基于学生深度学习的对比实验探索

许光曙

摘 要：物理实验是物理教学不可或缺的环节，合理利用好对比实验，能较好的突破实验难点，激发学生的积极思维，引导学生进行深度学习。

关键词：对比；实验；深度学习

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2017）23-031-1

物理实验教学中，对比实验的方式通常被教师采用。对比就是将相近、相关的事物或现象放在一起，对照着进行观察，通过异中求同或同中求异的比较，突出事物或现象的本质特征，使事物的性质、状态或特征更鲜明突出，便于理解和巩固。而“对比实验”就是将“对比”和“实验”这两种认识事物的方法有机结合在一起，通过实验进行对比，或用对比的方法进行实验，帮助学生更好地建立正确的物理概念、理解和掌握物理规律，引发学生深度学习。

一、对实验现象产生质疑时，对比实验助推学生深度学习

课堂实验教学中，学生有时对实验现象会提出疑问，或者对现象的解释产生怀疑，一般情况下，教师往往想自圆其说，但是又很难说服学生，于是草草收场。但是，如果不及时消除这种疑虑，不仅失去了实验的可信度，不利于学生在本节课上对后续知识的学习，更违背了物理学科素养的宗旨。如在用实验演示大气压是否存在时，“覆杯实验”是教师常用的一个实验：在一次性纸杯中装满水，用硬纸板盖住杯口，倒置过来发现硬纸板不掉下来，水也不从杯中流出。教师解释说硬纸板不掉下来是因为大气压强的作用。可是有学生认为，纸板不掉下来是因为水粘住了纸板的缘故。显然，学生对老师的解释产生了怀疑，引起了认知冲突和思维障碍。

这种情况下，教师若坚持自己的结论，并把结果强加给学生，就不能激发学生的思维积极性，思维的涟漪瞬间消失，此时，我们可以做一个对比性的实验：在将杯口倒置过来之后，用大头针在纸杯的底部或侧壁上扎个洞，就会发现硬纸板和水立即掉下来。这时，学生才会确信硬纸板和水不掉下来并非是水粘住了纸板，而是大气压强作用的结果，学生的思维向纵深推进了一层。

二、认识实验现象的本质时，对比实验强化学生深度学习

在《升华和凝华》一节的教学中，教师将学生分成若干小组，用干冰来探究升华现象：将一小块干冰放在干燥的量筒内，让学生观察量筒内壁和外壁有什么现象，听听看有什么声音，手摸感受一下温度的变化，并做好记录向全班同学交流。这个实验中，干冰的升华其实质是没有进过熔化的过程，固态的干冰慢慢变小，直接变成了二氧化碳气体，而且量筒的外壁逐漸形成一层霜，表明升华吸热导致周围温度迅速降低。

如何揭示这个实验的本质，此时应该用对比实验效果十分明显。我们可以用另一只相同的量筒，里面放置一小块冰块，同时，在两只量筒的口上分别套上一只气球，实验中，学生可以观察到，干冰升华的量筒上的气球在慢慢变大，相当于在给气球吹起，而冰块熔化的量筒上的气球基本没有什么变化，从而揭示了升华现象的本质，突出了思维的严谨性和科学性，强化了学习的深度。

三、新建物理概念时，对比实验促进学生深度学习

每一章节的开始往往要引入一个新的物理量，通常要通过问题或现象来引发学生的认知冲突，以建立物理概念的首因效应。如在速度的教学中，通过观看运动员百米赛跑录像片，引导学生比较运动员的前后位置，即相同的时间比路程，等到终点结束后让学生比较所用时间的多少，即相同的路程比时间。通过两次的比较从而建立速度的基本概念。让学生觉得顺其自然的同时，也让生活走向物理。

又如，引入“比热”的概念时，可以取两只相同的空易拉罐，分别装上质量相同的水和沙，用相同的酒精灯加热，并分别用同样的温度计进行测量，比较加热相同的时间后观察各自温度升高了多少，得出“质量相同的不同物质，升高或降低的温度相同，吸收的热量不同。”的认识，进而建立“比热”的确切概念。此外，关于“热值”的概念的引出，教材中的“做一做”中为教师提供了一个很好的对比实验：用天平分别测量出来质量均为10g的酒精和碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中，分别点燃它们，给装有相同质量水（约200g）的两个相同烧杯加热，直至酒精和纸片完全燃烧，然后记下两温度计示数的变化情况。根据实验的结论显然得出“质量相同的不同燃料完全燃烧所放出的热量一般不同”，进而得出热值的概念。

此外，在引入压强的概念时，学生用两食指分别挤压一支铅笔的笔尖和尾部，让学生体验指头疼痛的感觉和比较指头上凹陷的深度，再得出压力一定时，受力面积越小作用效果越明显，即压强越大。

四、探究影响物理量的诸多因素时，对比实验优化学生深度学习

物理量概念得出后，离不开定性或定量的分析，因此必须要探究影响物理量的可能因素，通常让学生通过猜想、设计实验、实验验证等关键环节去体验探究的乐趣。由于影响的因素可能不止一个，因此用“控制变量”的对比实验可以更好的观察实验现象，比较结果。如探究“电热器产生的热量可能与哪些因素有关”时，将导线把学生电源、滑动变阻器、电流表、两只电阻圈、开关等元件串联起来，再将火柴棒分别插入电阻圈中，观察比较哪只电阻圈中的火柴先被点燃，以及改变电路中的电流等因素探究得出焦耳定律的定性规律。

此外，在探究影响液体蒸发的因素、导体电阻大小的因素、影响音调的因素、物体动能和重力势能的因素等等的许多实验中，对比方法同样可以有很好的效果。

精心设计对比实验，有利于创设思维的台阶，分化教学中的难点和疑点，逐步突破思维障碍，让学生感受到，上物理课不再是抽象、迷糊、听概念、记公式、做习题等乏味的行为，可以帮助训练学生思维的灵活性、发散性和创造性，促进学生的深度学习。endprint