指向深度学习的物理实验教学策略研究

江苏省江阴高级中学 杨凤楼 214400

摘要：实验教学是高中物理教学的基础和根本，如何解决现实实验教学中存在的问题，指向深度学习的物理实验教学是一种有效方法。如何实现指向深度学习的实验教学，体现实验教学中学生的主体地位和老师的主导地位？本文提出四个方面的教学策略，从不同的角度引领学生实现物理实验的深度学习。

关键词：物理实验；深度学习；教学策略

一、问题的提出

物理是一门以实验为基础的科学，物理实验教学在物理教学中占据特殊且重要的地位，是物理教学的基础和根本。但由于受应试教育的影响，长期处于“讲起来重要，教起来次要”的尴尬境地，实验教学得不到足够的重视，所以至今物理实验教学依然存在许多问题：演示实验——一人忙碌，全班看。教师为了做到实验精确无误，取得预想的效果，常常将讲台当作了舞台，教师变成了演员，学生充当了观众；分组实验——全班忙碌，一人看。实验方案、步骤、总结归纳基本由老师讲授，学生只是按照老师的要求进行操作，这样的分组实验教学，失去了老师的主体作用，同时也无法调动学生的主观能动性。以上物理实验教学所反映的突出问题，正如郭元祥教授所说：是价值目标的淡化与虚化、学习过程的霸权与控制、教学方式的粗放与低效，带来的是教力与学力的反向增长，教学效果大打折扣。

如何破解这种困境，指向深度学习的物理实验教学，帮助学生对所学知识有深刻理解，老师在进行实验方式呈现时，不论是分组实验还是演示实验，都应该立足于以学生为主体，改变实验教学知识本位现象，形式主义倾向，让实验教学更好地帮助学生“学习能力的生根”，真正实现物理实验教学凸显以学生为主体、情智多元共生、高效集约生态、课堂交往优化的教学改革。

二、深度学习和指向深度学习的物理实验教学的内涵

1.深度学习

深度学习是学习者根据自己的学习兴趣和需求，在理解的基础上主动地、批判性地学习新思想和知识，运用多样化的学习策略来深度加工知识信息，建立多学科知识、多渠道信息、新旧知识信息等之间的联系，建构个人知识体系并有效迁移应用到真实情景中来解决复杂问题的学习。

2.指向深度学习的物理实验教学

指向深度学习的物理实验教学旨在克服以往物理实验教学过程中表面、表层的局限，引导学生深层、深刻学习物理实验，理解物理知识，建构知识体系的真实探究物理实验教学。

是师生通过物理实验探究，获得大量事实，基于此通过概括、抽象获得概念、规律等知识，并提升学生的物理学科核心素养，开发出促进学生深度学习的系列、典型物理实验教学课例的研究。指向深度学习的“教”是为了引导、启发学生学会“学”，在物理实验教学中，不是简单“告诉”知识，也不是让学生按部就班重复实验操作，而是“激发”学生的学习潜能、“激励”学习热情、“引领”处事方法、态度、价值观以及综合能力，一旦将“自主性、能动性、创造性”为基本特征的学生主体性激发，“智慧火把”点燃，那么物理学科知识的建构、方法意义的找寻、智慧能力的提升将变为现实，从而实现改变当前高中物理实验教学低效、无效甚至负效的现状，达到“建构知识、提升能力、培育素养”的物理实验教学价值追求。

三、指向深度学习的物理实验教学策略研究

1.引领学生自我导向学习的物理实验教学策略

“自我导向学习”就是要引导学生能进行自我规划、自主学习、自我监控、自我反思。其核心要素：学生对学习目标的规划；学生对学习内容的理解、整合、总结与反思；学生对学习过程、学习策略的自我反思能力；学生对学习的自我评价能力。

高中物理实验主要分成力学和电学两大部分，在力学实验学习时，就应该与学生一起分析力学实验的一些共同点，比如纸带的应用，用纸带可以测瞬时速度、加速度和判定物体运动状态等等。在学电学实验时，就应该引领学生去研究电学实验中的共同点，比如伏安法内外接的使用，滑动变阻器分压与限流接法的使用等等。通过这些实验共性的学习，让学生主动探索其它实验中相关问题的解决，达到实验技能的提升，实验素养的养成。

案例分析1 在研究“实验：探究功与速度变化的关系”时，如何让橡皮筋做的功就是小车合力做的功，不妨引导学生去思考在研究“加速度与力、质量的关系”时，如何消除摩擦力的影响，让线的拉力成为小车所受的合力。通过相关实验内容的知识迁移，让学生自己去寻找问题解决的方法，达到对所研究知识的深层次理解，实现深度学习的目的。

2.引导学生问题导向学习的物理实验教学策略

引导学生问题导向学习的物理实验教学是以“问题”来驱动学习的教学方式。“问题”是组织学习过程和学习活动的中心，强调“问题”与知识运用、以及思维品质与学科能力的培养。研究教师如何把物理实验教学内容设置成若干小问题，让学生对新知识进行理解、分析和探究等层层深入学习，从而达到让学生进入深度学习的状态。

案例分析2  “实验：探究加速度与力、质量的关系”中，为什么要平衡摩擦力，为什么要小车的质量远远大于砝码的质量等等都是学生比较难理解的内容。如何破解这些难题，巧设问题，逐步引导，会达到事半功倍的效果。

为什么要平衡摩擦力呢？可以设定以下问题：牛顿第二定律中，F指的是什么？（此问题让学生知道，我们要研究的不是小车受到的某个力与加速度的关系，而是研究合力与加速度的关系。）小车受到几个力，合力是什么，实验操作时，找合力有什么困难？（让学生知道由于摩擦力的存在，使得小车合力的寻找存在很大的困难。）能消除摩擦力吗？有什么办法让摩擦力抵消呢？（不能消除摩擦力，那只能通过其它力来抵消摩擦力，间接达到“消除”摩擦力的效果。）

为什么要小车的质量远远大于砝码的质量呢？可以设定以下几个问题。平衡摩擦力后，小车做匀加速运动，砝码做什么运动呢？细线的拉力与砝码的重力大小相等吗？（这个是学生容易忽略的问题，在此提出让学生知道砝码的运动状态，知道砝码的重力与细线的拉力大小并不相等。）如果才能让拉力的大小与砝码的重力大小接近呢？（通过此问题引导学生列出拉力与重力的关系，得出只有当小车的质量远远大于砝码质量时，才能近视认为砝码的重力为小车受到的合力。）

为什么在有接力测力器的实验中，不需要满足小车的质量远远大于砝码的质量的条件呢？为什么将小车和砝码看作一个研究整体时，不需要满足小车的质量远远大于砝码的质量的条件呢？这些问题的提出，即是对学生所学内容掌握情况的了解，也是对相关知识的拓展和延伸，使学生所学内容变得生动、丰富、全面。

3.引发学生结构导向学习的物理实验教学策略

将结构导向教学作为物理实验教学的基础性策略研究，注重教学目标的结构性和丰富性。基于对知识的深度理解和完整把握，实现完整的教学目标；将知识进行转化性处理，把知识转化为知识背后隐含的思想和方法；学生对新知识的自我叙述、自我阐释、自我操作、自我改进；初步形成个人对物理实验的理解与认识。学生自觉寻找知识的内在关联从而主动建构知识的过程，即通过结构导向学习，让学生体验到知识是一种结构，学习的过程就是知识意义的建构过程。

案例分析3 在演示自感现象实验时，老师为了达到演示实验的效果，往往设置在断开开关后，小灯泡突然变亮，从而给学生留下深刻的印象。但为什么会突然变亮呢？就这需要引导学生去分析自感现象，了解自感现象的原理。在学习了自感现象后提出，如何设计实验，断开开关，灯没有突然变亮呢？让学生自己去设计实验，选择器材，操作实验并得出灯忽然变亮与忽然变暗的原理及规律。

4.组织学生开展探究学习的物理实验教学策略

将探究学习作为促进学生深度学习一个根本策略进行研究。高中物理实验教学必须引导学生关注生活现象、关注相联物理知识的联系、重视对知识的探究与理解、重视操作中出现问题的思索，这是物理这门学科的特点和素质教育内在规律对物理实验教学提出的本质要求。

案例分析4 测定当地重力加速度，在明确实验任务与要求后，我们就应该放手让学生去思考、去设计、去实验、去验证、去反思。由于问题的开放性和发主性，极大地激发了学生的探究欲望，经过学生的充分讨论，得出了多种方案。例如悬挂法，测出细绳的拉力和物体的质量，根据两力平衡就可以求出重力加速度的大小；自由落体法，测出下落的高度和时间，就可以通过自由落体运动公式算出重力加速度；物体沿光滑斜面下滑法，计算原理与自由落体相同；单摆做简谐振动法，测出周期和摆线长度，根据简谐运动周期公式可以求出重力加速度等等。当学生提出这么多方法后，可以让他们去做实验探究，哪些方案是可行的，哪些方案是不可行的。可行的方案中，哪些是容易做到的，哪些是在高中实验室中存在困难的，不易做到的。通过这一系列的探究与思考，学生不仅掌握到测量当地重力加速度的方法，更是对与加速度相关的知识有了更全面和深刻的理解，有助于学生深度学习。探究的物理实验教学不仅有利于学生对知识的理解与掌握，更是对学生学习能力的提升和物理学习兴趣的培养有着重要的作用。

参考文献：

[1]郭元祥.知识的性质、结构与深度教学[J] .课程•教材•教法，2009（11）.

[2]杨凤楼.问题导向学习：物理实验深度学习的基础性策略.名师在线，2019（20）

[3]贡和法.以能力为导向的政治课深度教学[J] .江苏教育，2015（5）.