【摘要】新時(shí)代教育背景下，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到更多的重視。在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，部分教師往往忽略了實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)對于學(xué)生綜合素養(yǎng)發(fā)展的推動作用，所開展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式。文章以人教版初中物理教材為例，結(jié)合實(shí)際教學(xué)案例，探討深度學(xué)習(xí)理論下開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和探究的策略，以期促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力發(fā)展和綜合素養(yǎng)提升。

【關(guān)鍵詞】深度學(xué)習(xí)；初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

作者簡介：宣海軍（1979—），男，江蘇省南通市通州區(qū)育才中學(xué)。

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科的基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)重視探究式教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中深入思考，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以及實(shí)踐意識。深度學(xué)習(xí)理論下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過問題情境創(chuàng)設(shè)以及思維引導(dǎo)等多元化手段強(qiáng)化學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中的探究意識，從思維層面激發(fā)學(xué)生的主觀能動性和物理創(chuàng)造意識，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升［1］。

一、聚焦高階思維，探析物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指標(biāo)

深度學(xué)習(xí)視域下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的物理思維以及深度探究能力為核心目標(biāo)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程，在提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的同時(shí)，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。因此，教師應(yīng)重視對學(xué)生批判思維、合作探究思維以及邏輯推理思維的培養(yǎng)，通過認(rèn)知、交往以及操作等方式加深學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)探究過程的認(rèn)識。

（一）認(rèn)知，生成批判意識

認(rèn)知建立階段是培養(yǎng)學(xué)生批判意識的關(guān)鍵時(shí)刻。在這一階段，學(xué)生尚未建立明確的物理認(rèn)知，對相關(guān)概念和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠清晰。教師應(yīng)準(zhǔn)確把握這一時(shí)機(jī)，通過問題引導(dǎo)促進(jìn)學(xué)生批判意識的形成，進(jìn)而使學(xué)生形成科學(xué)的物理認(rèn)知。

在教學(xué)“聲音的產(chǎn)生與傳播”這一課時(shí)，教師可以準(zhǔn)備真空泵、玻璃罩以及鬧鐘等，引導(dǎo)學(xué)生驗(yàn)證聲音傳播的條件。根據(jù)現(xiàn)有器材，教師可以將學(xué)生分成三個(gè)小組，讓每個(gè)小組分別將鬧鐘放在空氣、玻璃罩以及用真空泵抽出空氣的玻璃罩中。學(xué)生可以觀察到：三個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)中，鬧鐘都出現(xiàn)了震動的現(xiàn)象，并且都可以聽到鬧鈴聲音，不過在第三組實(shí)驗(yàn)中鬧鐘聲音明顯比前兩組實(shí)驗(yàn)小。此時(shí)，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生分析第三組實(shí)驗(yàn)過程是否完全抽出空氣以及真空是否可以作為聲音傳播的媒介。在批判性思維的引導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)一步展開實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了第三組實(shí)驗(yàn)中玻璃罩未完全抽出空氣，從而導(dǎo)致依然可以聽到鬧鐘聲，最終得出結(jié)論：聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳聲。這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程有效地培育了學(xué)生的高階物理思維，并助力學(xué)生建立科學(xué)準(zhǔn)確的物理認(rèn)知。

（二）交往，加強(qiáng)小組合作

物理實(shí)驗(yàn)的步驟和器材十分繁雜，往往需要學(xué)生以小組的形式共同完成實(shí)驗(yàn)探究。而小組合作探究的過程是促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維、深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。因此，教師應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的交往與合作，培養(yǎng)學(xué)生交流合作的意識和能力，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。

在教學(xué)“凸透鏡成像的規(guī)律”這一課時(shí)，教師可以對學(xué)生進(jìn)行分組，讓學(xué)生合作展開實(shí)驗(yàn)探究。小組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要先確定實(shí)驗(yàn)過程，再根據(jù)不同的像距 v 和物距 u 組合分成多組對照實(shí)驗(yàn)，然后各自負(fù)責(zé)記錄一組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。最后，學(xué)生小組一起對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析得出結(jié)論：當(dāng) u >2 f（ f 為凸透鏡焦距），且 f < v <2 f 時(shí)，有倒立縮小的實(shí)像；當(dāng) f < u <2 f ，且 v >2 f 時(shí)，有倒立放大的實(shí)像；當(dāng) u = f 時(shí)得到一束平行光，不會成像。在合作式實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和操作過程有了更直觀的體驗(yàn)，同時(shí)在交流討論的過程中認(rèn)真地吸取了組內(nèi)成員的各種思維方式和實(shí)驗(yàn)想法，這對于促進(jìn)學(xué)生物理思維的發(fā)展有著積極的意義。

（三）操作，指導(dǎo)邏輯推理

操作能力是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要能力。許多的物理操作過程隱含著物理邏輯推理規(guī)律，理解不同操作對應(yīng)的規(guī)律對于學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度探究有著積極的促進(jìn)作用。因此，教師應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對操作細(xì)節(jié)的探究。

在實(shí)驗(yàn)“測量物質(zhì)的密度”中，通常的實(shí)驗(yàn)流程為分別用天平和量筒測量物體的質(zhì)量和體積，然后根據(jù)密度公式ρ=m/v求解物體密度。在這一過程中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)流程中多次強(qiáng)調(diào)兩個(gè)操作細(xì)節(jié)，一是要先測量質(zhì)量，然后再將物體放入裝有水的量筒中測量體積；二是用量筒讀數(shù)時(shí)，視線應(yīng)與凹液面最低處平齊。教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究這兩個(gè)操作細(xì)節(jié)，讓學(xué)生了解到：如果先將物體放入水中，再拿出來測量質(zhì)量的話，會有部分水殘留在物體表面，導(dǎo)致測量誤差；俯視或者仰視讀數(shù)的話分別會導(dǎo)致結(jié)果偏高和偏低，導(dǎo)致讀數(shù)誤差。教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，可以使學(xué)生更深入地理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中每個(gè)環(huán)節(jié)的意義，掌握其中隱含的物理邏輯規(guī)律，從而促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合素養(yǎng)的發(fā)展。

二、基于認(rèn)知需求，拓展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的途徑

深度學(xué)習(xí)視域下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的宗旨在于調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中深入思考，通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和過程的觀察進(jìn)行知識體系深度建構(gòu)。因此，教師應(yīng)準(zhǔn)確把握學(xué)生的心理認(rèn)知需求，通過任務(wù)驅(qū)動、項(xiàng)目學(xué)習(xí)以及融入生活問題等途徑調(diào)動學(xué)生的主動性，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的主動意識［2］。

（一）任務(wù)驅(qū)動，建立知識體系

任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)可以為學(xué)生提供明確的任務(wù)引導(dǎo)，促使學(xué)生有序開展實(shí)驗(yàn)探究活動，建立知識體系。在任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)中，教師應(yīng)基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)具有層次性的任務(wù)驅(qū)動問題，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)深度探究。

在教學(xué)“光的反射”這一課時(shí)，教師需要根據(jù)激光筆、光屏和平面鏡設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對光的反射規(guī)律進(jìn)行探究，從而掌握光的反射規(guī)律。實(shí)驗(yàn)前，教師可以向?qū)W生提出任務(wù)驅(qū)動問題：“觀察光屏，分析反射、入射光線的角度有怎樣的位置關(guān)系？調(diào)整光線的入射角度，觀察反射光線的角度有怎樣的變化？分析兩者的數(shù)量關(guān)系。”問題可以引導(dǎo)學(xué)生有目的地開展實(shí)驗(yàn)探究，在實(shí)驗(yàn)過程中重點(diǎn)關(guān)注和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過總結(jié)分析得出反射規(guī)律：入射、反射光線處于同一平面，并且兩光線分別處于法線兩側(cè)，形成的夾角大小相等。在任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)開展有了明確的目標(biāo)，他們可以有針對性地觀察、分析相關(guān)的現(xiàn)象和過程，并且在梯度性任務(wù)的完成中實(shí)現(xiàn)物理知識的深度探究。

（二）項(xiàng)目學(xué)習(xí)，延伸時(shí)間空間

基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)拓展課堂內(nèi)容，拓寬學(xué)生的視野，是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)視域下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效方法。項(xiàng)目式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)靈活運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源和多媒體教學(xué)設(shè)備，依托項(xiàng)目主題對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行拓展延伸，讓學(xué)生的思維跳出課本的局限，向深處、廣處發(fā)展。

比如，在教學(xué)“電壓、電阻”這一章時(shí)，教師可以依據(jù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)主題，引導(dǎo)學(xué)生探究影響物體電阻的因素，再帶領(lǐng)學(xué)生通過控制變量法依次對物體的材料、長度、粗細(xì)以及溫度等因素進(jìn)行實(shí)踐探究。在此基礎(chǔ)上，教師可以通過多媒體設(shè)備引入一些相關(guān)的前沿技術(shù)，包括超導(dǎo)材料的研究，不同狀態(tài)下人體安全電壓、特高壓傳輸?shù)?，然后引?dǎo)學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析不同研究中與電阻相關(guān)的基本原理。比如在設(shè)計(jì)超導(dǎo)材料時(shí)，需要嚴(yán)格控制溫度，這證明了溫度對阻值大小的影響。在項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生不僅掌握了相應(yīng)的物理規(guī)律，同時(shí)還掌握了與之相關(guān)的生活應(yīng)用和前沿技術(shù)，這對于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)有著積極的意義。

（三）融入生活，解決具體問題

融入生活元素、調(diào)動生活經(jīng)驗(yàn)是提高學(xué)生課堂積極性的有效方法。深度學(xué)習(xí)視域下的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)以生活實(shí)際問題為課堂切入點(diǎn)，調(diào)動學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，促使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究解決具體問題，實(shí)現(xiàn)問題解決能力的培養(yǎng)。

以“摩擦力”這一課的教學(xué)為例。在開展實(shí)驗(yàn)探究之前，教師可以先引入生活問題：“為什么拔河比賽前會清理場地，去除地面的沙子和石子？冬季下雪的時(shí)候應(yīng)該怎么做才能防止汽車輪胎打滑？”學(xué)生紛紛積極回答：“拔河比賽前清理場地是為了增加運(yùn)動員腳底與地面的摩擦力。”“冬季汽車可以采取增加防滑鏈、更換雪地胎等措施防止輪胎打滑?！敝螅處熆梢砸龑?dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，探究影響摩擦力大小的各種因素。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過改變接觸面粗糙程度、物體的質(zhì)量兩種因素，用測力計(jì)分別測量不同條件下拉力的讀數(shù)，以此得到摩擦力的大小。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)粗糙的表面和更大的壓力都會加大摩擦力。生活問題可以快速引發(fā)學(xué)生的共鳴，推動學(xué)生進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)探究，從而驗(yàn)證物理規(guī)律，在解決生活問題的過程中實(shí)現(xiàn)物理知識的深度探究和邏輯思維能力的發(fā)展。

三、指向心理特點(diǎn)，創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略

初中階段的學(xué)生尚處于感性認(rèn)知階段，直觀形象的課堂教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的探究興趣。因此，教師應(yīng)基于學(xué)生這一心理特點(diǎn)，創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，通過情境式、互動式以及應(yīng)用式課堂的創(chuàng)設(shè)，促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)深度探究。

（一）情境式，滲透社會責(zé)任

情境式物理實(shí)驗(yàn)課堂旨在將物理實(shí)驗(yàn)探究融入真實(shí)的生活情境和生活問題中，讓學(xué)生在完成物理知識探究的同時(shí)，獲取直接的物理知識應(yīng)用體驗(yàn)，促使學(xué)生形成用物理學(xué)知識促進(jìn)社會發(fā)展進(jìn)步的責(zé)任意識。在情境式物理實(shí)驗(yàn)探究環(huán)境下，學(xué)生可以獲取知識和生活的雙重體驗(yàn)，從而促進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程中的深度探究。

在教學(xué)“滑輪”這一課時(shí)，教師可以結(jié)合定滑輪、動滑輪以及滑輪組的不同應(yīng)用場景搭建課堂學(xué)習(xí)情景，引領(lǐng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)滑輪對于生活和工作的重要作用。例如，教師可以創(chuàng)設(shè)生活情境：“某建筑工地需要將建筑用砂和水泥運(yùn)送到三樓，在沒有電梯的情況下，他們應(yīng)該如何借助滑輪實(shí)現(xiàn)這一需求？”基于這一情景，教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)縮比實(shí)驗(yàn)，在課堂中探究不同滑輪對于做功帶來的改變。通過探究，學(xué)生發(fā)現(xiàn)定滑輪可以通過繩子改變用力方向，將樓下的物品運(yùn)送到樓上；而動滑輪可起到省力的作用，在樓下只需用一般的力就可將物品運(yùn)送到樓上。在情境式物理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅僅是進(jìn)行單純的實(shí)驗(yàn)探究，而是在具體的生活問題引領(lǐng)下，通過實(shí)驗(yàn)探究解決問題的方法，這個(gè)過程不僅能夠提升學(xué)生的探究能力，同時(shí)對于發(fā)展學(xué)生的物理應(yīng)用意識和社會責(zé)任感有著積極的意義。

（二）問題式，啟發(fā)個(gè)性靈感

問題式課堂是指教師通過在課上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題，引領(lǐng)學(xué)生通過互動交流共同解決問題的一種教學(xué)策略。在解決問題的過程中，學(xué)生會出現(xiàn)激烈的思維碰撞，從而促進(jìn)靈感的迸發(fā)。因此，教師應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生在課堂中進(jìn)行交流互動，借助學(xué)生的靈感碰撞促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

在教學(xué)“串、并聯(lián)電路中電壓、電流的規(guī)律”這一部分內(nèi)容時(shí)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生分析并驗(yàn)證兩種電路形式中各器件和支路電流電壓之間的關(guān)系。對于這一實(shí)驗(yàn)，教師首先需要提出問題引導(dǎo)學(xué)生互動討論，并提出初步的猜想。如教師可以提問：“串聯(lián)電路中各個(gè)器件都處于同一支流中，它們的電壓電流具有怎樣的關(guān)系？并聯(lián)電路中所有的支路與電源并聯(lián)，它們的電流電壓具有怎樣的關(guān)系？”在互動討論中，學(xué)生根據(jù)串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的特點(diǎn)分析出兩者分別具有電流和電壓相等的特征，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步思考兩種電路中的電壓和電流具有怎樣的關(guān)系。基于守恒的思想，部分學(xué)生在討論中提出“總電壓和電流具有相加相等的特性”。教師需要捕獲學(xué)生的不同靈感，引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證相關(guān)想法。在互動交流中，學(xué)生可以大膽發(fā)言，提出自己的想法，實(shí)現(xiàn)思維的碰撞和靈感的激發(fā)，這對于促進(jìn)課堂中的深度探究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有著重要的作用。

（三）實(shí)驗(yàn)式，鼓勵(lì)發(fā)明創(chuàng)造

物理來源于生活，也應(yīng)用于生活。教師結(jié)合生活引領(lǐng)學(xué)生探究物理知識在實(shí)際應(yīng)用中的重要作用，不僅可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)明創(chuàng)造意識，還可以促使學(xué)生在創(chuàng)造應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)深度探析，完成知識體系的深度建構(gòu)。

比如，在教學(xué)“壓強(qiáng)”這一課時(shí)，教師可以引入應(yīng)用問題，引導(dǎo)學(xué)生在問題引領(lǐng)下開展實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)造。比如，教師可以提出應(yīng)用問題：“一質(zhì)量為40kg的小孩準(zhǔn)備通過結(jié)冰的河面，已知小孩一只腳掌的面積是160cm2，冰面可承受的最大壓強(qiáng)為20KPa，問怎樣才能通過河面？”該問題需要學(xué)生明確壓強(qiáng)大小與壓力和受力面積之間的關(guān)系，通過實(shí)驗(yàn)探究得出公式P=F/S，并根據(jù)已有條件計(jì)算出小孩單腳對河面的壓強(qiáng)大小為25KPa，超過冰面可承受的最大壓強(qiáng)。對于這一情況，學(xué)生想到可以增大小孩與冰面的接觸面積，在不改變壓力大小的情況下減小壓強(qiáng)，比如可以制作一雙面積超過200cm2的木板鞋，此時(shí)，小孩就可以安全通過冰面。在應(yīng)用問題場景中，學(xué)生積極利用實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論和物理知識進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造，有效促進(jìn)了學(xué)生物理知識應(yīng)用能力的提升。

結(jié)語

綜上所述，深度學(xué)習(xí)理論下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)充分重視調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，借助生活經(jīng)驗(yàn)以及任務(wù)驅(qū)動等多元化方式提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的效率，促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中有更深刻的收獲，從而實(shí)現(xiàn)物理知識的深度學(xué)習(xí)和體系建構(gòu)。

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