指向深度学习的初中物理实验教学

2024-02-01张礼宝

数理天地(初中版) 2024年2期

张礼宝

【摘要】本文探讨初中物理实验教学中存在的困境和如何通过深度学习的方法进行改进，以大气压强教学为例.当前的实验教学中存在实验器材短缺、缺乏科学探究过程、学生长期处于浅层学习和缺少实操机会等问题.为了解决这些问题，本文提出一个基于深度学习的六步教学模式，包括创设情境、观点辩驳、重新审视、实验释疑、提取概念和学以致用.这种模式鼓励学生在实际情境中应用知识，激发学生的好奇心和探索欲望，从而提高学生的学习深度和实际应用能力.

【关键词】深度学习；初中物理；实验教学

物理实验教学一直是初中物理课程中的重要组成部分，但在实际的教学过程中，我们发现很多学生并不能从中获得深刻的学习体验.他们往往停留在表面的验证性实验上，缺乏对深层次知识的探索和理解.特别是在大气压强这样的基础知识点上，如何引导学生进行深入的学习和思考，成为每一位物理老师面临的挑战.

1 初中物理实验教学存在的困境

1.1 实验器材短缺，实验设备不齐全

实验器材的短缺和设备的不齐全成为制约实验教学深入发展的首要因素.许多初中由于资金、场地或其他各种原因，往往无法配备全套、高质量的物理实验器材.在一些条件相对较差的学校，学生们甚至很难见到标准的实验设备，更不用说进行完整的物理实验了.这种状况直接导致了学生只能通过观看教师的演示或者通过图文方式来“间接”学习实验，极大地降低了实验教学的真实性和参与感.

1.2 以验证性实验为主，缺乏科学探究过程

当前的物理实验教学方式仍然存在一种以验证性实验为主的倾向.简而言之，这种教学模式只是要求学生按照固定的步骤和方法，验证某个已知的物理定律或原理，而不是鼓励他们自己探索和发现.这种验证性实验虽然可以帮助学生直观地理解物理知识，但它并没有真正培养学生的探究精神和实践能力.

1.3 长期处于浅层学习，质疑精神不足

近年来，浅层学习的现象在初中物理教学中越来越明显.学生往往满足于仅仅记住或者理解教科书上的知识，而没有深入探究和思考.这种浅层学习的现象，不仅限制了学生的学习深度，也让学生失去了真正掌握和应用知识的能力.而在实验教学中，这种浅层学习的现象尤为明显.由于缺乏深入的实践和探究，学生们往往不能真正理解和掌握实验的内涵，仅仅停留在操作表面.

1.4 缺少实操机会，对实验的期望值锐减

在当前的初中物理实验教学中，由于各种原因，学生很少有机会真正参与和操作实验.这不仅限制了他们的实践能力，也使得他们失去了对实验的兴趣和期望.当实验教学变得机械和刻板，而不是充满趣味和探究时，学生往往会感到厌烦和失落.

缺少实操机会意味着学生无法真正体验和感受实验的乐趣和价值.长时间地观察和模仿，而没有真正的参与和实践，使得他们对实验失去了信心和期望.更为严重的是，这种缺乏实操的实验教学方式，也使得学生对物理学科产生了误解和偏见，认为它是一个枯燥和无趣的学科.

2 深度学习下物理实验教学六步教学模式

在当前初中物理实验教学面临的困境下，一个新的、結合深度学习理念的六步教学模式被提出.以大气压强教学为例，我们可以设计一个关于“饮料罐的内外压差”实验来具体演示这一模式.

2.1 创设情境

情境描述：在一个普通的下午，学生小明在喝完汽水后，突然发现他可以轻易将饮料罐压扁.他很好奇为什么饮料罐这么容易就被压扁，难道与其中的大气压强有关？

通过这个简单的日常生活中的情境，学生们可以迅速建立起对大气压强的初步认识和好奇心.情境的创设不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以帮助他们更好地理解和掌握知识.

在创设情境的阶段，教师应该尽量选择学生熟悉和感兴趣的日常生活情境，使得学生能够快速进入学习状态，并对知识产生好奇心和求知欲.同时，教师还可以根据学生的实际情况和背景，灵活调整和设计情境，确保每一个学生都能得到充分的启发和激励.

2.2 观点辩驳

在“饮料罐的内外压差”实验创设的情境之后，学生们已经对大气压强有了初步的认识.但如何确保他们真正理解并掌握这一概念呢？观点辩驳阶段是一个极好的方式，可以进一步深化学生们的理解.

当小明提出他对于饮料罐轻易被压扁的原因的想法后，教室里的观点开始分化.有的学生认为，饮料罐被压扁是因为小明施加的力量很大；有的学生则觉得，是因为罐内的液体被喝完后，大气压使得罐子被压扁；还有的学生提出，可能与饮料罐的材料脆弱有关.面对这些不同的观点，教师鼓励学生们开展一次辩论.小明和支持他的观点的同学组成一组，他们坚信大气压是主要原因.而持有其他观点的学生组成另外的小组.

在辩论开始前，每组学生都有一段时间来准备他们的论据.他们需要收集证据，设计实验或者查找资料来支持自己的观点.在辩论中，每个学生都有机会发言，提出他们的观点并回应对方的质疑.

教师在这个过程中起到引导和裁判的角色.他会指出每个观点的优点和缺点，帮助学生们更深入地理解大气压强的概念.同时，教师还会鼓励学生们提问、挑战和反思，确保他们能够从多个角度看待问题.

观点辩驳的过程不仅可以帮助学生们深化对大气压强的理解，还可以培养他们的批判性思维和沟通能力.在辩论中，学生们需要学会如何表达自己的观点，如何回应对方的质疑，以及如何基于事实和证据来构建论据.这些都是21世纪的关键能力，对学生们的未来学习和职业发展都有着至关重要的意义.

2.3 重新审视

经过激烈的观点辩驳，学生们的思路变得更加清晰，但也可能产生了一些新的疑惑和问题.这时，“重新审视”这一步骤变得尤为重要.它意味着学生们需要回到原始实验，重新观察、分析并思考，以便从一个更深入、更全面的视角来理解大气压强的概念.

在“饮料罐的内外压差”实验中，学生们决定重新进行这个实验，但这次他们会更加细致地控制实验变量，更加仔细地记录数据，更加客观地分析实验结果.

首先，他们决定使用几种不同材料和厚度的饮料罐来测试是否材料和厚度对罐子被压扁有影响.其次，他们还决定测量每次施加的力量，以此来确定力量对实验结果的影响.

在重新审视的过程中，教师鼓励学生们提出自己的假设，并基于这些假设设计实验.同时，教师还提醒学生们注意实验中可能出现的误差，以及如何控制和纠正这些误差.

经过几次实验，学生们发现，尽管饮料罐的材料和厚度对实验结果有一定的影响，但大气压强确实是导致饮料罐被压扁的主要原因.同时，他们还发现，当饮料罐内的气压低于外部大气压时，饮料罐更容易被压扁.

这一次的重新审视，不仅帮助学生们深化了对大气压强的理解，还培养了他们的实验设计、数据分析和批判性思维能力.更为重要的是，学生们在这个过程中学会了怎样对待错误和失败，怎样基于事实和证据进行思考，以及怎样与他人合作和交流.

2.4 實验释疑

在深入的学习过程中，实验释疑成了一个核心环节.对于学生来说，无论是观点辩驳还是重新审视，他们都可能会遇到一些难以解决的疑惑和问题.这时，结合实际的实验操作来解答和澄清这些疑惑，既能增强学生对知识的理解，又能培养他们的实际操作能力.

继续“饮料罐的内外压差”实验，学生们提出了一些新的疑惑.例如，为什么罐内的气压会低于外部大气压？以及，大气压的大小如何影响饮料罐被压扁的程度？

为了解答这些问题，教师决定引入一些辅助的实验设备，如气压计和真空泵.首先，使用真空泵可以帮助学生们直观地看到当饮料罐内部的气压逐渐减小时，罐子是如何逐渐被压扁的.而气压计则可以用来测量并显示饮料罐内部和外部的具体气压值，从而帮助学生们更清晰地理解大气压的作用.

在实验过程中，学生们需要按照科学方法操作，记录实验数据，分析实验结果，并与之前的观点和假设进行对比.他们不仅会发现大气压的强大作用，还会更加深入地理解大气压是如何产生的，以及它是如何影响我们日常生活中的各种现象的.教师在这个过程中起到的角色是指导和引导.他会确保学生们正确地操作实验设备，确保实验的安全和有效，同时还会鼓励学生们提出自己的观点，发现和解决实验中的问题.

2.5 提取概念

2.5.1 学生表述概念，教师梳理修正

在经历了前面的实验操作和讨论后，学生们对于大气压强已经有了一定的认识和理解.教师此时可以邀请学生们用自己的话来表述他们对大气压强的理解.例如，一位学生可能会说：“我认为大气压强就是空气对物体的压力.”而另一位学生则可能会提到：“大气压强与高度有关，海拔越高，大气压强越小.”

面对学生们多样化的答案，教师的任务是梳理和修正.他可以指出每个答案中的正确之处，也可以提出需要改进或者补充的地方.例如，教师可以补充说：“大气压强不仅与高度有关，还与温度和湿度等因素有关.”

2.5.2 构建知识体系，强调知识整合

提取出大气压强的概念仅仅是开始.真正的挑战是如何将这个概念融入学生已有的知识结构中，使其与之前学到的知识点形成有机连接.对于初中学生来说，他们在学习的过程中可能已经接触过与大气和压强相关的一些基础概念.例如，学生们在课堂上可能已经学习过气体是如何充满容器的，这与大气如何在地球周围形成压强是相互关联的.他们可能还了解到，山顶上的空气比海平面上的稀薄，这可以解释为什么登山者在高山上会感觉呼吸困难.

通过这样的引导和整合，学生们不仅可以更深入地理解大气压强这一概念，还可以在整个知识体系中找到它的位置，进而形成一个完整、有逻辑的知识结构.

2.6 学以致用

2.6.1 将知识运用到日常生活

大气压强这一概念在我们日常生活中有诸多应用，这为学生提供了一个宝贵的机会，使他们能够将所学与实际生活相结合.例如，为何不封口的饮料瓶在高海拔地区打开时会“嘶嘶”作响？为何橡皮泵可以吸起水或其他液体？这些现象背后都与大气压强有关.

教师可以组织一些小组活动或实地考察，让学生亲自探索并发现生活中与大气压强相关的现象.这样的亲身体验会让学生更加深刻地理解知识，并激发他们学习物理的热情.

2.6.2 跨学科的应用

除了日常生活中的应用，大气压强这一概念还与其他学科有所关联.例如，在地理学中，学生可以研究大气压强如何影响气候和天气.在生物学中，他们可以探讨高海拔地区动植物如何适应低气压的环境.教师可以与其他学科的老师合作，设计一些跨学科的项目，让学生在不同的背景下应用他们对大气压强的理解.

3 结语

物理作为一门探索自然现象的学科，其魅力在于解释和应用.通过深度学习的六步教学模式，我们不仅可以帮助学生克服传统实验教学中的困境，还可以激发他们对物理学的热爱和好奇心.让学生从实际情境中获得知识，从探索和实践中建立自己的知识体系，这是每一位物理教师的责任和使命.

参考文献：

[1]高蕊.指向深度学习的初中物理单元教学实践研究[J].现代教学，2023（Z3）：122-123.

[2]侯丽容.深度学习视角下初中物理实验教学策略[J].中学理科园地，2023，19（03）：27-29.