以能力為導(dǎo)向的高中物理實驗深度教學(xué)

【摘 要】實驗是物理的靈魂，在物理教學(xué)中起著基礎(chǔ)性、決定性的作用，但當下高中物理實驗教學(xué)中卻存在一些問題，這些問題制約著學(xué)生物理素養(yǎng)的發(fā)展。為解決這些問題，教師可以依據(jù)物理實驗深度教學(xué)的特性，實施以能力為導(dǎo)向的高中物理深度教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】高中物理；深度教學(xué)；物理實驗；能力導(dǎo)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(fā)展中心（江蘇江陰，214400）黨委書記、主任，高級教師，無錫市優(yōu)秀教育工作者，無錫市物理學(xué)科帶頭人，江陰市名教師。

高中物理教學(xué)中，實驗教學(xué)是理解、驗證和鞏固理論知識、培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。《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(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)思維方式、科學(xué)研究能力等方面發(fā)揮著獨特而重要的作用。在高中物理實驗教學(xué)中，教師可以以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，通過設(shè)計深度教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生的思維，引導(dǎo)他們主動探究，從而提高實驗?zāi)芰Α?/p>

一、問題分析：為什么要在高中物理實驗教學(xué)中實施深度教學(xué)？

1.破解物理實驗教學(xué)主體錯位困境之需

物理實驗課堂教學(xué)通常包含教師演示實驗和學(xué)生分組實驗兩類，在現(xiàn)實物理實驗教學(xué)中，忽視學(xué)生主體地位和教師主導(dǎo)地位的情況很普遍。演示實驗中，有些教師為達到預(yù)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(xué)生成了觀眾，本應(yīng)是課堂主體的學(xué)生，只是看著教師“表演”，等待實驗結(jié)論。分組實驗中，有些教師將課堂完全交給學(xué)生，高估了學(xué)生的動手能力和自我控制能力，實驗室里一片嘈雜，本應(yīng)處于課堂主導(dǎo)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(xué)的目標指向，物理實驗教學(xué)不應(yīng)僅是教授物理知識，還應(yīng)提升學(xué)生能力、培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。物理實驗教學(xué)的“教”與“學(xué)”的主體應(yīng)向?qū)W生轉(zhuǎn)移，幫助學(xué)生深刻理解所學(xué)物理知識，以實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

2.破解物理實驗教學(xué)表象化問題之需

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

二、概念闡述：高中物理實驗深度教學(xué)是什么？

深度教學(xué)是一種教育教學(xué)的方法，其核心理念是幫助學(xué)生更深刻地理解和運用所學(xué)的知識，而不僅僅是表面記憶或機械掌握。與淺層教學(xué)相比，深度教學(xué)強調(diào)學(xué)生對知識的深層次理解以及思考和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，它不僅關(guān)注學(xué)科知識的傳授，更注重學(xué)生對知識的探究和理解。深度教學(xué)重視學(xué)生的主動性和參與性，鼓勵學(xué)生通過討論、實驗、探究等方式，深入理解知識的內(nèi)涵和原理。在物理實驗教學(xué)中實施深度教學(xué)，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(guī)律等知識，并發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

促進深度學(xué)習(xí)的“教”是為了引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生學(xué)會“學(xué)”，在物理實驗教學(xué)中，深度教學(xué)不是簡單“告訴”知識，也不是讓學(xué)生按部就班重復(fù)實驗操作，而是“引導(dǎo)”學(xué)生探索知識本質(zhì)，“激發(fā)”學(xué)生的學(xué)習(xí)動能，“培養(yǎng)”學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、價值觀等。在具備了相應(yīng)的能力以及素養(yǎng)后，學(xué)生將在物理學(xué)習(xí)中有所思、有所悟，并在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)知識的意義，感悟知識的魅力，從而將所學(xué)知識轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰Α?/p>

三、策略實施：高中物理實驗深度教學(xué)怎么做？

1.理解性教學(xué)策略

理解是教學(xué)的最基本要求，是教學(xué)的前提和基礎(chǔ)。教學(xué)不應(yīng)僅限于傳授知識，學(xué)習(xí)也不應(yīng)只停留在獲取知識上，而應(yīng)通過具體知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生深入理解知識所代表的事物規(guī)律、價值內(nèi)涵、思維方式和情感態(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生在知識的基礎(chǔ)上建立與外部世界的內(nèi)在聯(lián)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(guī)律”教學(xué)為例，傳統(tǒng)教學(xué)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(jù)教師的要求和提醒，學(xué)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(xué)方式下教師則讓學(xué)生選擇實驗器材，自己設(shè)計實驗并嘗試操作，當發(fā)現(xiàn)學(xué)生兩次拉動圓環(huán)至不同點時，再與學(xué)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(guān)系？”通過學(xué)生錯誤操作、師生交流糾正錯誤，學(xué)生才能真正理解此實驗的原理。

2.問題導(dǎo)向性教學(xué)策略

問題導(dǎo)向性教學(xué)以問題為核心，推動整個教學(xué)過程和學(xué)習(xí)活動，引導(dǎo)學(xué)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(xué)內(nèi)容劃分為多個小問題，并通過師生問答的方式，使學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)，經(jīng)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(zhì)量的關(guān)系”教學(xué)為例，在“平衡摩擦力”這一重要步驟中，傳統(tǒng)教學(xué)方式下教師通常是這樣操作的：布置平衡摩擦力的任務(wù)，學(xué)生根據(jù)布置進行實驗操作。這樣看似“規(guī)范”的實驗過程，其實是無效的。因為學(xué)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(zhí)行教師的“命令”。深度教學(xué)方式下教師則是通過一系列精心設(shè)置的、相互聯(lián)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(xué)生一起探討為什么要平衡摩擦力，從而使學(xué)生達到對知識的真正理解。通過這樣的問題式學(xué)習(xí)，在今后遇到類似問題時，學(xué)生能夠做到觸類旁通、舉一反三。

3.結(jié)構(gòu)導(dǎo)向性教學(xué)策略

結(jié)構(gòu)導(dǎo)向性教學(xué)是基于結(jié)構(gòu)主義理念提出的，注重教學(xué)目標的結(jié)構(gòu)性和豐富性，是相對于傳統(tǒng)的機械式、符號式、表層式教學(xué)而言的，是指立足知識的三個構(gòu)成要素——符號表征、邏輯形式和意義，學(xué)生自覺尋找知識的內(nèi)在關(guān)聯(lián)從而主動建構(gòu)知識體系的過程。

以人教版高中物理選擇性必修二“自感現(xiàn)象演示”教學(xué)為例，在演示實驗時，傳統(tǒng)教學(xué)方式下教師為了達到演示實驗的效果，往往在斷開開關(guān)后使小燈泡突然變亮，從而給學(xué)生留下深刻的印象，然后再與學(xué)生一起分析為什么發(fā)生這樣的現(xiàn)象。這樣的教學(xué)雖然實現(xiàn)了教學(xué)目標，但沒有實現(xiàn)學(xué)生對知識的深度理解和實驗?zāi)芰Φ奶嵘Ｉ疃冉虒W(xué)方式下，教師首先提出問題：“如何設(shè)計實驗，實現(xiàn)在斷開開關(guān)后燈泡突然變亮呢？”讓學(xué)生自己去設(shè)計實驗，選擇器材，操作實驗，分析原理。在學(xué)生操作實驗成功后，再追加問題：“是不是只要斷開開關(guān)，燈泡總是突然變亮的？能不能設(shè)計一個電路，在斷開開關(guān)后，燈泡并沒有突然變亮？”再讓學(xué)生去設(shè)計實驗，操作實驗。兩次思考、兩次實驗、兩種不同現(xiàn)象，讓學(xué)生明晰燈泡忽然變亮與忽然變暗的原理及規(guī)律。此教學(xué)過程充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位，不僅達到知識點教學(xué)的目的，也達到優(yōu)化學(xué)生知識結(jié)構(gòu)、促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的目的。

4.回應(yīng)性教學(xué)策略

知識教學(xué)并不是教學(xué)的最終目的，教學(xué)要回到教學(xué)的主體——學(xué)生身上，關(guān)注學(xué)生的發(fā)展。回應(yīng)式教學(xué)指從以教材為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生自身感知為中心的模式，它要求將知識的理解與學(xué)生現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系起來，促使學(xué)生更加自覺地進行反思，并提高學(xué)生的思考能力，豐富其內(nèi)心世界。

以人教版高中物理必修三“實驗：導(dǎo)體電阻率的測量”教學(xué)為例，首先教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考為什么導(dǎo)體會有電阻。接下來，教師可以設(shè)計一個實驗，讓學(xué)生親自操作測量導(dǎo)體的電阻率。例如，教師可以提供不同材料制成的導(dǎo)線，讓學(xué)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(xué)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(xué)生反饋和指導(dǎo)。同時，教師還要鼓勵學(xué)生提出自己的假設(shè)和推理，并通過實驗結(jié)果來驗證或修正這些假設(shè)。

以能力提升為依托開展物理實驗深度教學(xué)，可以實現(xiàn)“教”與“學(xué)”的有機統(tǒng)一。教學(xué)不局限于知識的傳授，而是促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)，理解知識背后的方法、價值與思想，一旦激發(fā)學(xué)生的主體意識，學(xué)生將在大腦中構(gòu)建知識體系、尋找方法措施，實現(xiàn)能力的提升。

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