把握深度学习特征，优化物理实验教学

耿健

摘要：物理学作为一门自然学科，以实验为学习基础。实验不仅作为一种物理研究方法，而且作为一种物理教学思想，一直占据初中物理教学极其重要的位置。深度学习是一种提倡主动批判，构建情境的有意义学习，揭示了对学习本质的一种认识。本文在把握深度学习与物理实验教学概念内涵、主要特征的同时，阐述在物理实验教学中深度学习理论的指导作用，并着重分析了认知理论中的建构主义、情境认知理论对物理实验教学的作用和影响。

关键词：深度学习认知理论实验教学

随着新课改的深入，各学科的教学都相应有了更高的标准和要求，都在积极进行教学改革，初中物理学科也是如此。要想实现新课标的要求，物理教学中的实验教学显得尤为重要。然而，有些实验教学局限在表象学习，没有开展深层次的学习活动。在新课改的背景下，学生最终要解决现实的复杂问题，需要在实验探究活動中通过深度整合实验信息，深度挖掘复杂原理、深度感悟内在联系，从而在问题情境中构建个人的实验探究知识体系。而如何有效协助学生解决实际问题已迫在眉睫，一种重要而又有效的教学方式和理念——深度学习在这一背景下应运而生。本文以沪科版八年级《物理》第六章第五节《影响滑动摩擦力大小的因素》为实验案例，谈一谈改进物理实验教学的发生机制和环境条件，以期能够更好地促进学生对物理知识的学习。下文在分步阐述深度学习的概念内涵以及主要特征的同时，着重从认知科学的理论角度来探讨深度学习理念对物理实验教学的指导和支持。

一、深度学习与物理实验教学的概念内涵

随着深度学习理念的推广，国内的专家学者们也逐渐加强了相关研究。深度学习的概念由黎加厚教授率先阐述，他认为深度学习是学习者在内容理解的基础上，能够主动批判地学习新知识和技能，并能够融合原有认知构建新的知识体系，或能够联系多种情境在新的问题情境中迁移运用原有的知识，将已有知识迁移运用到新的问题情境中，最终得出新的结论或解决新的问题的学习。作为一种主动批判、情境构建式的学习方式，深度学习同时能够有效地实现有意义学习。当物理中出现现象或问题时，通过操作实验，把学生疑惑的问题转变为能够理解的事实，在动手实验中，学生在解决问题的同时发现新的现象，进而超越思维提高能力，这就是初中物理实验教学。本实验中，对于身边常见的摩擦现象，学生根据自己的生活体验和感性认识，逐步认识到摩擦力的存在;通过实验知道摩擦力尤其是滑动摩擦力受到压力和接触面粗糙程度的影响。 本实验在课程标准中列为学生必做实验之一，所以老师不能仅仅在课堂上做做演示，而要创造条件，让学生自己动手操作完成。

二、深度学习核心特征在物理实验教学中的表现

主动批判、深刻理解是深度学习的核心特征。在物理实验教学中，学生应在理解实验基本原理的基础上进行批判性的学习。教师要引导学生对实验步骤或现象保持一种发散或创新的态度。教师应结合生活经验对比给出问题：“滑动摩擦力的大小可能和哪些因素有关呢？”鼓励学生独立思考和相互讨论，积极发表自己关于这个问题的“猜想和假设”。

信息相互整合是深度学习特别强调的。首先要注意不同学科知识之间、不同渠道信息之间的整合，尤其是新旧知识和信息之间学生的分类整合。实验教学开始前，学生已经学过探究弹力、重力大小影响因素的实验，教师应抓住核心实验思想，引导学生思考拉力、推力或运动方式是否会影响滑动摩擦力，结合长程两段思想，为下一章二力平衡知识做好铺垫，信息前后整合。

迁移运用是深度学习着重强调的。这就要求学生对实验原理有深刻的理解，对重要步骤有思考和感悟，最终在同类实验中将方法灵活运用，或在新的实验情境中找出不同的方法，建构新的实验方法并迁移运用。实验教学中，学生在以往生活经验的基础上，会注意到发生在相对运动的两个接触面上的摩擦力，随后引导学生积极思考，小组共同讨论，提出猜想：影响滑动摩擦力大小的因素可能有接触面粗糙程度、接触面之间的压力等，同时迁移前面的实验思想，适时强调“控制变量法”在研究多因素问题中的应用。

面向问题解决是深度学习的最终目的。让学生能够解决现实中的复杂问题是深度学习的一个重要目的。实验教学过程中，教师应要求学生尝试利用实验探究所得结论去解释生活中的实际问题，将学习的结果进行外化的表达，这正是深度学习的体现和要求。实际实验中，为什么拉动以后测力计示数会略微变小？如何才能做到匀速直线拉动？如何对实验进行改进？这些都是学生需要解决的实际问题。

三、深度学习的认知理论基础与物理实验教学

从深度学习的概念、内涵及特征来看，元认知理论、分布式认知理论、构建主义理论和情境认知理论这四个认知理论在深度学习理论的研究中有很重要的地位。本文有关深度学习对物理实验教学的指导和支持作用将分别从建构主义理论、情境认知理论两个角度探析，希望能够将单调、统一的教学方式变换为能够调动学生积极性，强化思维能力的实验课堂，更好地突出学生的主体地位。实验操作的过程中，为了让学生能够对物理概念和结论有更好的运用，应该着重培养学生实验探究和解决问题的能力。

1.建构主义理论在物理实验教学中的应用

主动的、构建的、积累的、目标导向的、批判的和反思的是构建主义者认为学习应具备的六条核心特征，典型的构建主义学习应该具备这六条特征。

物理实验学习是学生主动地构建实验探究体系的过程，反复的双向作用也发生在新旧实验研究之间。在教学过程中，教师应引发学生已有的实验认知结构与新的实际实验问题产生联系和差异，进而使原有的实验知识体系发生调整或变化，从而构建新的实验知识体系。教师应在前两节重力与弹簧弹力影响因素的探究实验基础上，引发学生思考摩擦力尤其是滑动摩擦力有哪些影响因素，感受并提出为什么用手紧按桌面难推动，按在玻璃面上容易推动等问题，随后进行实验探究，构建新的实验知识体系。

2.情境认知理论对物理实验教学的影响

把知识视为学生和学科或情境之间的联系的属性以及相互作用的产物而不是学生独自的心理表征，是情境认知理论所强调的。因此物理实验教学不仅仅是为了让学生获得一大堆事实性的规律，还要将学生置于规律产生的特定实验情境中，通过鼓励学生积极参与具体情境中的实验过程来得出结论、构建理论并解决问题。

“探究滑动摩擦力影响因素”实验中，教师通过引导学生参与改变木块对桌面的压力、接触面的粗糙程度等实验问题情境中的活动并用重新构建的知识体系解决新的实际问题，才能融合原有实验认知结构并掌握这些规律。实验教学的最终目的是在真实情境中解决复杂的实际问题，学生能够在已有的实验结论基础上构建新理论并迁移到新的实验情境中才是问题解决的关键。因此，在平时的实验教学中，如何根据情境认知理论有目的地创设实验情境来协助实验学习是教师需要思考的。

引导学生进入物理殿堂，初中物理实验教学有着不可或缺的作用。要改变传统的教学活动重心，由教授统一化的知识，转为学生主动批判、情境构建、积极在实验中寻找信息、自我理解、构建体系，深度挖掘实验知识并能有效地迁移运用来解决更多的实际情境中的真实问题。在物理实验教学的过程中深化理论知识;在课堂教学的背景下创新培养学生的知识技能、情感态度价值观;在提高物理教学质量的同时，真正培养学生的科学素养，成为学生终身受用的财富。

参考文献：

张浩，吴秀娟.深度学习的内涵及认知理论基础探析[J].中国电化教育，2012（10）.

责任编辑：黄大灿