在初中物理课堂中促进学生深度学习的策略

熊剑敏

摘   要：随着课堂教学改革的不断深入，传统的浅层学习已经不能满足知识时代学习的需要。深度学习强调学生主动地建构知识，批判性的学习，運用知识进行创新。在物理课堂中利用自主探究实验、以问题驱动学生解决实际问题，发展高阶思维能力，在项目式学习中实现知识迁移，以及合理使用教学软件和数字传感器等，都可以促进学生的深度学习，发展学生核心素养。

关键词：深度学习;核心素养;自主创新实验;教学策略

深度学习与传统的接受式学习方式相比较，它更加强调学生主动地建构知识，批判性的学习，要求学生在理解的基础上，将已有的知识迁移到新的情境中，解决实际问题。它能帮助学生形成积极的学习态度，提升批判性的思维和问题解决的能力，进而学会学习。笔者根据深度学习的特征，结合自身教学实践，就如何在初中物理课堂教学中促进学生深度学习提出一些探讨。

1  利用自主探究实验促进学生深度学习

1.1  创设科学探究的情境

物理学科以实验为基础，科学探究能力是物理学科素养的重要内容之一，为学生创设自主探究的情境，可以促进学生深度学习。

如，在探究“阿基米德原理”实验中，学生要猜想到F浮可能和G排大小有关，才能将实验深入探究下去，怎样才能引导学生进行这样的一个猜想呢？此时可以设计一个如图1所示的演示实验情境：在弹簧测力计的挂钩上挂一重物，读出弹簧测力计的示数后，将重物缓慢地放入一个装满水的溢水杯中，让学生观察弹簧测力计的示数变化和溢出的水量变化情况并分析：

学生在这种情境下自然会联想到：重物在水中所受浮力F浮的大小是否和排出的水的重力G排有一定的关系呢？探究活动就自然而然地开展了。

实验中多创设这样的情境，可以让学生不由自主地产生联想，将知识进行关联，减少未知因素对探究题材的影响，将教师的引导探究活动自然地过渡到学生自主探究。

又如，在探究“电阻的大小和哪些因素有关”时，学生的猜想可能五花八门，如果教师在引入电阻概念时，创设一个有导向性的演示实验，如图2所示：将一个小灯泡（靠钨丝导电）接入电路中，闭合电路，读出电流表的示数，然后断开开关，将小灯泡用镍铬合金丝代替，再次读出电流表的示数，并进行对比，引出“电阻是导体对电流的阻碍作用”的概念。那么在猜想“电阻的大小和什么因素有关”环节，学生由于前面演示实验中最直观的感受是灯泡的灯丝和镍铬合金丝的材料、粗细、长短不一样，导致电流表的示数不同，自然联想到影响导体电阻大小的因素可能有“材料、长度、横截面积”等因素，探究活动就在老师设置的情境下顺利地展开了。

1.2  以问题驱动促进学生深入探究

深度学习是学习者为了真正理解而进行的学习，通常表现为对知识的批判性理解，强调知识的联结和逻辑过程。在自主探究实验中，如果用具有逻辑联系的问题串来驱动，让学生在问题的驱动下进行探究，学习过程更加自主和有成就感。

如，在“阿基米德原理”探究实验中，学生猜想F浮和G排可能有关后，用以下几个问题驱动的方式使探究更加深入。

问题1.为了得到F浮和G排是否有关，实验中需要测量哪些物理量？用什么仪器测量？如何测量？

问题2.记录实验数据需要设计一个表格，你准备如何制作这个记录数据的表格呢？

问题3.如果利用以上实验器材想研究F浮和深度h的关系，如何操作？

问题4.在水中悬浮和下沉的物体，你怎样得到F浮和G排的关系？

实验后的评估环节采用以下问题：

问题5.个别实验组得到的实验结论和大部分组得到的结论不一样，你认为他们可能在哪些环节产生这些不同？

问题6.你有没有更好的实验方案或改进？

学生在问题串的驱动下，不停地积极思考、分析、改进，小组内相互分工合作，解决提出的问题，获得成功的喜悦。

2  在解决实际问题中，发展高阶思维能力推进深度学习

深度学习注重实践应用，创设真实的问题情境，让学生应用所学物理知识解决生产、生活中的问题，既可增强解决实际问题的能力，又可以让学生在学习物理知识的同时，充分调动学生积极的情感，培养其猜想、动手操作、分析等综合能力[ 1 ]。

高阶思维是发生在较高认知水平层次上的心智活动，也是关系到学生发展的关键能力。主要包括创新能力、问题解决能力、批判性思维能力等。借助高阶思维可将零碎的知识整理归类、关联、系统化，组织成一个整合的知识体系，形成一种抽象的思维结构，发展学生的科学思维能力。培养高阶思维能力需要借助“高阶”的问题和学习任务，让学生在批判、反思中学习[ 1 ]。

如“电路故障分析”，这是初中学生学习电学的难点。由于故障的多样性，在不同电路中故障现象、原理也不相同，需要学生综合分析问题的能力较高。在复习课中，教师可以预先给每个实验小组设置不同的真实电路故障，可以在小灯泡的底部用一根导线故意将灯泡短路，也可以用烧坏的灯泡让电路形成开路，再将电流表和用电器串联，电压表和用电器并联。引导学生以“观察故障现象”“判断故障类型”“明确故障位置”“分析故障原因”“排除故障方法”为流程，自主地排除电路故障，并让学生分享解决问题的思路。这种基于情境下问题解决能力培养的课堂设计，可以改变学生被动灌输的学习方式，学生在课堂中主动探究、积极探索，分析、推理、反思到最后问题得到解决，对教材的这种处理，有利于学生深度学习和高阶思维的培养。学生通过动手实践，又有理论分析，可以实现从感性到理性的升华。

3  项目式学习中，利用知识迁移，导向深度学习

项目式学习是教师依据课程标准，对教材内容进行整合，综合考虑学生的知识、能力和经验，围绕挑战性的学习主题提出问题，学生运用已有知识经验深度参与探究，精心设计作品展示探究成果，最终达到提高学生学科核心素养的目的[ 2 ]。项目式学习强调“制造出某种作品”作为项目研究成果。

知识迁移是将所学知识应用到新的情境、解决新问题时所体现出的能力，是引导学生发现问题、分析问题和解决问题的良好措施，是促进学生思维能力发展的有效途径、培养学生创新思维的必要手段[ 2 ]。

如，利用吸管、胡萝卜、水杯或酒瓶等器材制作一样乐器。

在这个项目式学习任务中，学生要以制作出一种乐器作为项目研究成果，在这过程中，学生必需掌握“如何利用这些器材发声？”“音调和什么因素有关？”“如何改变器材的音调？”等物理知识，还需要了解音乐知识：各种音阶的声音发声频率范围是多少？不同的乐器同一音阶是否频率相同？演奏时的技巧有哪些？在项目式学习过程中，各组成员需要先掌握一定的综合理论知识，学生可以通过已有的知识经验和查资料获得，利用知识迁移进行创新制作。

项目式学习在探究过程中，各组员之间相互合作，以胡萝卜制作乐器为例：在探究目标计划好以后，各小组成员围绕该项目的核心问题进行讨论，设计活动方案，实施验证。“在胡萝卜上沿什么方向挖孔？横向挖还是竖向挖？”“孔的大小，深度分别是多少？”“孔挖好后，用什么软件来验证每个音阶的准确性？”等問题都是相互合作下完成的。将含有各个音阶的胡萝卜美观组合起来，制成乐器后，由有专业知识的学生用此乐器演奏一首歌曲。由于这种学习方式不是模仿，是对知识迁移的创新性应用，对学生来说是具有挑战性的，所以在探究过程中，很可能会遇到不顺利的情况，使探究受阻，这时候需要对原来的方案进行批判、反思，重新调整方案，直到问题解决。教师可以把教学目标和项目活动联系起来，评估学生在此活动中知识、概念的掌握情况和体现出的能力、创造力的发展状况。

项目学习可以变学生由传统的被动式学习者变为主动的积极探索者，有利于调动学生学习的自主性和积极性，学习过程中根据目标创新性应用知识，解决实际问题，有利于批判思维与创新思维的培养。学生在课前通过互联网或查阅书籍了解知识、整理资料，完成项目过程中的语言表达和团队协作能力都得到很好地锻炼，项目式学习有助于发展学生核心素养的养成[ 2 ]。

4  合理使用教学软件和数字传感器，助力深度学习

在物理实验教学中，有一些不易观察、现象不明显的实验，可以借助先进的软件和数字传感器将实验现象突显出来，学生有了直观的印象，更容易进入深度学习。

如磁场的存在、磁感应线概念的引入，对学生来说比较抽象，如果借助NOBOOK等虚拟实验教学软件，可以将磁感应线形象直观地展示出来，在磁体周围放上小磁针，也能观察到小磁针在磁场中受到磁力作用后的N极和S极的指向情况，当条形磁铁在屏幕上移动时，磁感线也跟着移动，而小磁针由于在磁场中的相对位置发生变化，受到的磁力发生变化，所指的方向也发生变化。当两个磁体相互靠近时，磁场中磁感线的分布情况也栩栩如生地展现出来，如图3所示，这在传统教学仪器中，是无法做到的。

在物态变化中，关于吸热和放热的问题，对于蒸发、熔化和沸腾过程需要吸热，学生可以利用生活经验或演示实验现象分析得出，但是要判断“液化过程会放热”，他们是没有直观感受的，只能靠逆向思维去推理。如果将同样质量的100℃的热水和水蒸气分别和相同质量、初温相同的冷水混合，分别用温度传感器来测量两瓶冷水上升的温度，再将这个传感器的数据再通过数据采集器连接电脑传到屏幕，问题就解决了。学生就可以直接通过观察屏幕上装有水蒸气瓶内的水的末温较高，从而分析其它条件都相同时，装有水蒸气的瓶中“水蒸气变成水，发生液化”，导致末温更高，由此得到“水蒸气液化放热”的实验结论。数字传感器也可以用在力学和电学等实验中，一方面数据的显示使实验结果更加精准，另一方面利用数字传感器得到的图形又可以显示各物理量在实验过程中的变化趋势，将学生引向深度学习。

参考文献：

[1]任虎虎.基于核心素养的物理深度教学策略探讨[J].物理之友，2019（1）：23-25.

[2]胡红杏.项目式学习：培养学生核心素养的课堂教学活动[J].兰州大学学报：社会科学版 ， 2017（6）：165-172.