基于深度學習的初中物理創新實驗設計路徑初探

摘要：基于初中物理實驗教學中存在的重教不重學現象明顯、深度學習理念缺乏、教學過于單調等問題，并圍繞基礎原則、改進和自制器材、課外創新實驗等方面，以引導學生深度學習為關鍵，對傳統物理實驗進行合理創新，對深度學習的初中物理創新實驗設計策略展開探討，進而通過靈活多樣、豐富有趣的實驗支持深度學習的充分實踐，讓學生能夠真正在創新實驗中進行有效學習、深度學習，促進學生全面發展。

關鍵詞：初中物理;創新實驗;深度學習

一、 引言

對于初中生而言，他們需要在新課程背景下展開深度學習，在了解知識內容、掌握技術技能的基礎上展開深入研究和探索，從而實現綜合品質的良好發展。而教師則需要在教學中充分實施深度學習，給學生提供自主學習、深度探索的機會，同時，進行適當點撥、引導和幫助，將學習主動權還給學生。在深度學習理念下，傳統的初中物理實驗教學已經很難完全滿足教學需求，往往需要創新實驗設計，以更加適合學生進行深度學習的實驗支持教學活動順利、高效開展，進而保障實際教學效果。

二、 深度學習與初中物理創新實驗概述

（一）深度學習

深度學習指的是學生充分融入學習探索之中，基于原有知識、理論、方法等對新知識進行研究和理解，并將新知識融入知識結構體系之中，逐步實現學習能力、創新創造能力、解決問題能力等的全面發展。與傳統教學模式相比，深度學習無疑更加契合新課程改革要求，不僅能夠充分調動學生的學習積極性，也能夠讓學生在實踐中有效實現知識、能力、品質等的綜合化發展。而物理作為一門環環相扣、知識遞進關系緊密、實踐探索為主的學科，更是十分適合實施深度學習，可以引導學生在深度學習中實現物理核心素養的良好發展，這是傳統教學模式難以實現的。

（二）初中物理創新實驗

現代教育高度重視創新，加強對學生創新創造能力的培養更是成為物理教學的重要目標。而實驗教學作為物理教學中不可或缺的部分，其往往能夠促進理實結合的有效落實，加強對理論知識的鞏固，并能讓學生在實驗實踐中學會思考，發展邏輯思維、創新思維、批判思維等，強化知識應用能力以及解決問題能力。因此，一直以來，加強實驗教學都是初中物理教學的重要發展趨勢，而且這種趨勢在近年來愈發明顯。至于初中物理創新實驗，則是創新理念在初中物理教學中的有效融入，體現了現代物理教學求新求變的發展趨勢，也體現了教學理念、目標、內容、方式等的變革和調整。創新實驗較傳統實驗往往更加貼合學生生活，而且通常更具趣味性、可實踐性和可探索性，十分契合初中學生身心特征，并能以靈活多樣的方式引導學生進行實驗學習和實踐，有助于學生學科核心素養的全面提升。

三、 初中物理實驗教學中存在的問題分析

（一）重教不重學現象明顯

在傳統實驗教學模式中，由于師生人數差異較大，故而教學過程往往是由教師主導，存在較為明顯的重教不重學現象。而物理實驗本身是以實踐、探索為核心的，需要學生自主進行研究、思考和探討。在重教不重學的情況下，學生往往難以產生強烈興趣，缺乏主動思考和探究的意愿，相應的實驗學習效果自然較差。尤其是部分教師在教學過程中忽視學生實際學習情況，只是照本宣科地完成實驗講解和演示等，沒有采取有效措施引導學生主動學習和探究，更進一步影響了實際教學效果以及學生綜合素養發展情況。

（二）深度學習理念缺乏

深度學習理念是新課改背景下指導初中物理實驗教學的重要理念。不過在實踐中，不少教師和學生都缺乏深度學習理念。教師缺乏深度學習理念，沒有將學生放在首位，而是以自身制訂的教學方案為基礎指導。這樣一來，學生往往缺乏進行深度學習的機會，自然難以在實驗學習和實踐中有效落實深度學習。而學生缺乏深度學習理念，則往往體現在“淺嘗輒止”上，即學生在學習一些基礎的物理知識、物理實驗方法后，就認為自己已經掌握了所有內容，缺乏繼續深度鉆研的精神，容易自驕自滿，導致基礎不夠穩固，知識結構體系不夠完善，同時學習能力、邏輯思維能力、解決問題能力等的發展也難以達到預期。總而言之，深度學習理念的缺乏，會嚴重限制物理實驗教學質量與效率，影響學生核心素養的良好發展。

（三）教學過于單調

在長期的初中物理教學活動中，不少教師已經產生了一套較為固定的教學模式，積累了大量教學經驗，形成了相應的固定思維。這意味著教師在物理實驗教學中往往不注重創新，而是完全圍繞教材上的實驗以及教學大綱的要求展開教學。實際上教材實驗以及教學大綱要求的實驗，均是初中物理學中極為經典的實驗，基于它們展開教學本身無可厚非。不過在新課程改革、深度學習實施的大背景下，物理實驗教學不再局限于通過實驗演示流程或者死板的實驗操作方式呈現知識點，而是要更加關注學生于實驗探究中的問題思維、創新思維、知識應用能力、解決問題能力等發展情況。而教師缺乏創新理念，教學過于單調，依舊完全以傳統實驗為主，不重視創新實驗設計與開展。一方面，傳統實驗和學生的生活聯系性較弱，難以吸引學生進行深度學習;另一方面，實驗拓展性有所不足，不利于學生展開深度學習。

四、 基于深度學習的初中物理創新實驗設計策略

（一）準確把握基礎原則

在對物理實驗進行創新設計時，需要準確把握相應的基礎原則，這樣才能保障創新的科學性、合理性以及可實踐性，確保創新實驗能夠兼顧滿足實驗教學需求以及創新改善學生體驗，吸引學生在創新實驗的探究中實現深度學習。首先，應當遵循的是教材為基開放創新原則。教材作為初中物理課程教學的基礎與關鍵，其不僅僅是知識內容的載體，更是知識結構體系的根基，本身具有高度的科學性與合理性。教師在創新實驗設計時，一定要以教材的知識或者實驗為基礎，適當創新，從而保障創新實驗設計不會偏離教學大綱;其次，應當遵循的是興趣激發原則。激發學生的好奇心與興趣，是吸引和促使他們主動進行物理實驗探究的重要前提。在創新實驗設計時，教師一定要充分關注學生的興趣，盡量增強實驗的趣味性，從而吸引學生主動加以探究;再次，應當遵循的是問題導向原則。物理實驗的基礎作用在于通過實踐的方式探索和解決問題。以問題作為創新實驗設計的重要依據，如教學過程中遇到的各種物理問題，或者學生們在生活中遇到的各種物理問題，鼓勵學生基于問題思考深度參與到創新實驗的設計和實踐之中;最后，應當遵循的是實驗手段多樣性原則。在創新實驗設計時，教師需要積極運用各種實驗手段，同時，鼓勵學生從多種渠道，通過多種方式進行創新實驗，進一步增強創新特性和趣味性的同時，以最合適的方式進行實驗，保障實驗教學效果。

例如，在教學“光的反射”這部分內容時，教師設計了“飄浮在空中的卡通人”這個創新實驗。利用黑色紙板、卡通貼紙、透明塑料卡等器材，將卡通貼紙放在黑色紙板上，并通過桌面及豎直擋板來將塑料卡片固定好，確保塑料卡片和黑色紙板成45°角。然后教師讓學生觀察卡通貼紙，發現其飄浮在正前方，不過用手抓時卻什么也沒有抓到。這實際上就是利用了塑料透明卡反射光線的原理，讓學生在觀察時出于視覺習慣，將黑色紙板上的卡通貼紙看成了飄在眼前的物體。這個創新實驗以教材內容為基礎，以學生感興趣的事物為器材，并且與學生在生活中遇到的物理問題緊密關聯，能夠有效吸引學生進行深度學習。

（二）改進和自制器材

在對物理實驗進行創新設計時，往往會在實驗原理不變的情況下，對實驗器材、方法、過程等進行調整。這意味著要想創新實驗設計，往往需要改進或者自制器材，從而支撐起截然不同的實驗流程、內容等，保障創新實驗在組織開展方面的可實踐性。教師在引導學生進行深度學習時，不僅要直接引導學生對創新實驗進行實踐，還要培養學生的自主學習能力，鼓勵學生掌握創新實驗設計的方法和技巧，讓學生能夠自行改進和自制器材，從而通過創新實驗解決學習和生活中遇到的各種物理問題。通常來說，改進和自制器材可以通過列舉缺點、希望點和需求點列舉、聯想和移植創造、替代、模擬、組合、逆向等方法加以創新，從而準備好創新實驗需要的器材。

例如，在教學“光的折射”這部分內容時，教師圍繞光的全反射原理設計實驗，并且將創新實驗命名為“消失的綠貼紙”，然后帶領學生進行思考，研究需要用到哪些實驗器材。一方面，教師引導學生通過各種方法展開思考，

另一方面，對具體使用的器材由來進行分析，讓學生在實踐中準確理解和把握各種改進和自制器材的方法。本次創新實驗中用到的器材主要包括敞口玻璃杯、綠貼紙、藍貼紙、紅墨水、清水、透明碗等。其中綠貼紙和玻璃杯屬于不同介質，能夠體現光從光密介質射向光疏介質，是通過希望點和需求點列舉方法確定的器材;藍貼紙則在實驗中發揮對比作用，同樣是通過希望點和需求點列舉方法所確定的器材;紅墨水與清水需要在實驗中混合在一起，形成淡紅色液體，進而更加有效地凸顯綠貼紙“消失”現象，是由組合方法所得到的器材;透明碗則是用來混合紅墨水與清水的容器，也是通過希望點和需求點列舉方法所確定的器材，可使用其他容器進行替代。

（三）引導學生在課外創新實驗中進行深度學習

在深度學習理念指導下，教師一定要將學習主動權還給學生，讓學生在自主學習、實踐探索中逐步深入地鞏固基礎知識、掌握知識技能、發展核心素養。由于初中物理課堂教學時間有限，課堂上留給學生的創新實驗實踐的時間更是少之又少，故而需要引導學生在課外創新實驗中進行深度學習。教師需要以激發學生興趣為重要前提，著重圍繞實驗目標、實驗器材準備、實驗方法以及注意事項等展開研究，進行實踐探索，同時適當給予點撥和幫助。只有這樣，才能確保學生能夠順利完成相應的課外創新實驗，真正做到在實驗中實現深度學習，收獲知識，發展綜合能力與品質。

例如，在教學“聲音的產生與傳播”這部分內容時，教師先帶領學生學習教材知識，理解“聲音是由物體振動產生的”這一知識點。然后教師布置相應的課外創新實驗任務，讓學生基于所學知識制作“旋風哨子”，利用塑料瓶內空氣柱振動產生聲音這一原理展開實驗。學生在課后自行思考制作旋風哨子需要用到哪些器材，并盡量以生活中易獲取的材料作為器材，保障實驗的可操作性。學生結合物理知識、生活經驗以及教師的指導，自行搜集了包括透明細吸管、透明塑料瓶、錐子、剪刀等在內的器材。然后學生利用錐子在塑料瓶底部側壁位置以及瓶蓋中心位置，開出了和吸管大小相近的小孔，并將用剪刀剪為兩段的吸管分別插入這兩個小孔。之后學生把塑料瓶底部的吸管往內推，直到吸管和塑料瓶內壁平貼為止，再通過該吸管用力吹氣，發現瓶口位置的吸管會發出尖銳聲音。

五、 結語

綜上所述，深度學習已經成為指導現代教育發展的關鍵理念，需要在教學實踐中積極探索和實施。初中物理教師在深度學習理念指導下，應當以滿足學生自主學習需求為基礎，以引導學生深度學習為關鍵，對傳統物理實驗進行合理創新，進而通過靈活多樣、豐富有趣的實驗支持深度學習的充分實踐，構建更加科學高效的教學模式，讓學生能夠真正在創新實驗中進行有效學習、深度學習，實現綜合化成長。

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作者簡介：高慶鑫，廣東省湛江市，廣東省湛江二中港城中學。