以能力為導向的高中物理實驗深度教學

【摘 要】實驗是物理的靈魂，在物理教學中起著基礎性、決定性的作用，但當下高中物理實驗教學中卻存在一些問題，這些問題制約著學生物理素養的發展。為解決這些問題，教師可以依據物理實驗深度教學的特性，實施以能力為導向的高中物理深度教學。

【關鍵詞】高中物理；深度教學；物理實驗；能力導向

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2024）11-0069-03

【作者簡介】楊鳳樓，江蘇省江陰市教師發展中心（江蘇江陰，214400）黨委書記、主任，高級教師，無錫市優秀教育工作者，無錫市物理學科帶頭人，江陰市名教師。

高中物理教學中，實驗教學是理解、驗證和鞏固理論知識、培養學生物理核心素養的關鍵環節。《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）中指出高中物理實驗在培養學生的科學素養、科學思維方式、科學研究能力等方面發揮著獨特而重要的作用。在高中物理實驗教學中，教師可以以能力培養為導向，通過設計深度教學，啟發學生的思維，引導他們主動探究，從而提高實驗能力。

一、問題分析：為什么要在高中物理實驗教學中實施深度教學？

1.破解物理實驗教學主體錯位困境之需

物理實驗課堂教學通常包含教師演示實驗和學生分組實驗兩類，在現實物理實驗教學中，忽視學生主體地位和教師主導地位的情況很普遍。演示實驗中，有些教師為達到預想的實驗效果，確保實驗精確無誤，將講臺當作舞臺，教師成了演員，學生成了觀眾，本應是課堂主體的學生，只是看著教師“表演”，等待實驗結論。分組實驗中，有些教師將課堂完全交給學生，高估了學生的動手能力和自我控制能力，實驗室里一片嘈雜，本應處于課堂主導地位的教師成為旁觀者。要破解以上問題，就必須改變物理實驗教學的目標指向，物理實驗教學不應僅是教授物理知識，還應提升學生能力、培養學生物理學科核心素養。物理實驗教學的“教”與“學”的主體應向學生轉移，幫助學生深刻理解所學物理知識，以實現深度學習。

2.破解物理實驗教學表象化問題之需

“聚焦課堂，高效教學”是物理教師的共識，但追求高效教學引發的兩種現象值得反思，一是成績提升后興趣不足，二是教學有所成效后教育本質缺失。其原因主要是當前物理實驗教學表象化問題突出，重知識講解，輕過程探索；重解題練習，輕能力培養；重知識傳授，輕情感交流。傳統教學模式存在價值目標淡化、學習過程受限、教學方式效率低等問題，導致教力與學力發展不平衡。

二、概念闡述：高中物理實驗深度教學是什么？

深度教學是一種教育教學的方法，其核心理念是幫助學生更深刻地理解和運用所學的知識，而不僅僅是表面記憶或機械掌握。與淺層教學相比，深度教學強調學生對知識的深層次理解以及思考和應用能力的培養，它不僅關注學科知識的傳授，更注重學生對知識的探究和理解。深度教學重視學生的主動性和參與性，鼓勵學生通過討論、實驗、探究等方式，深入理解知識的內涵和原理。在物理實驗教學中實施深度教學，就是師生通過物理實驗探究，獲得大量事實，通過概括、抽象獲得概念、規律等知識，并發展學生的物理學科核心素養。

促進深度學習的“教”是為了引導、啟發學生學會“學”，在物理實驗教學中，深度教學不是簡單“告訴”知識，也不是讓學生按部就班重復實驗操作，而是“引導”學生探索知識本質，“激發”學生的學習動能，“培養”學生的學習能力、價值觀等。在具備了相應的能力以及素養后，學生將在物理學習中有所思、有所悟，并在學習中發現知識的意義，感悟知識的魅力，從而將所學知識轉變為能力。

三、策略實施：高中物理實驗深度教學怎么做？

1.理解性教學策略

理解是教學的最基本要求，是教學的前提和基礎。教學不應僅限于傳授知識，學習也不應只停留在獲取知識上，而應通過具體知識的學習，使學生深入理解知識所代表的事物規律、價值內涵、思維方式和情感態度，引導學生在知識的基礎上建立與外部世界的內在聯系。

以人教版高中物理必修一“實驗：探究兩個互成角度的力的合成規律”教學為例，傳統教學方式下教師通常是在做實驗之前，先講解實驗操作步驟和注意事項。根據教師的要求和提醒，學生是能完成實驗的，但不一定能理解為什么要這樣操作，這樣操作的必要性是什么。深度教學方式下教師則讓學生選擇實驗器材，自己設計實驗并嘗試操作，當發現學生兩次拉動圓環至不同點時，再與學生交流“兩次操作的作用效果是不是相同？不相同的作用效果背后是不是合力與分力的關系？”通過學生錯誤操作、師生交流糾正錯誤，學生才能真正理解此實驗的原理。

2.問題導向性教學策略

問題導向性教學以問題為核心，推動整個教學過程和學習活動，引導學生對具體知識及其潛在思想與方法進行探究和體驗。在知識傳授時，教師可以將教學內容劃分為多個小問題，并通過師生問答的方式，使學生逐步深入學習，經歷記憶、理解、分析和探究等多個階段。

以人教版高中物理必修一“實驗：探究加速度與力、質量的關系”教學為例，在“平衡摩擦力”這一重要步驟中，傳統教學方式下教師通常是這樣操作的：布置平衡摩擦力的任務，學生根據布置進行實驗操作。這樣看似“規范”的實驗過程，其實是無效的。因為學生沒有深入理解平衡摩擦力的前因與后果，只是在機械地執行教師的“命令”。深度教學方式下教師則是通過一系列精心設置的、相互聯系的問題，如“牛頓第二定律表達式中的力是合力還是分力？”“小車受到幾個力的作用？”“小車受到的合力如何求？”“摩擦力求不出來怎么辦？”“如何平衡摩擦力？”與學生一起探討為什么要平衡摩擦力，從而使學生達到對知識的真正理解。通過這樣的問題式學習，在今后遇到類似問題時，學生能夠做到觸類旁通、舉一反三。

3.結構導向性教學策略

結構導向性教學是基于結構主義理念提出的，注重教學目標的結構性和豐富性，是相對于傳統的機械式、符號式、表層式教學而言的，是指立足知識的三個構成要素——符號表征、邏輯形式和意義，學生自覺尋找知識的內在關聯從而主動建構知識體系的過程。

以人教版高中物理選擇性必修二“自感現象演示”教學為例，在演示實驗時，傳統教學方式下教師為了達到演示實驗的效果，往往在斷開開關后使小燈泡突然變亮，從而給學生留下深刻的印象，然后再與學生一起分析為什么發生這樣的現象。這樣的教學雖然實現了教學目標，但沒有實現學生對知識的深度理解和實驗能力的提升。深度教學方式下，教師首先提出問題：“如何設計實驗，實現在斷開開關后燈泡突然變亮呢？”讓學生自己去設計實驗，選擇器材，操作實驗，分析原理。在學生操作實驗成功后，再追加問題：“是不是只要斷開開關，燈泡總是突然變亮的？能不能設計一個電路，在斷開開關后，燈泡并沒有突然變亮？”再讓學生去設計實驗，操作實驗。兩次思考、兩次實驗、兩種不同現象，讓學生明晰燈泡忽然變亮與忽然變暗的原理及規律。此教學過程充分體現了學生的主體地位和教師的主導地位，不僅達到知識點教學的目的，也達到優化學生知識結構、促進學生深度學習的目的。

4.回應性教學策略

知識教學并不是教學的最終目的，教學要回到教學的主體——學生身上，關注學生的發展。回應式教學指從以教材為中心的教學模式轉變為以學生自身感知為中心的模式，它要求將知識的理解與學生現實生活緊密聯系起來，促使學生更加自覺地進行反思，并提高學生的思考能力，豐富其內心世界。

以人教版高中物理必修三“實驗：導體電阻率的測量”教學為例，首先教師可以引導學生思考為什么導體會有電阻。接下來，教師可以設計一個實驗，讓學生親自操作測量導體的電阻率。例如，教師可以提供不同材料制成的導線，讓學生用伏安法測量它們的電阻值。教師還可以提供溫度計等儀器，讓學生在不同溫度下進行多次測量，觀察電阻率是否受溫度影響。在實驗過程中，教師要及時給予學生反饋和指導。同時，教師還要鼓勵學生提出自己的假設和推理，并通過實驗結果來驗證或修正這些假設。

以能力提升為依托開展物理實驗深度教學，可以實現“教”與“學”的有機統一。教學不局限于知識的傳授，而是促進學生深度學習，理解知識背后的方法、價值與思想，一旦激發學生的主體意識，學生將在大腦中構建知識體系、尋找方法措施，實現能力的提升。

*本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃普教立項課題“促進深度學習的高中物理實驗教學研究”（D/2018/02/24）階段性研究成果。