基于深度学习理念的初中物理实验教学研究

姜 舟

(江苏省南通西藏民族中学,江苏 南通 226001)

将深度学习理念融合到初中物理实验教学中,是新课程标准下物理课程提质增效的重要途径.物理是一门基于实验的学科,初中物理教师要将实验探究作为教学的主要内容,确保学生能够真正参与到物理实验中来,在科学探究的过程中观察实验现象,解答自己的疑惑与问题,并自主进行思考[1].初中物理教学过程中,教师应始终将学生作为学习的主体,注意让学生能够在动手操作过程中不断产生新的体验与感悟,帮助学生将理论知识应用于实际.

1 深度学习理念

深度学习理念指出学生的学习具有梯度性,能够将所学的知识实现由浅入深、由表及里地认识,不断将新知识充分融合到已有的知识体系之中,并将旧知识合理运用到新情景之中,最终更加全面、系统、深刻地掌握知识.深度学习理念指明了当今教师的教学方向以及学生的学习方向,使学生在后续的学习中能够更好地解决学习问题,同时培养批判性思维和知识迁移能力.

2 初中物理实验教学目标

实验作为初中物理教学的重要内容,旨在通过科学探究,为学生创造动手操作的机会,并将课本上抽象的物理知识应用到实际中,挖掘学生的创新潜力.教师在物理实验中创设一定的情境,进而驱动学生将问题作为导向开展更有针对性的实验,最后得出实验结论,在这个过程中极大地激发学生对于物理学科的学习热情,增强学生的创新能力与分析能力,让学生学会思考,提升学科核心素养,进一步提升初中物理课堂的教学效益,锻炼学生的逻辑思维能力,养成科学严谨的学习与生活态度,促进学生在学习物理的过程中实现深度学习.

3 深度学习下初中物理实验教学

3.1 创新实验教学

好奇心是学生学习动力的重要来源,教师可以根据教材内容,设计出具有一定创新性的物理小实验,进而激发学生的学习热情和学习积极性,加深学生对于创新的认识,在一定程度上促进学生发散思维与创新能力的培养[2].例如,在学习液体的压强时,教师可以先设计一个富有创新型的简单小实验.为每个实验小组分发一个较大的液体容器和若干个塑料手套,在容器中盛上一定量的水,让学生戴上塑料手套,并将手伸入水中,随着手的不断伸入,让学生感受水对手的影响的变化.接着,再将空矿泉水瓶的底部与侧壁都打上一定数量的孔,让学生将空矿泉水瓶竖直压入盛水的容器中,等待几秒后,将矿泉水瓶缓缓提起,观察矿泉水瓶中水的变化.通过简单有趣的实验,将压强等相关的抽象物理概念进行一定程度的具象化,为学生对于“在液体的内部,各个方向都会产生压强”以及“压强与液体的深度成正比关系”两个结论留下初步的印象.之后,再引入压强计(如图1),并围绕压强计展开对于液体的压强相关知识点进行实验验证与总结.甲、乙实验中,首先确保容器内部所储存的液体高度相同,而且甲、乙实验的液体均为水,然后让甲、乙实验的橡皮膜静止在不同深度处,乙实验的橡皮膜所处深度更深,进而让学生通过观察压强计,体会液体压强与深度的关系,得出液体压强会随着深度的增加而增加的结论.在丙、丁实验的容器中,橡皮膜在盐水中所处的深度一致,但是容器的形状不同.教师要引导学生通过对比丙、丁两个实验,明白液体的压强与容器的形状并没有关联.此外,要将乙、丙实验的橡皮膜所处液体深度调整相同,进而保证两个实验之间唯一的不同点是液体的种类,让学生观察乙、丙实验,体会液体压强与液体密度存在的正比关系.掌握各物理量关系的同时,引入物理公式,如P=ρgh,并将各物理量赋予一定的数值让学生进行计算与分析.

图1 压强计

3.2 小组实验教学

开展小组实验是教师在初中物理教学过程中重要的教学模式之一,小组实验能够提升学生的合作探究能力,全面促进学生思维的发展.在实验中体会分工与合作的价值与意义,同时通过小组竞争适当给予学生一定的压力,奖励表现最好的实验小组,进而提高学生的实验热情,提升物理实验效果.例如,在学习大气压强知识时,教师可以为小组设置多个实验内容.第一个实验内容可以设置为把矿泉水瓶盛满水,然后将玻璃杯倒扣在矿泉水瓶的瓶口处,注意保持两者之间能够紧扣,然后将矿泉水瓶与玻璃杯一起倒置,并将玻璃杯平稳的放在水平桌面上,观察此时是否有水流出瓶口.然后将矿泉水瓶稍微向上移动一段距离,记录此时矿泉水瓶内水的变化;第二个实验要求学生将热水倒满玻璃瓶,两分钟后将热水倒出,将煮熟的鸡蛋进行剥皮处理,并将鸡蛋立刻保持竖直状态放在玻璃瓶的瓶口处,之后轻按鸡蛋,确保瓶口将鸡蛋吸住,五分钟的时间内观察鸡蛋是否有变化,如果有变化,则将变化进行记录;第三个实验可以将已经封口的空塑料杯,以小组为单位进行分发,然后让学生利用吸管将杯内的空气吸出,观察并记录塑料杯的变化.小组成员要按照老师下发的实验任务,进行分工,根据实验内容难度分配人数,并为每个人安排确定的任务,实验结束后,所有小组成员要共同完成一份实验报告,并将做实验的过程通过照片记录下来,最终教师要评选出实验最快最好的小组.完成小组实验后,教师将实验结论与教材内容进行一一对应,让学生更加深刻的理解大气压强在各项实验中的作用.举例经典实验例如帕斯卡的裂桶实验(如图2),以及演示身边的例子,如吸盘上挂东西仍然不会掉落(如图3),用吸管喝水,水会上升(如图4).让学生以实验小组为单位,进行抢答,判断哪些例子与大气压强有关,哪些无关,通过举例经典与演示实验,帮助学生巩固所学知识.

图2 帕斯卡的裂桶实验图 图3 吸盘上挂东西不会掉落图

图4 吸管喝水图

3.3 问题驱动实验教学

通过演示实验,教师根据各种实验现象向学生抛出问题,通过问题不断驱动学生观察并主动思考.例如,教师可以将通电螺线管隐藏在盒子中,实现盒子吸引大头针的实验操作.根据这种看起来非常奇特的实验现象,向学生抛出问题:为什么盒子能够吸引大头针?根据以往对于生活的观察,大家认为都有什么物体可以实现吸引的效果?将电源开关断开后,继续抛出问题:为什么断开开关,盒子无法吸引大头针?通过一系列的问题,引出电与磁相关的知识,明白电流可以产生磁场的科学道理.而当学生明白通电导线周围可以产生磁场的物理规律后,教师可以进行下一项演示实验,将铁屑洒落在通电螺线管上面的木板上,让学生观察铁屑的分布情况(如图5).之后便可以根据实验现象对学生进行提问:“为什么铁屑会如此排列?”当学生明白铁屑展示的是磁场的分布情况之后,可以接着提问:同学们能否想出其它的方法,将磁场的分布显现出来?让学生了解通电螺线管的磁场分布之后,教师可以利用提问进行下一步引导:与之前所学到的条形磁体的磁场分布以及蹄形磁体的磁场分布进行对比,能够得到怎样的物理结论?将实验与问题进行结合,实现对于学生思维上的引导,帮助学生在实验中学会思考,在思考中解决问题.

图5 铁屑洒落在通电螺线管上面的木板上实验图

3.4 课外实验教学

开展课外实验教学,能够将实验融入到生活之中,有利于教师充分调动学生的学习兴趣,以实验的方式促使学生在课外巩固自己所学的知识,并将实验、课堂与生活进行有机结合[3].例如,在学习动态电路部分时,为学生提供初中物理电学实验箱以及实物连接图(如图6),要求学生完成动态电路相关知识的探究任务.让学生画出该电路对应的伏安特性曲线,并根据实物连接图画出正确的电路图,在画出的电路图中标注出电流方向以及电阻等数据.还要安排学生通过实验操作,解决老师提出的问题,问题一为移动滑动变阻器时滑片,R2接入电路的阻值如何变化?问题二为在伏安特性曲线中(如图7),电阻R1的图像是否与线段AB相交?问题三为在移动滑动变阻器的滑片时,电路消耗的总功率是如何变化的?学生在记录所观察到的实验现象的同时,也要根据课上所学到的理论知识,针对教师提出的问题进行合理的解释,不懂的可以只记录现象,教师可以根据学生提交的实验报告,了解学生不懂的知识点,并在下一节课堂上进行着重的讲解,有利于提高初中物理课堂的针对性与教学效率.除了必须要完成教师规定的电路与实验任务,也要鼓励学生积极进行思考,并将思考的问题通过自己亲手实验得出答案.课外实验的优势在于不再像课堂上的实验课一样,受课时的限制,而是可以拥有更多自由的时间进行自主探究与自主学习,进而满足学生的求知欲与探索欲,更多的自由操作空间有利于培养人才,为学生后续的成长与发展提供了良好的条件.

图6 电路实验实物连接图 图7伏安特性曲线图

综上所述,深度学习理念是符合学生思维成长的重要教育理念.基于深度学习理念的初中物理实验教学,可以帮助学生根据实验现象进行规律的总结与概念的应用,有效锻炼学生的科学思维,在一定程度上开阔学生的视野,掌握更多的物理学习技巧.深度学习理念要求学生在课堂上主动学习,因此也有助于提高学生的物理课堂参与度,使其感受到物理学习的乐趣.教师应立足深度学习理念不断优化实验教学,培养学生严谨的科学态度,提升学生的学习效率与学习质量,为学生物理水平的提升奠定基础.