深度學習視角下初中物理實驗教學策略

侯麗容

摘? ?要：針對當前初中物理實驗教學中存在的實驗探究形式化、實驗操作模式化、實驗教學習題化、育人功能淺層化等問題，在深度學習視角下提出初中物理實驗教學的六種措施，以相關的實驗教學案例為載體進行詳細的闡述，以期倡導實驗教學中注重實驗創新，注重發揮實驗教學的育人功能，注重落實物理學科核心素養，促進學生的深度學習。

關鍵詞：深度學習；初中物理；實驗教學；實踐探索

引言

深度學習是以高階思維發展和實際問題解決為目標，以整合的知識為內容，學生積極主動地學習新知識，解決新問題的一種學習方式。深度學習注重知識的遷移應用，強調“知行合一，學以致用”，是提高教師實驗教學水平的有效途徑。反觀當前初中物理實驗教學的現狀，實驗探究形式化、實驗操作模式化、實驗教學習題化、育人功能淺層化等現象時常發生。究其原因，主要是教師在實驗教學過程中重試題分析、輕實驗探究；重情境模擬、輕真實實驗；重實驗結果、輕思想方法；重單科知識、輕學科融合[ 1 ]。這些都限制了實驗育人功能的發揮，不利于促進學生核心素養的培育。初中物理實驗教學，要達到深度學習的預期目標，就要靈活選用多樣化的實驗教學策略作為支撐，以激活學生深度探究的興趣，激發學生深度學習的潛能，達到深度學習的效果。

1? 從“直接講授”走向“情境學習”

在《義務教育物理課程標準（2022版）》的課程理念中明確指出，要注重科學探究，突出問題導向，強調真實問題情境 [ 2 ]。杜威也認為：情境教學是思維訓練的一個重要條件。教師的角色要從傳統實驗的講授者向實驗教學的引導者、推動者、情境創設者轉變。巧設真實情境，增強課堂教學情境化意識，在“學中玩，玩中學”的情境中體驗感知、深化認識、總結規律，發揮教師主導作用，激發學生深度學習動機、彰顯課堂生命價值。

例如在引入“科學探究：摩擦力”這節課時，可以創設“拔河比賽”的實驗情境。如圖1所示，將兩本書逐頁對插，疊放在一起，并在兩本書的裝訂側打上穿繩孔，穿上拉繩。提出問題：能否通過拉繩子，輕易地把這兩本書拉開？誰愿意來挑戰一下？憑直覺，學生以為拉開兩本書是輕而易舉的事。當兩個健壯的男生使勁拉也沒能將書拉開時，會有學生不服氣而跑上臺助力，結果仍不能拉開，讓全班學生深感驚訝。在學生獲得間接感受和體驗的基礎上引出摩擦力，可收到很好的效果。

再如在探究“流體壓強與流速的關系”教學中，可以創設“吹漏斗中乒乓球比賽”的挑戰游戲。如圖2所示，將一粒乒乓球放在開口向上或開口向下（先用手托住）漏斗的錐形口處，對著漏斗直管吹氣，看誰能把里面的乒乓球吹走？潛意識里，學生認為吹走一粒乒乓球易如反掌。參賽學生信心十足，可乒乓球好似著了魔，只是在漏斗口不停打轉，就是吹不走。此時引發學生思考，進而引出流體壓強與流速的關系。通過創設這樣的情境，能有效設疑、激趣，引發學生認知沖突，在驚嘆之余，獲得深刻體驗與感悟，從而激發學生的好奇心和求知欲，激起學生深度學習的欲望。

2? 從“單一學科”走向“學科融合”

新課標設立的“跨學科主題”需要教學中有機融入各章節教學中加以落實。實際上，在落實 “做中學”“學中做”“從生活走向物理，從物理走向社會”等教學理念中，就可以有機地促進不同學科知識之間的滲透與融合。通過創設跨學科實驗情境，能有效幫助學生融通不同學科知識和跨學科素養，提高學生運用多門學科知識綜合解決實際問題的能力[ 3 ]，挖掘學生深度探究的潛能。

例如在對杠桿進行分類的教學中，可以創設一個模仿非遺項目“中國剪紙”的實驗操作。先讓一男生從給定的多種剪刀中自選一把來剪鐵皮。不出意外，學生會選擇省力剪刀。接著進行小組剪紙比賽，每組配有兩種剪刀。受前面男生選省力剪刀的影響，不少學生也選省力的剪刀來剪紙，結果選用省力剪刀的小組輸掉了這場比賽，以此引發全班學生思考其中的原因，得出比賽獲勝的關鍵是要快，而要快關注的是省距離，從中領悟到省力與省距離是一對矛盾。之后，再播放園藝工人修剪綠籬和樹枝的視頻情境，讓學生進一步體會在實際應用中，修剪綠籬追求快，修剪樹枝追求力氣大，選用的剪刀自然就不同。

通過這樣跨學科的活動實驗情境，不僅促進了學生對物理知識的深度學習，也有機滲透了勞動觀念、勞動意識教育，實現了物理學科的課程思政育人功能。

3? 從“課內探究”走向“生活探索”

陶行知說過：不以生活為背景的教學是死教學[ 4 ]。自然和生活中的許多現象其實都與物理知識緊密相連，充分挖掘自然和生活中的物理教學資源，積極探索自然和生活現象中所蘊含的物理知識，讓探究從課內延伸到課外，以彌補課內探究實踐的不足，引領學生深度探究。

例如為了探索大自然中犬鼠洞穴的通風原理，如圖3所示，可在一鞋盒的側面鉆兩個洞，取一根排水軟管置于盒內，其兩端從洞口向外伸出，一凸一平固定在鞋盒上，在凸起管口的周圍固定物體，使洞口呈隆起狀。向管內放入泡沫小球，用電風吹對著兩洞口水平吹氣（模擬大地表面的自然風），將會看到，風不論從洞口隆起端吹向扁平端，還是從扁平端吹向隆起端，小球都從隆起端的洞口飛出。原因是當水平吹風時，隆起處洞口空氣流速較大，壓強較小，而平坦處洞口空氣流速較小，壓強較大，管道兩端口形成氣壓差，推動管道內空氣流動，帶動管內小球向外飛出。

通過創設這樣的實驗情境，可將枯燥的物理知識轉化成有趣的實際問題，使抽象的問題形象化、抽象的思維可視化，并幫助學生積累經驗，激發學生對物理學科的興趣和深度學習的欲望。

4? 從“被動參與”走向“自主探究”

教師要改變傳統“指令式”實驗教學方式，以及學生“被動式”實驗參與狀態。拓展家庭小實驗，給學生創造反復觀察、獨立思考、自主探究的空間，真正凸顯學生的主體地位；引導學生像科學家一樣去發現問題、分析問題、解決問題，促進學生思維的發展。激發學生深度探究、深度思考與深度挖掘的潛能。

例如為了說明空氣內部向各個方向都有壓強，可取一個廢棄小藥瓶，如圖4所示。在瓶蓋及瓶身打上四個小孔，將一個大注射器與三個小注射器分別插在瓶蓋與瓶身的小孔上（預防漏氣）并固定好，保持注射器與瓶內空氣相通。然后通過推、拉大注射器活塞，改變瓶內氣壓，可觀察到三個小注射器活塞同時向外或同時向內運動，從而說明瓶內空氣向各個方向都有壓強。

類似的家庭小實驗因不受時間、空間以及器材的限制，可以重復進行實驗，反復強化感知，具有課堂實驗無法比擬的效果，能有效提升學生自主探究能力、動手實踐能力與科學創新能力，克服課堂上常常是“被動參與”實驗的缺陷，促進學生深度學習。

5? 從“離身觀看”走向“親身經歷”

陸游說得好：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。教學中常有以播放視頻來代替真實實驗的做法，如果教師能勤快一些，利用身邊的物品進行創新實驗，也能為學生創造親身經歷的實驗探究過程，能有效促進學生深度學習。

例如面對水銀有毒現象，托里拆利實驗常用視頻代替。為了能通過真實實驗引出托里拆利實驗，可利用洗臉盆下方可伸縮塑料排水軟管進行實驗。先將軟管一端封閉，往管內裝滿紅色水后倒扣在盛有紅色水的水槽中，如圖5所示。此時可觀察到管內水柱并不會下降，說明槽內水面上方存在大氣壓強，該壓強能將管內水柱托住；向上拉伸軟管（管口未脫離水槽的水面），管內水柱跟著上升，且仍能充滿整個水管。此時追問：若管無限增長，大氣壓能托住無限高的水柱嗎？如果不能，那么托起的水柱高度就會有一個最大值，只要測量這個最大值，不就可以計算出大氣壓的值了嗎？進而根據液體壓強公式展開分析，在大氣壓強不變的情況下，液體密度越大，液柱高度就越短，如果液體采用的是水銀，液柱的最大高度值就會比水柱小很多，從而引出托里拆利實驗。有了這樣一個過渡實驗，學生的思維邏輯就清晰得多，深度學習也得以實現。

再如，讓學生觀看馬德保半球實驗視頻，不如用生活用品設計一場拔河比賽。如圖6所示，取兩只外徑均約28 cm的不銹鋼盆，在兩盆底部外側中心分別安裝一個拉環，并系上拉繩，兩繩之間再連接一根安全繩，預防兩盆被拉開時拔河人員摔倒。

將密封圈鋪設在一只盆的邊緣，點燃兩張紙放入盆內，將兩盆對正扣緊，防止漏氣。待盆內溫度下降時，進行“拉盆式”拔河比賽。原本一拉就開的兩盆，此時約需20位學生才能拉開。整個過程學生踴躍參與，積極思考，親歷實驗的全過程，從中獲得了直接的體驗與感受，激發了學生的求知欲，促進了學生的深度學習。

6? 從“個體學習”走向“合作互助”

新課標提出：教育要倡導“自主、合作、探究”的學習方式[ 5 ]。通過小組合作學習，培養學生合作精神、競爭意識和實踐能力，引導學生學會傾聽和表達，實現課堂的多向信息交流，突出學生主體地位，讓學生真正成為課堂的主人。

例如在科學探究摩擦力的教學中，為了探究滑動摩擦力大小與壓力、接觸面粗糙程度、接觸面大小、運動速度等因素的關系，在課堂有限的時間內，讓每位學生逐一探究全部內容，顯然不可能。可分組進行探究，每個小組只探究其中一兩個因素。各小組成員結合個人長處，進行明確的責任分工，實驗完成后，小組代表對實驗過程、實驗結果進行分享展示，全體同學共同歸納，綜合各組實驗結果，分析論證，得出結論。

又如在探究凸透鏡成像規律實驗中，在課堂緊湊的時間內，依據學生個體實驗探究獲得的一組數據，難以得出凸透鏡成像規律。可分組進行探究，共同尋找凸透鏡分別成放大、縮小與等大像時所對應的物距和像距值，實驗完成后，各小組分享實驗數據，教師將各組實驗數據與其對應的成像情況，集中在一個軸線上畫出簡圖，全體學生結合圖像信息，共同歸納出與成像情況相對應的物距和像距范圍，再改變凸透鏡焦距多次實驗，就不難得到凸透鏡成像的普遍規律。

通過小組合作學習，幫助學生學會溝通、學會互助、學會分享，學會與他人齊心協力、取長補短。讓學生充分體會合作學習的必要性，使不同程度的學生都能體驗成功的喜悅，從而激發學生深度學習與深度探究的興趣。

總之，實驗教學是初中物理不可或缺的重要板塊。作為新時代物理教師，要有強化實驗教學意識，盡可能做到“多做、真做和巧做”三做實驗；要改變“淺層”物理實驗教學現狀，以“深度學習”為視角，選擇多樣化實驗教學形式，促進學生銳意進取、勇于創新、不斷超越；真正打造“以學為中心” “以提高學生核心素養為目標”，將物理實驗教學指向深度的高效課堂。

參考文獻：

［1］ 黃建林．促進深度學習的物理實驗教學策略研究［J］．中學物理教學參考，2022（4）：29-32．

［2］ 中華人民共和國教育部．義務教育物理課程標準（2022年版）［S］．北京：北京師范大學出版社，2022：2-3．

［3］ 夏雪梅．學科項目化學習設計：融通學科素養和跨學科素養［J］．人民教育，2018（1）：61-66.

［4］ 蔣德明，黃建林．實驗教學的“深度學習”策略研究［J］．中學物理教學參考，2018（6）：27-32．

［5］ 趙瑤．談自主、合作、探究模式在高中數學教學中的運用［J］．數理化學習，2016（8）：37-38．