深度学习视域下的初中物理实验教学

【摘要】在初中物理教学中，实验是非常重要的内容，也是提升学生学科素养的主要方法之一。深度学习指的是教师根据具有挑战性的学习目标和主题，组织相关的教学活动，引导学生有目的地进行实践和体验。通过这种方式，学生在理解核心知识、学科性质和思维方式的同时，能够培养核心素养。在深度学习的视角下，教师可以通过实验教学激发学生的主观能动性，培养学生的问题解决能力，进而提升实验教学的效果。【关键词】深度学习；初中物理；实验教学教师将深度学习与实验教学相结合，可以让学生获取更全面和深入的学习体验，激发学生的学习兴趣，并提升学生的学习效果。学生通过实验操作参与深度学习任务，不仅能掌握相关理论知识和实践技能，还能通过设计、实施和分析实验，深入了解问题的本质，并在反思和交流中不断提高解决问题的能力。此外，深度学习视域下的实验教学还能激发学生的创新能力，培养他们的团队合作精神，并为其未来的素养发展打下坚实的基础。一、创设情境，激发深度学习的热情创设情境是指教师在实验教学中设计一系列真实或虚拟的情境，让学生置身于具体的实际场景中进行学习和探究。通过情境，学生能够建立实验与所学知识的联系，并更好地理解和应用所学的知识。在实验中，教师要创设能提供实践活动背景和目的的情境，使学生在实验中思考问题、提出假设，并通过实验进行验证和解释［1］。以苏科版初中物理八年级下册“压强和浮力”为例，教师可以展示一个倒置的漏斗，并在漏斗里放入一个乒乓球，提出问题：“当从漏斗口向下用力吹气后，乒乓球会发生什么变化？”鼓励学生参与讨论并提出猜测。学生们提出不同的猜想，比如乒乓球会被吹出漏斗或者停留在漏斗中。然后，教师可以组织学生进行实验演示，模拟吹气操作。学生会观察到乒乓球不仅没有下落，反而悬浮在漏斗口处。通过分析实验现象，学生可以发现，当向漏斗内吹气时，空气流速加快，导致漏斗内的压强降低，由于外部空气压强大于漏斗内的压强，乒乓球所受的压力差形成一个向上的浮力，使得乒乓球被顶至漏斗口处，从而不会下落。通过创设实验情境，教师激发了学生对物理问题的兴趣和好奇心。学生通过实际操作和观察，亲自验证了乒乓球的运动状态，使得物理原理更加具体和真实可感。同时，教师鼓励学生在实验前进行猜想，并在实验结果呈现后进行解释，这样的学习过程不仅激发了学生的思维能力，培养了他们分析和解决问题的能力，还使得学生对压强和浮力等概念和原理的理解更加深入、具体。由此可见，情境能为学生提供实践和探究的机会，激发他们的深度思考。教师要在实验教学中将情境和深度学习融合起来，让学生能够更好地理解和应用所学的知识，以培养他们的创造性思维能力和解决问题的能力。二、开展合作，自主设计实验的方案自主设计实验方案要求学生在实验中发挥主动性和创造性，提出自己的想法和解决方案。合作能带来不同思维方式和观点的碰撞，拓宽学生的思维空间，使他们能够在思考问题时更加全面和深入。通过合作，学生可以更深入地理解实验的目的、原理和过程，并尝试不同的操作和变量，从而加深对知识的理解和掌握。仍以苏科版初中物理八年级下册“压强和浮力”为例，教师可以让学生自主设计实验方案、开展实验并撰写实验报告。学生要以小组形式讨论实验目标和所应用的原理，并共同确定所需的实验器材和实验步骤。例如，实验步骤有：使用天平测量矿石质量；用量筒测量水位；使用烧杯测量矿石体积等。在这个过程中，学生不仅要深入理解相关的物理原理，还要运用所学知识进行数据的记录和分析。教师则负责引导学生实施实验方案，促使他们深入思考，并将知识应用到实际操作中。通过参与实验设计和实施的过程，学生能够培养自身独立思考和自主学习的能力，加深对物理原理的理解。教师的关注和指导保证了实验方案的落实，并促使学生进行深入的思考，从而更好地应用所学知识。总而言之，教师通过提供实验设计的机会和引导学生进行深度思考与知识应用，能够促进学生的深度学习，培养他们的独立思考和问题解决能力，使其加强对物理原理的理解和应用。三、自主提问，鼓励学生深入地探究自主提问是指在实验过程中，学生主动表达自己的疑惑和探索方向。当学生能够自主提问时，意味着他们对所学知识和实验现象进行了深入的思考，并主动寻找问题的答案。通过自主提问，学生能够产生对学习内容的兴趣和好奇心，深化对学科知识的理解和应用。当学生自主提问时，教师要积极回应并提供引导，帮助学生思考问题的关键点和解决思路。通过学生自主提问和讨论，教师可引导学生进行深入思考，帮助他们形成更全面和深入的理解。仍以苏科版初中物理八年级下册“压强和浮力”为例，教师可以要求学生将实验操作与自主提问结合起来，边做实验边提出问题，以更深入地思考和探究物体的浮沉条件。学生提出了一系列问题，如金属块的下沉与哪些因素有关？金属块的形状、密度和体积大小是否会影响下沉？如何测量金属块的密度？为何木块会浮在水面上？这与木块的密度、形状和体积有关吗？这些问题能够激发学生的好奇心和求知欲，促使他们主动思考和探索问题答案。在后续的实验中，教师使用称重法和阿基米德原理法来测量金属块受到的浮力。学生在旁观察教师的操作，并提出了新的问题，如在称重法中，为什么需要减去金屬块在空气中的重力？这一操作的目的是什么？在阿基米德原理法中，浮力是如何产生的？其与物体的形状和体积有关吗？如何确定金属块在称重法中完全浸没在水中？这两种方法测量出的浮力是否相等？为什么？总而言之，学生的自主提问能够激发他们的好奇心和求知欲，促使他们主动思考和探索问题答案。教师通过鼓励学生自主提问、展示实验过程能够引发学生的思考，促进学生的深度学习。学生自主提问是促进学生深度学习的关键环节。通过提出问题，学生能够更加深入地理解实验背后的物理原理和操作过程，并与教师一起进行讨论和探究。这样的讨论不仅能够帮助学生加深对物理概念和实验方法的理解，还能够培养他们的解释和分析能力。同时，教师可以通过回答学生的问题，引导他们从不同的角度去思考和解释实验结果，进一步提高他们的理解能力。四、有效分层，针对性提升学生能力分层教学是根据学生的学习需求和能力水平将学生分为不同的层次进行教学，为学生提供适合其发展水平的学习内容和任务。通过分层教学，教师能够更加精准地满足学生的学习需求，并给予他们适当的挑战，这能够激发学生的学习兴趣、提高学生的自信心，促使他们以更加积极的态度参与深度学习。在实验教学中，教师可以根据学生的学习能力分组，给予不同层次的学生相应的实验任务和问题，以满足每个学生的学习需求，帮助学生更好地理解和应用物理知识。以苏科版初中物理八年级下册“摩擦力”为例，教师可以根据学生的学习水平，提出不同层次的问题。首先，对于基础薄弱的学生，教师可以简单地询问学生滑动摩擦力与物体的质量的关系，并帮助其进行实验验证；对于基础中等的学生，教师可以引导他们进一步思考滑动摩擦力与接触面的光滑程度的关系，并设计实验进行验证和数据收集；对于基础较好的学生，教师可以鼓励他们探究滑动摩擦力受温度影响的原因，并进行实验观察和解释。其次，教师可以引导全体学生在实验中思考滑动摩擦力与不同物品表面之间的摩擦力的差异，以及物体的形状对滑动摩擦力的影响。这样的问题可以帮助学生深入思考摩擦力的本质，并通过实验设计和数据分析进行探究。最后，教师可以鼓励所有学生进行综合思考和拓展探究。例如，教师可以引導学生思考其他可能影响滑动摩擦力的因素，如物体表面的粗糙程度、外界力的作用等，并设计实验进行验证。这样的思考可以帮助学生将所学的物理知识与实际情境相结合，加深学生对摩擦力概念的理解。通过在教学中渗透分层思想，教师能够根据学生的不同能力水平和学习需求，提出具有挑战性和启发性的问题，引导学生进行深度学习和探究。这样的教学方法能够激发学生的兴趣和主动性，培养他们的思维能力和问题解决能力，加深学生对物理概念和原理的理解。五、引导反思，深度理解与应用知识在初中物理实验中，反思是指学生对实验过程、实验结果和所学知识的思考和评估。通过反思，学生能够回顾实验的步骤和操作，分析实验中的问题和困难，总结实验中观察到的现象和得出的结论，并思考实验结果与所学的物理知识之间的关系。通过引导学生进行反思，教师可以帮助学生深度理解和应用所学的物理知识。这种深度学习的方式能够培养学生的自主学习能力和理论联系实际的能力，为其未来的学习和应用奠定坚实的基础。以苏科版初中物理八年级下册“力”为例，教师可以通过引导学生进行反思和讨论，帮助他们深度理解和应用物理知识。首先，教师可以在学生展示实验成果和进行经验分享之后，提出一些具有启发性的问题，引导学生进一步思考和探究物理原理、现象。例如，教师可以提问：“在实验过程中，你们观察到了什么现象？这些现象与弹簧的伸长和拉力有什么关系？如何解释弹簧的伸长与拉力的关系？”问题能够引导学生回顾实验过程，并从观察和实验结果中提炼出物理概念和原理，深化学生对力学知识的理解。其次，教师可以鼓励学生小组之间互动，促使他们共同探讨物理现象和问题。学生可以针对其他小组的实验提出问题，与其他小组之间进行交流和讨论。这样的讨论能够帮助学生深入思考和理解物理现象，并拓宽他们的视野。通过观察、实验和讨论，学生能够更好地掌握物理现象和概念，并将其应用于实际情境中。这种深度学习的方式不仅能够提高学生的学科素养和问题解决能力，还能够培养他们的批判性思维和合作能力。通过这样的教学实践，学生能够更好地理解和应用物理知识，提升物理学习效果。总之，反思可以帮助学生回顾和总结实验过程。教师可以引导学生思考实验中遇到的问题、所采取的步骤以及取得的实验结果，让学生更加清晰地理解实验所涉及的物理原理和现象，在反思中进行深度思考，进而提升自身的高阶思维能力。六、鼓励实践，强化深度学习的意识在初中物理实验教学中，实践是学生主动参与实验活动、亲身验证物理现象和原理的重要方式。通过实践，学生能够将抽象的理论知识转化为具体的实践操作，从而更深入地理解和应用所学的物理知识。以苏科版初中物理九年级上册“杠杆”为例，教师可以创设实践体验活动，让学生自己设计杠杆，将校园里的大石头搬走。学生需要将自己设计的杠杆的结构和使用原理用画图的形式展示出来。在绘制图纸的过程中，学生需要考虑杠杆的长度、支点的位置、使用的材料等因素，并进行实际的测量和计算。例如，学生可以在大石头上方搭建一个支架，并利用杠杆原理将石头抬离地面。首先，学生需要准备搭建支架所需的材料，如木材、螺丝等，并准备好工具，如锤子、螺丝刀等；其次，确定支架搭建的位置，并将支架稳固地放置在地面上；最后，在搬动石头的过程中，学生需要确保支架的稳固性和杠杆的平衡，同时注意施加力量的平稳性。通过这样的实践，学生可以深入探索杠杆的原理和应用，加深对物理概念和原理的理解。这个实践过程不仅培养了学生的实践能力，而且激发了他们的创新思维。实践活动为学生提供了一个创新的学习环境，促进他们进行深度学习，使他们能够更好地应用所学的知识。实践活