深度學(xué)習(xí)視域下的高中物理實驗教學(xué)探析

王啟超

【摘要】提升高中物理實驗教學(xué)效率與質(zhì)量，得益于教學(xué)理念與教學(xué)方式的改變.深度學(xué)習(xí)要求教師能夠通過備課讓知識功能化與結(jié)構(gòu)化，并在教師引導(dǎo)下促進學(xué)生以合作、探究等方式進行學(xué)習(xí)，從而達到對知識深層次理解以及高階思維發(fā)展的目標(biāo).以深度學(xué)習(xí)為指引，對高中物理實驗教學(xué)進行改革，可為業(yè)內(nèi)人士提供更多有價值的參考.

【關(guān)鍵詞】深度學(xué)習(xí)；高中物理；實驗教學(xué)

對于高中物理學(xué)科而言，實驗是基礎(chǔ).在實驗過程中，學(xué)生如果長期處于被動接受知識的狀態(tài)，也就是淺層學(xué)習(xí)，看似學(xué)生經(jīng)歷了實驗探究，其實并沒有將碎片化知識進行有效加工與整合，難以形成完整的知識體系，無法將知識靈活用于解決實際問題.在這樣的環(huán)境下，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情會逐步降低，甚至?xí)钟|物理實驗.深度學(xué)習(xí)則可以改變這樣的現(xiàn)狀，將會成為促進學(xué)生全面發(fā)展以及提升學(xué)生實驗水平的助推器.

1 深度學(xué)習(xí)相關(guān)概述

1.1 概念

深度學(xué)習(xí)（又稱“深層學(xué)習(xí)”）具體指的是學(xué)生將理解作為基礎(chǔ)，能夠批判性地思考新問題、新思想、新事物等，并將其整合到自身已有的知識結(jié)構(gòu)、認知結(jié)構(gòu)之中，能夠在新問題情境之中靈活應(yīng)用，從而達到解決問題的目標(biāo).

深度學(xué)習(xí)的特點體現(xiàn)在：（1）學(xué)習(xí)動機，即學(xué)生的內(nèi)部動機；（2）投入程度，即要求學(xué)生能夠全身心投入到教學(xué)活動之中；（3）記憶方式，即強調(diào)學(xué)生學(xué)會在理解的基礎(chǔ)上記憶；（4）反思狀態(tài)，即具有反思總結(jié)、批評思維、逐步深層次理解等意識；（5）思維層次，即朝著高階思維發(fā)展；（6）遷移能力，即要求學(xué)生能夠做到學(xué)以致用與舉一反三；（7）學(xué)習(xí)結(jié)果，即學(xué)生獲得高水平發(fā)展；（8）評價方式，即側(cè)重持續(xù)性評價、過程性評價，不能過于關(guān)注結(jié)果性評價［1］.

1.2 高中物理實驗教學(xué)融入深度學(xué)習(xí)理念的重要性

對于傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)而言，部分高中物理教師的任務(wù)觀念比較強，卻沒有過多關(guān)注、考量學(xué)生的實踐能力、學(xué)習(xí)能力、思維能力等，也就會影響到實驗教學(xué)的質(zhì)量.實驗教學(xué)理應(yīng)以學(xué)生為主體，以深度學(xué)習(xí)理念為指引，為學(xué)生設(shè)計實驗方案，引導(dǎo)學(xué)生認識實驗所涉及的知識點，并將其應(yīng)用到實驗之中，能夠讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)動機，并全身心投入到實驗之中，并逐漸朝著高階思維發(fā)展，最終學(xué)會靈活應(yīng)用知識解決各種實際問題［2］.

2 深度學(xué)習(xí)視域下的高中物理實驗教學(xué)策略

2.1 課前落實深度預(yù)習(xí)

從深度學(xué)習(xí)特點來看，要求學(xué)生能夠產(chǎn)生學(xué)習(xí)動機、主動思考，對知識背后的關(guān)聯(lián)性進行分析，從而掌握知識，并做到學(xué)以致用、舉一反三.深度學(xué)習(xí)不局限于課堂，應(yīng)該從預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)就實施，學(xué)生如果能夠達到深度預(yù)習(xí)，那么其學(xué)習(xí)質(zhì)量必然會大于普通學(xué)習(xí)者.由于高考壓力等各種因素的影響與限制，傳統(tǒng)高中物理實驗課堂呈現(xiàn)出學(xué)生題目練習(xí)多、自主思考少、自主時間少等特點，可以說，學(xué)生鮮少會帶著問題走進實驗課堂，實驗的目的僅僅是完成教學(xué)任務(wù)、掌握操作步驟以及常見誤差分析等，也就是對知識點進行簡單記憶，難以達到靈活應(yīng)用的目標(biāo).

在深度學(xué)習(xí)理念的指引下，可以要求學(xué)生在課前落實深度預(yù)習(xí)，這與傳統(tǒng)預(yù)習(xí)模式不同.傳統(tǒng)預(yù)習(xí)模式通常是讓學(xué)生簡單了解、抄寫實驗報告；而深度預(yù)習(xí)一般是由教師設(shè)計與實驗有關(guān)的問題，并通過環(huán)環(huán)相扣的問題引導(dǎo)學(xué)生對將要學(xué)習(xí)的實驗進行分析，并鼓勵學(xué)生了解實驗原理、嘗試初步設(shè)計實驗步驟等，整個過程由學(xué)生自主開展.通過深度預(yù)習(xí)，部分學(xué)生可以提出一些具有價值的問題，或者是提出值得研究的實驗設(shè)想，又或者是提出一些合理的假設(shè)，使其能夠形成問題意識，并為課堂學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)［3］.

2.2 通過深度學(xué)習(xí)強化學(xué)生動手實踐能力

高中物理實驗活動涉及眾多知識點，為了確保實驗活動能夠有序開展，就需要引導(dǎo)學(xué)生通過所學(xué)知識進行實踐，不僅能夠調(diào)動學(xué)生的實驗興致，而且有利于提升其實驗水平.以深度學(xué)習(xí)理念為指引設(shè)計物理實驗，讓學(xué)生能夠全身心參與到實驗之中，讓學(xué)生大膽思想、勤于動手，將會獲得更多意想不到的效果.其中，開放性實驗教學(xué)更容易促進學(xué)生動手動腦，讓學(xué)生能夠通過實踐獲得真理.

例如 在教學(xué)“牛頓第三定律”相關(guān)知識時，教師可以為學(xué)生設(shè)計一個開發(fā)性實驗教學(xué).首先，確定課堂地點，例如，學(xué)校廣場、無桌子的實驗室等.其次，在課前讓學(xué)生通過深度預(yù)習(xí)大致了解實驗相關(guān)知識之后，準(zhǔn)備好滑板、安全頭盔、繩子；同時，教師需要制作若干個火箭車以及準(zhǔn)備8個彈簧秤、1個手持擴音喇叭.接著，由教師先示范幾個噴氣帶動小車運動.然后，要求學(xué)生戴好安全頭盔，并站在滑板上進行互推，但是用力不能過大，可以慢慢加力，目的是讓學(xué)生擁有更多親身體驗.此時，教師也可以參與進來，戴上頭盔之后與學(xué)生進行拔河，讓學(xué)生拉動老師在地面上滑行運動，同樣要求學(xué)生不能用力過大.最后，經(jīng)過動手實踐、師生互動，學(xué)生有了前所未有的實驗感受，以此為切入點，教師講解作用力和反作用力的大小方向、同時性.因為整個實驗過程都是學(xué)生的真切感受，所以學(xué)生對知識的印象很深刻，有利于培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題的能力.

2.3 依托深度學(xué)習(xí)強化學(xué)生實驗素養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)強調(diào)讓學(xué)生能夠朝著高階思維發(fā)展，面對問題能夠逐步進行深層次理解，不僅要具備一定的批判思維，而且還要養(yǎng)成良好的反思總結(jié)習(xí)慣；同時，深度學(xué)習(xí)強調(diào)學(xué)生要能夠獲得高水平發(fā)展，這就意味著要強化學(xué)生的實驗素養(yǎng)，使其能夠做到學(xué)以致用、舉一反三.不僅要讓學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)，而且還要強化學(xué)生的實驗素養(yǎng)，最直接、最有效的方式就是讓學(xué)生設(shè)計簡單的實驗［4］.

例如 要求用礦泉水瓶、小刀、水演示超重和失重現(xiàn)象，并寫出實驗報告；又例如，要求學(xué)生用2個剛性小球的斜碰碰撞，驗證動量守恒.學(xué)生可以選用平拋運動碰撞組合演示儀器，教師講解使用方法.該實驗并不是為了應(yīng)對高考，而是為了強化學(xué)生實驗素養(yǎng)，幫助學(xué)生拓展高中知識，為培養(yǎng)高級型人才奠定一定的基礎(chǔ).依據(jù)教師示范同一直線上2個物體發(fā)生正碰驗證動量守恒定律，啟發(fā)學(xué)生可以調(diào)整裝置，讓被碰小球中心和水平軌道末端連線成一角度，利用平拋運動規(guī)律巧妙求出斜碰后兩個小球的速度，再作矢量合成圖求出總動量，進而比較作用前總動量，得出動量守恒的結(jié)論，最后要寫出實驗報告.實驗操作要領(lǐng)：（1）要保證運動小球剛離開水平軌道末端就要碰上靜止的小球，同時運動小球質(zhì)量大于靜止小球的質(zhì)量；（2）運動小球要自軌道同一高度下滑；（3）軌道直線部分要與水平面平行；（4）小球選鋼球或玻璃球.

此外，還要對學(xué)生所設(shè)計的簡單實驗進行評價，結(jié)合深度學(xué)習(xí)理念，應(yīng)該更關(guān)注的是實驗過程中學(xué)生的表現(xiàn)，持續(xù)性鼓勵他們敢于探究.至于結(jié)果，即使失敗也可以再次實驗，對于培養(yǎng)學(xué)生實驗素養(yǎng)極為有利，而且可以磨練學(xué)生的意志.

2.4 通過直觀方式促進學(xué)生深度體驗

在高中物理教學(xué)中，實驗是非常重要的組成部分，但是也是容易形式化的部分，造成這種情況的因素有很多，所以開展實驗活動會有一定的限制；同時，某些實驗存在一定的危險因素或者是難以捕捉細節(jié)，無法對實驗現(xiàn)象加深印象.因此，基于各方面的考慮，可以采用多媒體演示，讓學(xué)生通過直觀方式達到深度體驗的目標(biāo).

在實驗教學(xué)中，高中物理教師常常會利用多媒體突破難點，目的是讓學(xué)生能夠牢固掌握實驗?zāi)康摹⒃?、高考考點.例如，人的大腦記憶力隨時間慢慢變?nèi)酰梢酝ㄟ^實驗記錄視頻反復(fù)觀看.首先，用電腦和力探測器演示每個時刻作用力和反作用力的大小，這個更有全面性展示力的相互作用.其次，用電腦播放實驗教學(xué)視頻，更能補充自己教學(xué)不足的地方.比如講述機械波，可以先播放水波、海浪波動、地震震動視頻顯得更有真實感，讓學(xué)生進入科學(xué)大門之中，動人心弦，開啟智慧之門，更易學(xué)到知識.最后，借用多媒體技術(shù)展示，在高三總復(fù)習(xí)實驗時，可以先播放學(xué)生實驗視頻，喚起往日的記憶，再結(jié)合高考實驗試題講解，能夠起到事半功倍的效果.

2.5 課后落實深度互動

受高考壓力以及課程知識容量的影響，傳統(tǒng)高中物理實驗在課后通常是要求學(xué)生結(jié)合習(xí)題進行思考，這種方式雖然有一定的作用，但是無法真正讓學(xué)生受到實驗啟發(fā)，也無法深層次掌握相關(guān)知識點；同時，因為習(xí)題這種方式比較單調(diào)，也逐漸會讓學(xué)生產(chǎn)生疲憊感，會對學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生一定影響.深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生能夠產(chǎn)生學(xué)習(xí)動機，并主動積極投入到學(xué)習(xí)活動，找具有一定價值或者是自己有濃厚興趣的問題，并進行思考.課前通過深度預(yù)習(xí)能夠為課堂教學(xué)打下一定基礎(chǔ)，課后依然需要引起重視，引導(dǎo)學(xué)生對課上實驗設(shè)計、操作步驟、誤差等方面進行回顧與分析，不僅能夠讓學(xué)生發(fā)展到高階思維，而且可以對知識點有更深的印象；同時，實驗探究能力、實驗思維水平等均會得到明顯提升［5］.

例如 在教學(xué)“牛頓第三定律”相關(guān)知識時，課堂上通過實驗研究物體對物體作用，從而發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律.實驗器材包括：一對彈簧秤，氣墊導(dǎo)軌和兩個帶有彈簧滑塊，起電機和兩個有支架驗電小球，兩塊有彈性的泡沫塑料，兩塊強磁體，兩個小鉛體.首先，用器材展示彈力作用、摩擦力作用、帶電體的作用、磁體的作用、引力作用，啟發(fā)學(xué)生得到結(jié)論，板書力的作用是相互的.其次，用一對彈簧秤演示作用力和反作用力的大小和方向，類推其他力的作用也有共同規(guī)律.然后，用器材再展示作用力變化與反作用力的變化，讓學(xué)生得出同時性.最后，教師進行總結(jié)，讓學(xué)生明白實驗研究是我們學(xué)好物理最重要的方法，即研究實驗法.

課后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生組成學(xué)習(xí)互助小組，利用小組同伴效應(yīng)，鼓勵小組成員之間互幫互助，例如，對實驗中的實驗器材、實驗方案、實驗步驟、實驗中出現(xiàn)的誤差現(xiàn)象等進行討論，如果覺得有疑問的地方，大家可以結(jié)合課堂實驗的細節(jié)進行分析與驗證，可能會挖掘出一些具有挑戰(zhàn)性的問題，并圍繞這個問題繼續(xù)深入討論與實驗，這樣才有可能達到深度學(xué)習(xí)的目標(biāo).在小組互助的過程中，學(xué)生能夠經(jīng)歷深度再學(xué)習(xí)以及再認知，特別是小組成員中所帶來的積極思考會形成很好的正面效應(yīng).

例如 課堂實驗中“用器材展示作用力變化與反作用力的變化，讓學(xué)生得出同時性”，有的學(xué)生想出用彈簧測力計（兩個）、白紙、刻度尺做實驗，有的學(xué)生質(zhì)疑，通過辯論之后，大家一起做實驗：左邊同學(xué)不動，右邊同學(xué)用手拉彈簧，觀察兩個彈簧測力計示數(shù)變化情況.如此一來，學(xué)生就真正參與了再深度學(xué)習(xí)、再思考、再認知的過程，不僅獲得物理實驗的知識與技能，還有成就感、愉悅感［6］.

3 結(jié)語

綜上所述，深度學(xué)習(xí)理念為高中物理實驗教學(xué)的改革指明方向.高中物理教師應(yīng)該認清其概念、特點以及重要性，通過課前落實深度預(yù)習(xí)、強化學(xué)生動手實踐能力、強化學(xué)生實驗素養(yǎng)、促進學(xué)生深度體驗、課后落實深度互動等策略，讓學(xué)生能夠成為實驗的主體，從淺層學(xué)習(xí)朝著深度學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，從而掌握實驗知識與實驗技能，使其能夠靈活應(yīng)用解決實際問題.

參考文獻：

［1］劉玲.指向深度學(xué)習(xí)的高中物理實驗教學(xué)策略——以“探究影響感應(yīng)電動勢大小的因素”教學(xué)為例［J］.物理通報，2021（11）：35-37.

［2］王哲明.高中物理實驗教學(xué)困境的原因分析及對策探討［J］.試題與研究，2021（17）：43-44.

［3］劉旭，于偉平.高中物理實驗課程建設(shè)的思考與實踐［J］.遼寧教育，2021（13）：53-55.

［4］藍善峰.高中物理實驗教學(xué)中學(xué)生自主探究的思考［J］.高考，2021（16）：57-58.

［5］華樺.指向深度學(xué)習(xí)——高中物理開展對話教學(xué)的策略研究［J］.第二課堂（D），2021（05）：35-36.

［6］周巖.優(yōu)化物理實驗促進深度學(xué)習(xí)［J］.數(shù)理化解題研究，2021（12）：68-69.