高中物理实验教学中深度学习的有效应用

冒建峰

【摘要】高中作为学生学习生涯中的一个关键时期，正处于文化知识吸收与各项能力发展的重要阶段，所学的各个科目对当前乃至未来的成长与发展来说都占据着举足轻重的地位.其中物理属于一门综合性较强的学科，由于理论知识学习起来难度较大、不易理解，教材中通常会安排有一定的实验加以辅助，不过教师需基于深度学习视角，为他们答疑解惑.本文针对高中物理实验教学中如何有效应用深度学习进行探讨，同时分享部分个人看法.

【关键词】高中物理;实验教学;深度学习

在之前的高中物理实验教学中，教师大部分时候都通过演示实验的方式带领学生学习物理概念、原理和规律，学生参与实验的机会并不多，致使教学效果不是特别理想，实验教学没有发挥出自身应有的价值与功效.随着深度学习理念的提出，高中物理教师在实验教学中要有效应用深度学习，对原有的教学模式进行优化与改进，为学生制造更多自己操作实验的契机，使其直观地感知实验内涵，探究物理问题.

1 巧妙设置相关疑问，引出实验教学主题

正所谓“学起于思，思起于疑”，只有让学生产生疑问，他们才会主动进行思考，继而全身心地参与到学习活动中，促进预期教学目标的实现.在高中物理实验教学中，要想达到深度学习的效果，教师首先可以围绕具体教学内容巧妙设置一系列相关的疑问，让学生围绕问题展开思考与讨论，对新学内容有所了解，以此营造轻松、愉悦的课堂氛围，同时引出实验教学的主题，使其在问题驱动下产生强烈的求知欲望，降低教学难度［1］.

例如 在進行“速度变化快慢的描述——加速度”教学时，教师可采用问题导入法：不一样的物体运动快慢通常不一样，只用速度大小或速度变化大小可以准确描述出物体的运动情况吗？学生简单思考后发现仅靠原有知识难以解释，这时教师利用多媒体设备播放两个视频，火车300s内速度由0增加至100km/h，汽车10s内速度由0增加至100km/h，分析：两者的速度变化情况和最终速度均相同，但是花费的时间不一样，很明显运动情况是不一样的，以此引入今天的学习内容——加速度.接着，教师设置问题：两个物体的速度变化一样，所用时间短的当然速度变化得快，假如两个物体速度变化不一样，所用时间相同，该如何比较它们速度变化快慢？引领学生得出加速度的概念，然后设疑：物体的速度大，一定加速度也大吗？物体的速度变化量大，加速度一定大吗？物体的加速度大，速度小，有这种可能吗？使学生带着问题进行实验探究，驱使他们深度学习.

2 教师加以辅助指导，共同设计完成实验

虽然高中生经过初中阶段对物理课程的学习，积累了一定量的学习经验与实践经验，不过高中物理知识同初中相比，无论是难度还是深度均有所提升，对他们的综合能力有着更高的要求，极易遇到学习障碍.在高中物理实验教学中应用深度学习时，教师需要做好辅助者、组织者与指导者的工作，指引学生围绕新学知识尝试设计实验，不过要坚持“以生为主，以师为辅”的原则，使其极力展现出个人的主体地位，最终助推他们顺利地完成实验操作［2］.

例如 在展开“牛顿第三定律”教学时，本节课主要通过实验研究相互作用下两个物体作用力与反作用力之间的关系，教师先带领学生结合教材内容学习相关的理论知识，在实验环节，使其结合相关图文信息尝试设计实验，加以引导，如：如何测出两个物体在相互作用下的作用力与反作用力？学生往往会计划在使用两根弹簧，在一根弹簧不动的情况下，让另外一根弹簧施力进行拉动，并现场演示出来.接着，教师继续围绕这一实验进行补充，当提出上述例子以后，让学生使用弹簧测力计动手设计实验，测量出物体在相互作用下作用力与反作用力的大小，为帮助他们更好地理解这一抽象性物理知识，教师可以加入传感器的使用，在电脑出呈现出相应的图像，使其直观理解作用力和反作用力之间的关系.在这样的教学模式下，既可锻炼学生的识图能力，强化动手操作能力的培养，还能让他们切实体会到物理知识的魅力所在，使其深度学习.

3 采用探究实验教学，增强学生思维训练

高中物理教学不仅是对学生初中物理知识的补充与深化，还是为接下来深入探究物理所打的基础，涉及的教学内容大部分都是对当前现有物理知识的归纳，所以以验证性实验为主.但是这类实验教学功效一般，教师需加以创新，采用探究性实验，促进深度学习的有效应用.对此，高中物理教师应积极采用探究式教学实验，取代部分验证性实验，增强对学生思维的训练，使其深入探究实验原理，以及所涉及的理论知识，促使他们深度学习［3］.

例如 在“磁场对通电导线的作用力”教学中，当学习“磁场对电流的作用”这一部分内容时，在以往的教学模式下，教师往往使用验证性实验带领学生了解磁场的存在与对电流产生的作用，导致他们在学习过程中思维受到限制，很难透彻理解与掌握这些知识点.在深度学习视角下，教师在课堂教学中应当引导学生使用自制道具的方式设计探究性实验，帮助他们得到定性结论，使其在探究中达到深度学习的状态.具体来说，教师可以与学生一起亲自动手打造一个蹄形磁铁，使其分别用铝丝、铜丝与铁丝当作通电导线，逐个进行实验，在这一过程中，他们能够通过自主操作展开探究性学习，提示学生在实验过程中认真观察不同材质导线在磁场中通电时的变化情况，使其探究出磁场对电流的作用和规律，让他们根据总结而出的规律得出定型结论.这样由验证性实验转变为探究性实验，学生在学习中参与程度更高，同时加强对他们的思维训练.

4 应用情境实验教学，学生实现深度学习

针对高中物理实验教学来说，教师可以通过展示物理现象助推学生学习物理概念、原理与规律等理论知识，在这一过程中，他们的认知流程为“现象——理论”，不过在新时代教育背景下，要对原有的教学流程进行优化与升级.这就要求高中物理教师应该以有效应用深度学习为基本导向，运用情境实验教学，利用多媒体技术及现场演示实验创设情境，引领学生在情境中深层次的分析、思考与探究相关的物理理论知识，驱使他们实现深度学习的教学目的［4］.

例如 以“向心力”教学为例，教师可采用复习导入法，先询问：为描述质点做圆周运动的快慢引入哪些物理量？满足什么样的数学关系？学生回顾线速度、角速度、周期、频率、转速等概念，说出相应的公式.然后追问：“假如质点的线速度v大小不变，这种运动就是匀速圆周运动，它属于匀速运动吗？”学生知道不是，因为线速度v的方向一直发生变化，所以匀速圆周运动属于变速运动.接着，教师现场演示实验：在松木板上用图钉固定细绳的一端，另外一端系上一个小钢球，给钢球一个初速度使之做圆周运动.引出问题：为什么小钢球会慢慢停下来？在什么情况下它的转动能够看作是匀速圆周运动？由此创设情境，引导学生深入思考与分析问题，使其分析出小钢球停下来的原因是摩擦力，并说出它进行匀速圆周运动需满足的条件.随后教师继续创设实验情境，带领学生探究向心力和其他变量间的定量关系，使其理解向心力是一种效果力.

5 制造更多实验机会，学生深度探索物理

归根结底，在高中物理实验教学中，要想有效应用深度学习，教师需意识到教学的主体为学生，不仅要突出他们的主体地位，还要为其制造更多亲自动手设计与操作实验的机会，深度探索物理科学的奥秘.因此，高中物理教师在平常教学中应当结合实际教学内容尽可能为学生提供更多的实验机会，使其在动手操作中思维得以进一步活化与发散，让他们通过实验促进对理论知识的深化理解，在深度学习下构建完善的物理体系［5］.

例如 在讲授“摩擦力”过程中，教师先引领学生回顾一些生活中的常见现象，如：为什么人们在冰面上行走时容易滑倒？体操运动员在比赛时为什么手上要抹“白粉”？由此引出摩擦力的概念，再简要介绍摩擦力的种类，使其广泛思考生活中的摩擦力现象，让他们尝试归纳摩擦力的规律.接着，教师指导学生独立实验：将一个小木块放到长木板上，用弹簧测力计水平拉动小木块，尽量保持木块运动速度不变，记录弹簧测力计的示数，反复进行几次，让学生学会如何测量摩擦力的大小.之后，教师组织学生进行分组实验，使其在小组内合作完成，运用控制变量法设计实验装置与操作流程，让他们从接触面积、接触面粗糙程度，物体运动速度等多个方面探究影响滑动摩擦力大小的因素.随后教师引导学生结合实验现象与得到的数据进行分析和讨论，使其深度探索影响滑动摩擦力大小的因素，最终让他们发现摩擦力大小以及接角面同接触面受到的压力大小与粗糙程度有关.

6 适当拓展实验教学，开闊学生物理眼界

对于高中物理实验教学而言，为达到深度学习的目的，仅仅依靠教材中安排的固有实验是远远不足的，不仅数量有限，还不够全面，而且也不能纯粹利用有限的课内时间与空间，影响教学范围的延伸.在这种情况下，高中物理教师在深度学习理念下应该以完成教材中的教学任务为前提，适当拓展实验教学的时间和空间，鼓励学生进行课下实验，进一步开阔他们的视野，使其继续探究生活中的物理现象，增强个人的物理认知［6］.

例如 在实施“位置变化快慢的描述——速度”教学时，本节课会学到速度、平均速度、瞬时速度与速率等物理概念，当学习过平均速度以后，为让学生更好地理解平均速度的概念与物理意义，以及数值同哪一段时间或者位移内计算有关，教师可带领他们来到操场上利用百米赛跑测平均速度.接着，教师让学生对本次活动的内容、目的与任务进行共同讨论，使其自主设计出本次实验的方法、步骤与器材，让他们最终确定以下实验方案：将100米的路程分为5段，每段均为20米，测出跑完每一段所用的时间，继而求出每一段位移的平均速度，且加以分析与比较.之后，教师组织学生以小组为单位进行合作实验，使其结合实验中测得的数据及所学知识计算出各自在每一段位移内的平均速度，据此展开深度讨论，加深他们对所学物理知识的理解与掌握，同时培养其组织能力、实验能力、分析能力与科学思维能力，从而自然而然实现深度学习的教学目标.

7 结语

综上所述，在新时期下的高中物理实验教学中，教师需及时转变教育观念并更新教学思路，有效应用深度学习理念，以此为前提重新制定与优化实验教学方案，带给学生更佳的学习体验.使其一边进行实验操作，一边深入思考与探究同实验有关的知识要点，在深度学习下深入理解和掌握物理知识，同步提高他们的思维能力、动手能力，以及物理综合素质.

【江苏省南通市教育科学“十三五”规划课题“基于物理学科核心素养培育的深度学习研究”，课题立项编号：JY2020010】

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（04）：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］于路军.刍议指向深度学习的高中物理探究型实验教学策略［J］.中学课程辅导（教师通讯），2021（07）：23-24.

［4］陈淑霞.浅谈高中物理实验教学中实行深度学习的策略［J］.科普童话，2020（03）：39.

［5］李久双.深度学习指向下的物理实验教学设计与实践探究［J］.考试周刊，2020（89）：129-130.

［6］匡买花.高中物理实验教学中如何开展“深度学习”［J］.新课程（下），2019（05）：87.