王啟超

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

【關鍵詞】深度學習；高中物理；實驗教學

對于高中物理學科而言，實驗是基礎.在實驗過程中，學生如果長期處于被動接受知識的狀態(tài)，也就是淺層學習，看似學生經(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，學生的學習熱情會逐步降低，甚至會抵觸物理實驗.深度學習則可以改變這樣的現(xiàn)狀，將會成為促進學生全面發(fā)展以及提升學生實驗水平的助推器.

1 深度學習相關概述

1.1 概念

深度學習（又稱“深層學習”）具體指的是學生將理解作為基礎，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、認知結(jié)構之中，能夠在新問題情境之中靈活應用，從而達到解決問題的目標.

深度學習的特點體現(xiàn)在：（1）學習動機，即學生的內(nèi)部動機；（2）投入程度，即要求學生能夠全身心投入到教學活動之中；（3）記憶方式，即強調(diào)學生學會在理解的基礎上記憶；（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，即要求學生能夠做到學以致用與舉一反三；（7）學習結(jié)果，即學生獲得高水平發(fā)展；（8）評價方式，即側(cè)重持續(xù)性評價、過程性評價，不能過于關注結(jié)果性評價［1］.

1.2 高中物理實驗教學融入深度學習理念的重要性

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

2 深度學習視域下的高中物理實驗教學策略

2.1 課前落實深度預習

從深度學習特點來看，要求學生能夠產(chǎn)生學習動機、主動思考，對知識背后的關聯(lián)性進行分析，從而掌握知識，并做到學以致用、舉一反三.深度學習不局限于課堂，應該從預習環(huán)節(jié)就實施，學生如果能夠達到深度預習，那么其學習質(zhì)量必然會大于普通學習者.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)出學生題目練習多、自主思考少、自主時間少等特點，可以說，學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任務、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，難以達到靈活應用的目標.

在深度學習理念的指引下，可以要求學生在課前落實深度預習，這與傳統(tǒng)預習模式不同.傳統(tǒng)預習模式通常是讓學生簡單了解、抄寫實驗報告；而深度預習一般是由教師設計與實驗有關的問題，并通過環(huán)環(huán)相扣的問題引導學生對將要學習的實驗進行分析，并鼓勵學生了解實驗原理、嘗試初步設計實驗步驟等，整個過程由學生自主開展.通過深度預習，部分學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想，又或者是提出一些合理的假設，使其能夠形成問題意識，并為課堂學習打下堅實的基礎［3］.

2.2 通過深度學習強化學生動手實踐能力

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，就需要引導學生通過所學知識進行實踐，不僅能夠調(diào)動學生的實驗興致，而且有利于提升其實驗水平.以深度學習理念為指引設計物理實驗，讓學生能夠全身心參與到實驗之中，讓學生大膽思想、勤于動手，將會獲得更多意想不到的效果.其中，開放性實驗教學更容易促進學生動手動腦，讓學生能夠通過實踐獲得真理.

例如 在教學“牛頓第三定律”相關知識時，教師可以為學生設計一個開發(fā)性實驗教學.首先，確定課堂地點，例如，學校廣場、無桌子的實驗室等.其次，在課前讓學生通過深度預習大致了解實驗相關知識之后，準備好滑板、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，戴上頭盔之后與學生進行拔河，讓學生拉動老師在地面上滑行運動，同樣要求學生不能用力過大.最后，經(jīng)過動手實踐、師生互動，學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生的真切感受，所以學生對知識的印象很深刻，有利于培養(yǎng)學生利用所學知識解決實際問題的能力.

2.3 依托深度學習強化學生實驗素養(yǎng)

深度學習強調(diào)讓學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)習慣；同時，深度學習強調(diào)學生要能夠獲得高水平發(fā)展，這就意味著要強化學生的實驗素養(yǎng)，使其能夠做到學以致用、舉一反三.不僅要讓學生實現(xiàn)深度學習的目標，而且還要強化學生的實驗素養(yǎng)，最直接、最有效的方式就是讓學生設計簡單的實驗［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，要求學生用2個剛性小球的斜碰碰撞，驗證動量守恒.學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對高考，而是為了強化學生實驗素養(yǎng)，幫助學生拓展高中知識，為培養(yǎng)高級型人才奠定一定的基礎.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：（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，還要對學生所設計的簡單實驗進行評價，結(jié)合深度學習理念，應該更關注的是實驗過程中學生的表現(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)學生實驗素養(yǎng)極為有利，而且可以磨練學生的意志.

2.4 通過直觀方式促進學生深度體驗

在高中物理教學中，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，讓學生通過直觀方式達到深度體驗的目標.

在實驗教學中，高中物理教師常常會利用多媒體突破難點，目的是讓學生能夠牢固掌握實驗目的、原理、高考考點.例如，人的大腦記憶力隨時間慢慢變?nèi)?，可以通過實驗記錄視頻反復觀看.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視頻，更能補充自己教學不足的地方.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，讓學生進入科學大門之中，動人心弦，開啟智慧之門，更易學到知識.最后，借用多媒體技術展示，在高三總復習實驗時，可以先播放學生實驗視頻，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生結(jié)合習題進行思考，這種方式雖然有一定的作用，但是無法真正讓學生受到實驗啟發(fā)，也無法深層次掌握相關知識點；同時，因為習題這種方式比較單調(diào)，也逐漸會讓學生產(chǎn)生疲憊感，會對學習效果產(chǎn)生一定影響.深度學習要求學生能夠產(chǎn)生學習動機，并主動積極投入到學習活動，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.課前通過深度預習能夠為課堂教學打下一定基礎，課后依然需要引起重視，引導學生對課上實驗設計、操作步驟、誤差等方面進行回顧與分析，不僅能夠讓學生發(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“牛頓第三定律”相關知識時，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，讓學生得出同時性.最后，教師進行總結(jié)，讓學生明白實驗研究是我們學好物理最重要的方法，即研究實驗法.

課后，教師可以引導學生組成學習互助小組，利用小組同伴效應，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習的目標.在小組互助的過程中，學生能夠經(jīng)歷深度再學習以及再認知，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.

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，讓學生得出同時性”，有的學生想出用彈簧測力計（兩個）、白紙、刻度尺做實驗，有的學生質(zhì)疑，通過辯論之后，大家一起做實驗：左邊同學不動，右邊同學用手拉彈簧，觀察兩個彈簧測力計示數(shù)變化情況.如此一來，學生就真正參與了再深度學習、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，深度學習理念為高中物理實驗教學的改革指明方向.高中物理教師應該認清其概念、特點以及重要性，通過課前落實深度預習、強化學生動手實踐能力、強化學生實驗素養(yǎng)、促進學生深度體驗、課后落實深度互動等策略，讓學生能夠成為實驗的主體，從淺層學習朝著深度學習轉(zhuǎn)變，從而掌握實驗知識與實驗技能，使其能夠靈活應用解決實際問題.

參考文獻：

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

［2］王哲明.高中物理實驗教學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.高中物理實驗教學中學生自主探究的思考［J］.高考，2021（16）：57-58.

［5］華樺.指向深度學習——高中物理開展對話教學的策略研究［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習［J］.數(shù)理化解題研究，2021（12）：68-69.