思維能力、動手能力和總結歸納的能力等，需要在實際教學中將理論與實踐結合起來進行授課。例如高中物理中涉及的力學內容中什么是向心力和離心力？就可以讓學生結合理論知識，親自在動手實驗中尋找力的基本現象，發展規律以及力的理論構成，向心力和離心力的發現過程、公式推演等，并可以結合生活中常見的物理現象，如公路轉彎為什么要設置成斜坡等進行探究型的實驗授課和理論授課。在理論聯系實踐教學方面，要突出學生的主體地位。以學生為中心開展高中物理探究型實驗教育教學課程，重點突出學生的理性思考以及動手能力培養和觀察能力等核心素養和關鍵能力的培養，增加學生的實驗頻率，讓每一個學生都有動手的機會，并以問題為導向結合實驗中出現的問題以及實驗現象對學生進行理論方面的指導，從而提高他們的自身實驗探究能力，凸顯課堂教學實效③。此外還可以創新理論與實踐教學的方式和方法，巧妙利用好翻轉課堂、互動式教學和情境化的教學模式，合理設置高中物理探究型實驗的難度梯度，依據不同學生的特點制定針對性培養方案，巧妙合理利用思維導圖將實驗中的步驟、原理、現象以及可能出現的問題等設計出來，提高學生實踐中總結歸納的能力，使得學生能夠借助實驗數據將實驗中的現象和結果進一步上升為理論，并能夠使得他們深度理解和掌握高中物理的基本原理如牛頓三大定律并可以應用到他們的學習和生活當中。

總之，實驗教學是物理教學中最重要的教學方式之一。進行探究型的高中物理實驗教學是基于現在高中物理教學的不足而進行的必要改革。基于學生學習現實提出的指向深度學習的教學理念，有助于學生高中物理長久興趣的挖掘和發展，也有助于學生的興趣培養和高中物理的創新發展，在具體操作過程中，要結合實際，不斷優化其教育教學方法，以趣帶學，以及信息化的技術手段和理論聯系實踐等方式，不斷將高中物理教學與其他學科的優勢教育相結合，不斷提升學生對于高中物理知識點的認知，讓學生在探究型實驗教學中親自動手實踐，在實踐中總結和歸納物理規律，證明物理猜想，通過這樣的過程，讓他們真正深度地進行學習和記憶，并將高中物理作為今后學習和職業發展的重要工具來應用。

【注釋】

① 楊向榮. 指向深度探究的高中物理實驗教學的設計與實踐[D]. 南京：南京師范大學，2018：10-15.

② 劉永珍. 普通高中實驗教學中如何應用探究式教學設計[J]. 學周刊，2020（19）：37-38.

③ 黃妙紅. 物理教學中如何深度培養學生的實驗探究能力[J]. 試題與研究，2020（10）：114.

（作者單位：江蘇省江陰市青陽中學）