深度学习背景下高中物理实验教学策略探究

摘 要：在新课改背景下，以往的教学模式已无法满足学生的学习需求，这就要求教师做好对教学模式的优化创新，打造高质量的教学课堂，充分调动学生的主观能动性，促进学科教学的高效开展。实验教学作为高中物理教学的重要环节，通过开展探究实验，教师不仅可以帮助学生验证所学知识，还能培养学生的科学素养，使学生养成良好的学习习惯。由此，本文对深度学习背景下高中物理探究实验教学进行研究，首先介绍了探究实验对学生学习的重要性，随后对具体的教学策略进行探究，以期推动物理教学的高效开展，为学生的全面发展奠定基础。

关键词：深度学习；高中物理；探究实验

深度学习是建立在学生对知识的初级理解基础上，以学科整合和迁移为目的，旨在达成核心素养目标的教学理念。在高中物理教学过程中，教师应从深度学习视角出发，对学生的学习现状进行分析，找出影响学生学习效果的因素，并通过探究实验引导学生物理思维的发展。通过这种方式，学生能够在实验的过程中加深对所学知识的理解，还能在教师的指导下有效调整自身的学习策略，促进深度学习，为后续教学质量的提高奠定基础。

一、深度学习的特征

（一）主动性

从学习方式上来看，教育学领域中的深度学习更强调学生的深度思考，注重学生在学习过程中的主动性。其中，深度思考是深度学习得以实现的基础，要求学生对知识进行深入探究，不断挖掘知识的内在联系和规律，而不是停留在表面的理解和记忆上[1]。主动性则是深度学习的驱动力，通过鼓励学生积极参与学习过程，主动思考和探索，发现问题、解决问题。

（二）整合性

在物理学习过程中，深度学习理念不仅要求学生掌握基础的理论知识，还需要学生做好对所学知识的整合，在此基础上形成完整的知识体系，实现对物理现象、规律和原理的深入理解和综合运用，为学生科学素养的培养奠定基础。而通过探究实验，学生可以更加直观地感受到物理知识的实际应用价值和内在联系，加深对知识的理解和记忆。

（三）迁移性

迁移性也是深度学习的重要特征，指学生通过学习，能够将所学知识用于解决实际问题的过程中。对新课改下的物理教学而言，深度学习的迁移性主要表现在学生能够将所学的物理知识和实验技能迁移到其他学科的学习中，且能在日常学习及生活中运用跨学科知识解决问题，形成跨学科意识，使学生建立理论知识与实际生活之间的联系，能够为学生的职业发展打下坚实的基础。

二、深度学习背景下高中物理探究实验教学策略

（一）以深度学习为基础，制定合理的学习目标

在深度学习背景下，物理教师需提前对实验内容进行研究分析，根据学生的学习水平，合理制定教学目标，给予学生正确的学习引导。此过程中，教师应在明确实验内容的基础上，分析物理学科核心素养的主要内容，以使教学目标的引导作用得到充分发挥，促进后续物理实验教学的顺利开展[2]。同时，教师还要注重学习目标的探究性，引导学生主动探究实验内容，以使学生通过实验了解物理知识的本质。这不仅可以提高学生的思维能力，还能对其核心素养进行有效培养，促进学生的全面发展。例如，在学习人教版必修第一册《实验：探究小车速度随时间变化的规律》这一课时，本实验的原理为利用打点计时器获取的纸带信息，代入算式，以点为中心，计算一小段位移的平均速度，代替点的瞬时速度。此过程中，为使学生的学习更具针对性，教师可将教学目标设为：1.掌握打点计时器的使用方法，能够正确处理纸带数据。2.学会利用实验数据测量瞬时速度的方式，并能正确应用图像处理实验数据，探究小车随时间变化的规律。同时，在实际教学过程中，教师还可以引导学生进行小组合作学习，每个小组都需要按照实验步骤，完成实验设计、实验操作、数据收集与处理以及实验结论的总结。通过小组内的讨论与合作，学生不仅可以互相学习、互相帮助，还能在共同解决问题的过程中加深对实验内容的理解，提升对物理知识的应用能力。由此，通过合理制定学习目标，学生间的个体差异得到消除，还能使其在学习中提高自己的学习水平，实现深度学习的目标，为后续学生的学习发展打下坚实的基础。

（二）基于实验内容，科学设计问题

物理实验教学涉及大量的概念、原理等知识，且对于学生的实践能力要求较高。在这种情况下，教师若想提升学生的核心素养，实现深度学习目标，就需要对现行的实验教学模式进行优化，坚持以学生为主体教学理念，科学设计教学问题，激发学生对物理知识的学习动力[3]。具体来说，教师可在实验开始前对学生提出问题，让学生带着问题思考实验内容，并结合具体的学习环境对题干进行调整，进一步激发学生的探究欲望，加强学生对物理知识的掌握。需要注意的是，对题目类型的设置应以开放题为主，注重培养学生的自主学习能力，只有这样，学生才能养成良好的学习习惯，物理实验教学也才能顺利开展。例如，在学习人教版必修第一册《牛顿第一定律》这一课时，教师就可以先引导学生复习上节课所学的内容，然后在讲台上放置一辆小车，施加推力使小车动起来。当小车停止运动后，教师可向学生提问“静止的小车在接受推力后由静止变为运动，待撤走该力后，车的运动状态会如何？”经过观察，有的学生发现车辆的行驶速度会在推力撤走后逐渐变慢，直至停下。对此，教师可引出本节课的教学问题“运动一定需要力来维持吗？”随后，教师让学生利用手头的实验器材，如小车、斜面、毛巾、棉布等，自主设计实验来探究这个问题。学生需要在教师的指导下，明确实验目的、设计实验步骤、观察实验现象并记录数据，最后分析数据得出结论。通过这种方式，学生能够带着自己的疑问开展实验，更加深入地理解牛顿第一定律，且这也可以实现对学生实验设计能力的培养，有助于激发学生的探究欲望，为后续实验教学的有序开展奠定基础。

（三）引入信息技术，创新实验模式

1.建设虚拟实验室

虚拟实验室指通过深度学习技术创设计算机模拟环境，让学生通过虚拟实验的方式探究物理现象，了解科学原理。从实际教学情况来看，学生可通过虚拟实验室对各种物理实验条件进行模拟，观察现象并测量数据，而无须使用真实的实验设备完成实验。这不仅可以给学生提供真实的学习体验，还能缓解部分学校资源不足、实验开展受限的问题[4]。同时，在虚拟环境中，学生还可以进行危险性或成本较高的实验，或是模拟不同条件下的实验，帮助学生正确认识变量这一概念。这不仅可以扩大学生的实验范围，还能丰富学生的知识储备，对其以后的学习发展有着重要积极的促进作用。例如，在学习人教版必修第二册《行星的运动》这一课时，教师就可以应用信息技术组建虚拟实验室，通过模拟行星的运动轨迹，直观理解开普勒定律对行星运动的描述，使学生认识到“地心说”与“日心说”的不同。同时，教师还可以适度调整行星的运动参数，如初始速度、轨道半径等，观察行星运动轨迹的变化，并引导学生思考这些参数的变化给行星运动带来的影响。由此，学生对开普勒定律的理解更加深入，还能掌握利用开普勒定律解释天体运动的方式，这对其学习效果的提升有着重要的促进作用。

2.引入智能化实验设备

在高中物理实验教学过程中，学生可应用智能化实验设备，自动收集实验过程产生的数据，并对这些数据进行实时分析。同时，该设备还能追踪数据的变化，生成可视化图表及报告，以帮助学生理解实验结果，达成既定的实验目标[5]。从实际应用效果来看，智能化实验设备的应用能够有效减轻学生的实验负担，使他们能够全身心投入实验核心环节。而教师也可以利用该设备对学生的实验过程进行分析，了解学生的不足及学习需求，在后续教学中根据他们的水平调整实验条件，及时提供指导建议。通过这种方式，学生的实验技能水平得到提升，还能通过分析实时反馈了解自身的错误，在后续学习中进行有效调整，提高学习过程的有效性。此外，智能化实验设备还可以通过远程监控及控制等功能，提高实验过程的安全性，确保实验条件的一致性，为实验结果的可重复性提供保障。此外，教师还可以应用智能化实验设备组织学生进行原创性研究项目，让学生根据自身的兴趣和专长，选择研究方向，设计实验方案，探索未知的物理现象，再利用智能化实验设备收集和分析数据，最终得出研究结论。这不仅可以提升学生的实践能力和创新精神，还能培养他们的科研素养和团队协作能力，为他们未来的学习发展打下坚实的基础。

（四）自主设计实验，强化动手实践能力

为确保高中物理实验教学的有序开展，教师应指导学生自主设计实验，充分发挥自身所学，完善实验流程，这不仅可以激发学生的探究兴趣，还能有效提高学生的实验水平。基于此，教师应坚持深度学习理念，在此基础上给予学生正确的引导，使其全身心参与到物理实验中。通过这种方式，学生能够大胆思想、勤于动手，并在参与实验的过程中得到更多收获。此过程中，开放性实验的设计不仅能满足学生个性化学习的需求，还能促进学生创新思维和动手实践能力的有效发展。例如，在学习人教版必修第二册《实验：探究平抛运动的特点》这一课时，教师就可以指导学生设计开放性实验。首先，让学生观察斜向上抛出粉笔的运动轨迹，再让学生观察桌面上小球在掉落地下的过程中所做的运动轨迹。随后，教师可引导学生对比分析这两种运动轨迹的异同，并提问：“这两种运动是否都属于平抛运动？为什么？”在学生思考并给出答案后，教师可以进一步引导：“如何设计一个实验来验证猜想？”通过这一问题的引导，学生能够在教师的指导下利用身边的器材，如小球、斜面、刻度尺、秒表等，自主设计实验方案，并通过描迹法、径迹法等方式，测量高度、水平距离、记录时间等信息，然后进行实验操作，观察实验现象并记录数据。

当数据收集完毕后，学生需要对数据进行处理和分析，找出水平位移与竖直位移之间的关系，并尝试用数学公式进行描述。通过这种方式，学生不仅能够深刻理解平抛运动的特点和规律，还能够提高动手实践能力和科学探究能力，有助于促进学生的全面发展。

（五）课后互动，深化对知识的理解

在以往的高中物理实验教学中，教师通常在课后要求学生结合习题思考实验内容，这种方式虽然可以提高学生的学习成绩，但很难启发学生思维，无法深化学生对知识点的掌握。同时，习题布置也会导致学生对物理学习产生抵触感，不利于后续物理教学的有序开展。基于此，教师应坚持深度学习理念，注重学生学习热情的培养，使其以积极的状态投入实验活动中，并通过课后互动对实验过程进行总结分析，这不仅可以培养学生的高阶思维，还能加深其对知识点的理解，有助于增强学生的实验探究能力。例如，在学习人教版必修第二册《实验：验证机械能守恒定律》这一课时，本实验按照如图所示进行，通过检测从释放点到某位置的重力势能是否发生变化，验证机械能守恒定律。具体而言，学生需要按照图中所示安装实验器材，使用学生电源供电，并在接通电源前用手提升纸带至打点计时器处。随后，接通电源，再松开纸带，让该重物自由下落，关闭电源，再重复上述步骤2次，打出3张纸条。然后，测量并记录纸带上各点间的距离，特别是起始点到某点、、等的距离，以及相邻两点间的距离，通过公式求出对应点的瞬时速度，并利用这些数据确定物体在选定位置上的重力势能和动能是否满足机械能守恒定律。最后，拆除器材，整理台面。在课后互动环节，教师可以引导学生对实验过程进行反思和总结，讨论实验中的难点和易错点，以及实验结果与预期之间的差异。同时，教师还可以提出一些开放性的问题，如“如果改变重物的质量，实验结果会有何变化？”或“如果在实验中考虑空气阻力和纸带与打点计时器之间的摩擦力，应该如何修改实验设计和数据分析方法？”通过对这些问题的探讨分析，学生对物理知识的探究兴趣得到充分激发，还能在教师的指导下提高自身的实验水平，加深对机械能守恒定律等知识的理解，促进后续物理教学的高效开展。

此外，教师还可以利用互联网搭建线上交流和讨论的平台，让学生在这个平台上分享自己的实验过程和心得，提出自己的问题和困惑，并与其他同学和教师进行交流和讨论。通过这种方式，学生不仅可以获得更多的学习资源和学习支持，还能感受到自己在实验教学中的参与，有助于调动学生的学习积极性，深化其对知识点的理解和掌握。

结束语

在当前的高中物理教学中，教师应对现行的教学模式进行优化调整，结合实际需求创新教学模式，推动深度学习理论的全面落实，为后续教学工作的高效开展打下坚实的基础。由此，本文对深度学习背景下的高中物理实验进行研究，首先探讨了深度学习在实验教学中的应用，随后提出了合理制定教学目标、科学设计问题等策略，以充分发挥物理实验教学对学生成长的促进作用，为后续学生的全面发展打下坚实的基础。

参考文献

[1]冒建峰.高中物理实验教学中深度学习的有效应用[J].数理天地（高中版），2023（14）：75-77.

[2]赵芹.指向深度学习的高中物理教学模式研究[J].家长，2023（20）：82-84.

[3]王启超.深度学习视域下的高中物理实验教学探析[J].数理天地（高中版），2023（6）：68-70.

[4]李志云.指向深度学习的高中物理实验教学探讨[J].中学物理教学参考，2023，52（5）：1-3.

[5]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（4）：16-18.