深度学习背景下高中物理探究实验教学策略

景爱兵

《普通高中物理课程标准（2017年版）》中明确了“物理学科素养”这一教学目标。教师要围绕核心素养，引导学生参与实验探究，体现学生的主体性，使其以知识建构者、探究者的身份主动学习、主动探究，最终在知识建构的过程中触摸物理知识的本质，拓展自身的思维，并逐渐形成物理探究能力和优秀品格。探究实验是打开学生思维大门的钥匙，也是引导学生深入学习的载体，面对培养物理学科素养的要求，唯有转变传统的实验教学模式，指向深度学习，设计易于学生参与的探究性实验，引导学生深层次理解物理规律，才能促进学生高阶思维的发展，真正实现学生的全面发展。

一、深度学习视域下高中物理实验教学现状

虽然新课程推动了高中物理实践教学的发展，教师对以往的实验内容和形式进行了一定的改进，但是依然存在诸多弊端：首先，学生参与实验的程度低。鉴于实验的特点以及新课程下实验所承担的育人价值，教师应积极挖掘实验的价值，通过构建实验任务，鼓励学生自主设计和探究，并能够对实验中的异常进行质疑，通过实验弄清知识的来龙去脉，才能真正达到预期的目标。然而，当前高中物理实验课堂依然比较呆板，背实验代替做实验的现象束缚了学生的主动性。学生参与实验的程度低，难以真正从中获得成长和发展。其次，实验教学模式有待创新。物理实验涉及内容广泛、承担育人任务，教师唯有科学设计实验教学模式，给学生自主发挥的空间，才有利于发挥实验价值。但是，教师并未从学生的角度进行实验教学的考量，选择的教学手段具有一定的滞后性，不能够引导学生进行深度学习。最后，重视程度不够。新课程改革虽然赋予了物理实验的育人价值，但实验调查反馈的数据显示，实验并未受到应有的重视，通过课堂传授模式解决物理重难点是教师教学的重点。教师常常认为实验可有可无，因此无法从课时上保障物理实验教学，甚至牺牲实验课时，用于物理习题教学。长此以往，不仅物理教学效果得不到提升，还容易使学生陷入疲惫的机械记忆中，不利于学生素养的培养[1]。

二、深度学习与高中物理实验教学

教育家布鲁姆在研究中将认知领域的教育目标进行了层次划分，即记忆、理解、应用、分析、综合、评价。从认知水平上来说，记忆和理解属于一种低认知水平。学生在记忆和理解的过程中，思维活动处于低阶阶段中。这种学习方式属于浅层的学习，在以往的学习中占据主要地位。而应用、分析、综合和评价活动则属于高认知水平。学生在这一阶段的学习中，需要对学习材料进行加工、迁移和应用。在这一过程中，必须有高阶思维参与其中，所对应的学习模式则属于深度学习。可以说，深度学习与浅层学习相对立，不再是固定、被动的学习，而是以发展高阶思维为目标，尊重学生在课堂上的主体地位，使其以知识探究者的身份，以自主或者团队作为载体，在原有的知识结构上建构新知识，在批判中理解新知识，在思考和探究中促进知识的迁移和应用，最终实现学生的全面发展、长远发展。

可以说，深度学习彻底将学生从“教师灌输、学生被动接受”的模式下解放出来，呈现出鲜明的特征。

其一，从学习方式上来说，深度学习属于一种主动式的学习。传统学习模式下，学生始终处于被动的状态，其思维模式类似于“来料加工”，对知识的学习和掌握仅限于表层。而在深度学习下，学生学习状态发生转变，在强烈学习动机的驱使下，主动围绕问题进行思考和探究。

其二，从学习过程上来说，深度学习更加关注知识的内在联系以及拓展和延伸。傳统学习模式中，仅限于“就事论事”，学生学习的知识成点状分布，各个知识点就像是大海中的“孤岛”，互相之间没有联系。学生不能从整体上把握物理知识，影响了深入学习。深度学习下，学生在学习中经过深度思考，在以往旧知识基础上建构新知识，并运用各种工具对新知识进行加工，并使其成为一个互相关联的整体。这种情况下，学生的学习视野也不再局限于教材中，密切关注教材内外知识的联系。

其三，从学习情感上来说，深度学习强调了学生的获得感、参与感。深度学习契合了现代建构主义理论，更加关注学生在学习中的满足感、获得感。学生在深度学习中，围绕富有挑战性的任务进行思考、主动学习、解决问题，更容易激发学生的学习兴趣，也容易产生自我实现的满足感，最终在这种积极学习情感的助力下，使学习朝着良性的方向发展。

鉴于深度学习的内涵以及新课程标准下物理实验教学要求，教师唯有摒除传统实验教学模式，采取新的视角，重新设计实验教学方案，才能真正提升高中物理实验教学的质量[2]。

三、深度学习视域下高中物理实验教学优化策略

（一）基于深度学习制订学习目标

实验教学目标明确了实验教学的方向。在深度学习视域下，教师要重新审视实验教学内容，构建引导学生深度学习的实验目标。一方面，在正式确立实验室学习目标之前，不仅要从整体上把握内容，还应加强高中物理学科素养的研究，聚焦“物理观念、科学思维、实验探究、科学态度和责任”设计实验教学目标，使学生在实验教学目标的指引下，通过学习和探究实现自身的全面发展；另一方面，鉴于深度学习的内涵，教师还应掌握学生的基本情况，制订与学生物理探究能力相一致的目标，这样才能够激励学生探究，实现深度学习的目的。在深度学习目标的指引下，学生以知识探究者和建构者的身份，在实验探究学习的过程中触摸物理知识的本质，提升自身的思维能力等，培养和发展物理核心素养。

以“探究加速度与力、质量的关系”为例，为了真正落实深度学习理念，教师可按照上述的方式和原则对教学目标进行重新设定：（1）明确物理问题定量研究方法，控制变量法，理解三个物理量的定性关系（理解层次）；（2）在实验中体验科学探究过程，能够结合所学知识自主设计实验方案、操作实验、真实记录实验数据（创造层次）；（3）通过数据分析，归纳三个物理量的定性关系，转变前概念，并得出加速度和力、质量遵循的一般规律，并在实验操作中体会其中蕴含的科学思维方式（分析层次）；（4）能够灵活运用三个物理量的定性关系，对生活中常见的现象和问题进行解释（应用层次）；（5）对学生的实验过程展开评价，在实验学习中逐渐形成科学观念，体会物理规律的简洁美（评价层次）。如此设计，使得物理实验教学目标不再局限于知识层次中，也不再单纯地为了应付考试，而是指向学生的发展，使其在物理实验探究的过程中获得长远发展、全面发展的能力和品质[3]。

（二）基于深度学习创设实验探究情境

鉴于深度学习的内涵，教师应以实验为载体，通过情境激活学生的思维，让学生高效地参与探究，并在实验操作中获得成就感和满足感。而要达到这一目标，高中物理教师唯有转变传统的实验教学模式，基于深度实验学习模式深耕真实情境，结合物理教材内容选取合适的素材，创设实验探究情境，激发学生的好奇心，并在兴趣的驱使下，结合已有的知识结构和前概念，发现问题、进行猜想、探究解答等，逐步在情境中深入探究。

以“向心力”为例，基于深度学习的内涵，教师在开展实验教学之前，就为学生设计了一个探究情境：在火车站采访铁路工程师，由铁路工程师将火车质量、转弯半径等数据进行了详细介绍。之后，教师又给学生设计了相关问题，引导学生思考：为了保障火车转弯时的安全，请根据所学的知识，对火车轨道转弯时的倾角进行设计，并据此对速度和轨道倾角的关系进行解释。在这一实验教学中，物理教师通过实验视频为学生创设了一个客观而现实的情境，唤醒了学生的实验参与程度，让学生结合已有的生活经验或是物理知识，对实验内容进行思考、计算、讨论，设计探究方案。如此，既能发挥探究实验的价值，激励学生深入学习，也能促使学生在主动参与和探究中提升自身的物理综合素养。

（三）基于深度任务培养学生的高阶思维能力

传统的高中物理探究实验中，学生的自主性较弱，基本按照教师的要求或是教材的步骤进行，即学生在探究实验中缺乏应有的思维活动，实验收获并不大。这样的实验学习始终处于浅层阶段，学生仅仅记住了实验的结果，难以从中获得自身的全面发展。而在深度学习视域下，唯有转变传统的实验教学模式，通过“创设问题情境、提出挑战性的实验任务—设计实验方案—探究实验—思考汇报—反思总结”等流程，才能使学生在探究任务的引领下完成对实验的深度学习。

例如，在“动量定理”深度实验教学中，就遵循了这一流程，教师结合实验内容给学生提供了鸡蛋、胶带、纸带、木筷等物品，并为学生设计了“保护鸡蛋”的任务，指导学生将鸡蛋从某一个高度释放，使其自由下落。在这一过程中，学生运用教师提供的工具对下落的鸡蛋进行保护，使其能够完整落地。接着，教师将学生分组，引导学生以小组为载体，结合前概念和已有的知识进行思考和交流，围绕“保护鸡蛋”设计实验方案，并思考是什么原因导致鸡蛋完好无缺。学生结合实验分析，通过理论推导，结合教师的引导，逐渐得出动量定理的表达式。如此，学生在实验任务的引领下，通过自主设计实验方案，开展实验探究、总结和归纳等，真正实现了对物理实验的深度学习，高效达成了物理核心素养下的教学目标[4]。

（四）基于深度学习实施开放性物理实验

深度学习视域下，实验教学不再束缚在教材的实验内容和步骤中，教师可以围绕物理核心知识实施开放性的探究实验，放飞学生的思维，让学生的观点和思想能够在开放性实验中大放光彩，加深学生对实验的理解，促进学生的个性化探究。鉴于此，教师要秉承科学性、开放性原则，科学设计探究任务，让学生自选角度和思路进行探究实验活动。一方面，提高学生的实验设计和实施能力。教师为学生构建有意义的物理任务或是问题，让学生依据所学知识自主开展探究实验活动，并从实验中得出结论。

以“玻璃折射率测定”为例，教材中只给出了运用“标准玻璃砖进行测定”的实验方式，但这种实验模式虽然得到了实验结果，但实验器材限制了学生的探究范围。鉴于此，教师为学生讲述基本原理之后，就引导学生将标准玻璃砖转换为棱镜、分光光度计等，指导学生通过思考和探究，自行设计实验方案，并围绕其进行探究学习。另一方面，延伸实验。鉴于深度学习的内涵，在开放性物理实验教学中，还应积极延伸和拓展。例如，在完成“形变与弹力”实验教学之后，教师可引导学生思考生活中常见的橡皮筋、橡皮泥等形变实例，通过实验、测量和分析过程，对形变与弹力形成更深层次的认识。教师因地制宜设计开放性任务，能够让学生以自己熟悉的方式开展探究实验，促进学生的个性化发展，锻炼学生的思维能力，真正实现对物理实验的深度学习。

（五）基于深度学习模式进行反思和评价

在实验教学中，评价主要是对学生实验学习的过程、实验方案进行评价和衡量，主要對学生在实验过程中的综合情况进行评价。一方面，基于深度学习模式的探究实验评价要体现多元化。即教师转变以往只对实验结果采取等级评价，还应该关心学生的实验态度、实验思路、实验行为等方面的内容，对学生进行过程性评价，优化学生的实验思路，指导学生实验中存在的不足，旨在对学生进行全面、客观的评价。另一方面，在深度学习视域下，教师以激励性评价为主，以针对性指导为辅，注重学生个体差异，从学生的实验过程中发现学生的特长和优秀表现，给予肯定和鼓励，使学生都能够受到鼓舞，这样才能够更好地激励学生。

综上所述，深度学习视域下的物理实验教学模式，契合了生本教育理念的要求，也是培养学生物理核心素养的必然选择。鉴于此，唯有立足深度学习的内涵，遵循物理实验学习的特点，设计有效的教学目标，通过物理实验情境激活学生的探究情感，借助任务引领发展高阶思维，依托开放实验促进学生全面发展，基于深度评价增加反馈和动力，才能不断提升高中物理实验教学的有效性。

参考文献：

［1］张晓希.深度学习视域下的高中物理实验教学对策［J］.中学理科园地，2022，18（4）：16-18.

［2］沙宝平.深度学习视域下高中物理实验教学策略探究［J］.考试周刊，2022（24）：123-126.

［3］刘玲.指向深度学习的高中物理实验教学策略：以“探究影响感应电动势大小的因素”教学为例［J］.物理通报，2021（11）：35-37.

［4］候林.深度学习在高中物理实验教学中的应用研究［D］.哈尔滨：哈尔滨师范大学，2021.

（作者单位：甘肃省定西市安定区东方红中学）

编辑：常超波