指向深度学习的初中物理实验教学策略研究

［摘 要］实验既是促进学生深度学习的主要途径，又是激发学生学习兴趣和培养学生科学思维的重要工具。实验教学是物理教学的重要组成部分，实验教学的开展情况直接影响物理课堂教学效率。实施指向深度学习的初中物理实验教学可通过实验操作，提升学生的实践能力和核心素养，培养学生的高阶思维。文章具体阐述指向深度学习的初中物理实验教学策略。

［关键词］深度学习；初中物理；实验教学；策略

［中图分类号］    G633.7        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）23-0047-04

深度学习是指通过教师引导和帮助，学生主动投入到学习当中，体验成功，获得全面发展的有意义的学习过程。深度学习不但要探索知识从何而来，还要理解知识的逻辑结构和学会灵活运用知识，更要在学习中发展思维和提升能力。深度学习强调学生的主体地位，注重拓展学生思维的深度和广度，让学生获取更丰富的知识和形成素养。在初中物理实验教学中开展深度学习，有利于提高学生的物理学习兴趣，有助于学生形成物理概念、理解物理规律、提升核心素养。本文结合教学实践，具体阐述指向深度学习的初中物理实验教学策略。

一、创设真实情境，引发认知冲突，培养深度学习意识

“无情境不教学，无情境不命题。”在初中物理实验教学中，教师应根据学生的认知特点和物理课程的内容，创设真实的情境，让学生通过观察、体验，感知所看到的实验现象与头脑中预设的场景有巨大的反差，从而引发认知冲突，促使学生主动思考，深入探究情境背后的物理规律，并利用相关规律解决问题。真实情境的创设，不仅能调动学生的学习积极性，使学生愿意学、主动学，让学生更好地聚焦课堂，还有利于学生对知识进行建构，培养学生的深度学习意识。

以“流体压强与流速关系”为例，在新课引入环节中，教师拿出一个漏斗和一个乒乓球，使漏斗口向下，把乒乓球放在漏斗的中间，松开手，乒乓球马上掉落下来，这是因为乒乓球受到重力的作用。教师提问：“有什么办法使松手后的乒乓球不掉下来？”学生七嘴八舌，纷纷说“用嘴吸气”。教师让一名学生上台演示，还真的把乒乓球给吸住了。教师提问：“为什么乒乓球不会掉下来？”很快就有学生回答“是因为把乒乓球上方的空气吸走了，所以它上方的气压变小，导致大气对乒乓球向上的气压大于向下的气压，所以乒乓球不会掉下来”。教师肯定该学生的分析，并提问：“还有没有别的办法？”此时教室里鸦雀无声。教师接着问：“如果向下往漏斗里吹气，乒乓球会怎样运动呢？”学生都说“乒乓球肯定会掉落，而且掉得更快”。教师让一名学生上台演示，发现乒乓球还是掉下了。教师鼓励该生加大力气吹气，这次终于成功了，乒乓球没有掉下来而是在漏斗口旋转。这时，教师引导学生对乒乓球进行受力分析，通过受力分析发现乒乓球除了受到重力，还受到一个竖直向上的力，这个力等于是乒乓球上下表面的压力差，说明乒乓球下方的大气压强大于上方的大气压强。教师继续引导学生分析往漏斗里大力吹气时，乒乓球把漏斗里的气流分成上下两部分，乒乓球上方的气体流速比较快，压强比较小。以上实验，教师创设真实情境，引导学生根据生活常识、已有物理知识以及实验现象进行受力分析，得出流体压强与流速的关系。生动有趣且真实的情境能够让学生在教师的引导下，主动观察现象，深入思考问题，综合运用物理知识解决问题，充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念，既拓展了学生的深度学习思维，又培养了学生的核心素养。

二、巧用问题驱动，促进深入思考，拓展深度学习思维

在初中物理实验教学中，教师基于课程内容和知识结构提出一系列问题，给学生搭建一个自主学习、合作探究的学习平台，巧用问题驱动学生思考、讨论，从而拓展学生的深度学习思维。在这个过程中，教师给予方法指导和路径指引，并为学生答疑解惑，让学生在问题的驱动下深入思考、自主学习、主动探究、积极参与教学活动、充分理解知识的本质。

以“探究阻力对物体运动的影响”为例，实验前教师首先演示实验：用力推静止在水平面上的小车，小车运动了一段距离后最终停下来，然后提问：“小车为什么会停下来？怎样增加小车的滑行距离？物体的运动需要力来维持吗？力是维持物体的运动还是改变物体的运动状态呢？怎样设计实验来验证？”教师引导学生交流讨论并回答问题，然后介绍本实验的装置，并让学生思考讨论：（1）为什么每次实验都要让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下？（2）怎样改变阻力的大小？（3）实验中是否可以用不同的小车？接着让学生自己动手实验，记下每次小车在水平面上停止的位置，随后引导学生分析以下问题：（1）小车在水平面上运动时竖直方向受到什么力的作用？水平方向上受到什么力的作用？（2）三次实验中，小车在不同的接触面上运动的距离不同，这说明了什么问题？（3）小车在水平面上运动的距离远近跟受到的阻力有什么关系？（4）如果小车受到的阻力不断减少，它在水平面上运动的距离是变长了还是变短了？（5）通过以上实验结果可以加以推论，如果水平面绝对光滑，那么小车受到的阻力一定为零，这样小车还能不能停下来？如果停不下来，将会做什么运动？教师采用问题驱动的方法，引导学生利用实验器材进行自主探究，并在分析实验数据的基础上推理总结出牛顿第一定律的内容。实验过程中，教师要注意引导学生对实验条件和实验现象进行分析，让学生更好地理解实验原理和本质，拓展学生的深度学习思维。

由此可见，在初中物理实验教学中，教师根据物理现象逐步设置问题，层层推进，环环相扣，用问题驱动学生对物理现象进行分析，引导学生提出合理猜想，并设计实验方案进行验证，可促使学生深入思考问题，了解知识的本质，拓展深度学习思维。

三、创新实验，提高实验效果，提升深度学习能力

在初中物理实验教学中，教师设计实验时，引导学生对实验器材或实验过程进行简单的改进或创新，能有效激发学生的学习兴趣，锻炼学生的动手操作能力，能让学生在实验过程中获得成就感，培养学生的深度学习能力和创新思维能力。

以“电压表的使用”教学为例，电压表是电学的基本实验仪器之一，是学生进行科学探究的重要工具，学生在生活中很少接触电压表，也很少有学生能对电压表进行深入探究。在日常学习中，学生只知道电压表要并联接入电路，并不清楚为什么要并联。如果电压表串联会怎样？很多学生对电压表的结构缺乏认知，都认为可能会烧坏小灯泡或电流表。为帮助学生深入了解电压表的结构和原理，教师设计了一系列实验让学生自行探究。如图1，将两节干电池、小灯泡、开关、电压表串联接入电路，闭合开关，观察小灯泡能否发光，电压表有没有示数。

学生通过实验探究可以很清楚地看到电压表有示数而且接近电源的电压，但是小灯泡不发光。学生提出猜想：可能电路没有电流。为了验证这一猜想，教师让学生在原来电路的基础上再串联一个电流表，观察小灯泡能否发光，电流表和电压表有没有示数。学生通过实验探究可以清楚地看到电流表没有示数而电压表有示数，但是学生不明白为什么此时电路中没有电流。也有一些学生认为是因为电压表的电阻太大了。为帮助学生明确原因，教师再让学生用一根导线将电压表两端连接起来，使电压表短路，观察小灯泡能否发光、电流表与电压表是否有示数。通过实验，清楚地看到小灯泡亮了，电流表也有了示数。学生在教师的指引下，积极参与到实验当中，亲身经历科学探究的过程，明白了电压表的内阻很大，相当于断路，也深入理解了电压表的结构和原理。由此可见，一个小小的改进与创新，能使复杂的问题简单化、抽象的物理规律形象化，实验效果显著提高，使学生深度参与各个实验环节，提升深度学习能力。

四、开展合作探究，促进团结协作，提升综合能力

物理来源于生活，也应用于生活。在初中物理实验教学中，教师要加强物理知识在实际生活中的联系，使学生充分感受到物理知识的实用性，提高学生的学习动力，激发学生的学习潜能。教师可以引导学生进行小组合作探究，将优秀生与学困生适当组合，并分配不同的学习任务，发挥学生的主观能动性，尽可能地使每个学生都能参与到实验探究中。在开展合作探究活动的过程中，教师要关注每个学生，根据学生的学习能力和实践能力设计不同的活动内容，满足学生的需求，引导学生逐步深入学习，确保实验有序开展，同时让每个小组成员都有展示的机会。教师应积极引导学生进行合作探究，促进学生团结协作，培养学生的综合能力。

以“自制电动机”为例，在学习“电动机”这一内容时，教师可让学生分组利用电学实验箱里的漆包线和磁铁自制一个简易电动机。小组成员之间相互沟通配合，选出小组中一个最满意的作品进行展示。学生热情高涨，很快就把线圈给绕好了，但是很快问题也出来了，有些学生不知道要刮掉一端引线的漆包线，有些学生在刮线圈两端的漆包线时不知道应该刮掉引线的那一半漆包线。对此，教师引导学生从平衡位置受力情况入手进行探讨，很快就有小组得出结论：线圈静止时另一端引线只刮上半周或下半周。很多学生在接通电源后发现线圈动了一下就不动了，这是怎么回事呢？教师引导学生展开讨论，并尝试多角度思考、用多种方法来解决问题。在成功让线圈动起来后，让学生利用本套装置进行小组合作探究：（1）换一个磁性更强的电磁铁，观察线圈的转速是否有改变。（2）换一个匝数更多的线圈，观察线圈的转速是否有改变。（3）增加串联的电池的节数（增大电流），观察线圈的转速是否有改变。通过上述合作探究活动以及小组内讨论，学生很快得出影响电动机转动快慢的因素。教师提问：“使用本装置能探究电动机的转动方向跟哪些因素有关吗？实验的步骤该如何设计？实验该如何操作？假设在线圈旋转后的半周，没有断开线圈的电流，而是设法改变后半周的电流流向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能旋转得更顺利了吗？如何使线圈在后半周也获得相同方向的动力呢？”这样也就自然引入了换向器的概念。合作探究能激发学生学习物理的热情，增强学生的合作意识，提升学生的沟通合作能力和思维能力，培养学生的实践能力和创新能力。

五、关注评价，注重反思，引导深度学习

评价和反思是深度学习的重要组成部分。通过教学评价，教师既可以了解学生对知识的掌握情况，也可以对学生提出的疑问给予及时的解答，引导学生进行深度学习，还可以不断调整教学策略和方法。同时通过反思，教师可以总结教学经验，优化教学方式，提高教学效率。在初中物理实验教学中，教师关注评价，注重反思，充分调动学生的学习积极性，提升学生的学习效果，促进学生共同成长、共同进步，实现教学相长。

以“探究水的沸腾特点”为例，学生虽然对水的沸腾很熟悉，但真正仔细观察水的沸腾并了解水的沸腾特点的并不多。因此，实验前教师给学生介绍实验装置，引导学生观察水沸腾前后气泡大小的变化以及烧杯口上方的“白气”特点，让学生学会观察、思考并尝试用已学的物理知识解释物理现象，促进学生的知识迁移。在实验完成后，教师引导学生分析不同小组的实验数据，从而得出水沸腾的特点，并通过沸点的高低比较分析得出当地大气压与标准大气压的关系。在数据分析过程中，教师引导学生思考：为什么不同小组把水加热到沸腾需要的时间不同？影响水沸腾快慢的因素有哪些？怎样改进实验装置？实验结束后，教师让学生撤去酒精灯，观察水是不是马上停止沸腾。通过观察发现水还会短暂沸腾一会，由此让学生思考原因，促进学生对实验装置进行评估和改进。教师还可以在课后给布置学生实践性作业——基于实验的收获，在家中尝试改进烧水过程，使其更加便捷、能量损耗更低。在实验过程中，教师要善于发现学生的闪光点，不断鼓励学生提出问题、发现问题、解决问题，培养学生的问题解决能力。实验结束后，教师应及时对学生进行客观、全面的评价，培养学生主动进行自我评价的意识，鼓励学生主动与他人沟通交流，及时发现和改正自己的不足，促使学生了解自我、树立信心。

综上所述，深度学习对于初中物理实验教学有着重要的意义，既能激发学生的学习兴趣，也能鼓励学生深入思考，更有助于学生深入理解物理知识，培养物理思维，提高实践能力和创新能力。因此在初中物理实验教学中，教师应通过创设情境、巧设问题、创新实验、合作探究等方式，让学生对实验过程进行深入探索，通过实验总结物理规律，并将实验与生活相结合，培养学生的深度学习意识和深度思考能力。学生的深度学习是建立在教师深度备课的基础上的，只有教师在课前深入了解教材和学情，才能在教学中有效引导学生进行深度学习，培养学生的思维能力和提升学生的核心素养。

［   参   考   文   献   ］

[1]  郑小平，谭东明.深度学习视域下初中物理演示实验教学策略的研究[J].中学物理，2024，42（6）：12-16.

[2]  吴小凡.深度学习视域下初中物理实验教学路径探究[J].物理教师，2024，45（2）：58-60.

[3]  李雪妮.基于深度学习的初中物理实验教学策略[J].广西物理，2023，44（3）：83-85.

[4]  侯丽容.深度学习视角下初中物理实验教学策略[J].中学理科园地，2023，19（3）：27-29.

（责任编辑 黄春香）