以自主创新实验促进初中物理深度学习的实践探究

【摘要】实验教学是初中物理教学的重要组成部分，对培养学生的知识运用能力，深化核心素养均有重要的提升作用。自主创新实验强调学生的自主实验和创新实验设计，能够有效促进学生产生持续性的深度学习行为，是一种新型的实验教学模式。本文从实际情况出发，首先阐述了以自主创新实验促进初中物理深度学习的重要价值，针对性提出了以自主创新实验促进初中物理深度学习的实践策略，旨在为初中实验教学的创新实践提供参考。【关键词】初中物理；自主创新实验；深度学习自主创新实验指的是学生能够在教师的引导下，围绕具体的物理问题自主设计实验方案，创新运用所学知识，并在实验中深化观察、设计、优化、互动等学习行为，促进对物理知识的掌握和应用。可以说，自主创新是学生物理学习所需要的关键能力。自主创新实验能够促使学生生成持续性的深度学习行为，在培养学生核心素养、提升教学质量方面均有一定的积极影响。同时，借助自主创新实验手段，助力学生形成创新思维和探究意识，为核心素养的贯彻落实夯实基础。一、初中物理深度学习的概述及必要性（一）深度学习的概述初中物理深度学习是指在教师的引导下，学生通过积极参与各种探究活动，如实验、讨论和问题解决等，对物理概念、原理进行深入理解和应用的一种学习方式。深度学习强调对物理知识的深入挖掘，强调知识与实践相结合，培养学生在真实情境中运用物理知识解决问题的能力，旨在超越传统教学的表层知识传授，将渗透核心素养理念，培养学生综合素质作为主要依托。物理学作为一门以实验为基础的自然科学，在初中教育阶段，其教育核心在于引导学生不仅深入理解和掌握物理理论，而且能够将理论知识与实际应用紧密结合，实现知识的有效迁移。物理学中的概念与定律在理论与实践中均有紧密的内在联系，它们往往需要通过严密的逻辑论证和科学推断来确立，同时也依赖于对观察数据的总结和归纳来提炼。在学生自主进行实验探究的过程中，学生不仅能够加深对物理知识的理解，还能够提升对物理现象的洞察力。（二）深度学习的必要性随着教育改革的不断深入，初中阶段各学科纷纷对自身的教学目标进行了重新审视和调整，积极融合现代教育理念，将其与日常教学实践紧密结合，旨在全面提高学生的物理综合素养，强化学生对物理理论的理解应用以及实践操作技能。在这种教育理念的引导下，“深度学习”的教学模式应运而生，并逐渐与物理教学日常相融合，发展成为当前物理教学的主流方法，鼓励学生在实验过程中进行创新，提出改进方案，这有助于培养学生的创新思维和实践能力。深度学习不仅关注知识的表面层次，更追求对知识内涵的深入挖掘，鼓励学生在学习中发现问题、解决问题，从而实现知识的内化和能力的提升。通过动手实验，学生能够将抽象的物理概念具体化，将理论与实践相结合，够将抽象的物理概念具体化，将理论与实践相结合，从而在提升学生对物理知识的掌握度的同时，也极大地促进了学生思维品质的完善和创造力的激发。由此可见，深度学习在落实新课标要求，强化学生主体学习地位等方面均具有必要性。二、以自主创新实验促进初中物理深度学习的重要价值（一）对学生深度学习具有指导意义深度学习是一种让学生摆脱对学科知识表面学习的思维限制，加深学生对知识的理解，进而能够主动、高效地向深层次挖掘知识的内涵的学习模式，重点在于高阶思维的培养。深度学习具有更显著的灵活性和开放性特征，能够立足于学生主体促进探究行为的生成，强化学生学习主动性。初中物理深度学习需要尊重学生的主体学习地位，在激发学生学习思维的同时，能够引导学生自主学习并参与实验，对实验的内容进行相应的创新，并为学生提供自主尝试、自主探究的实验平台，促使学生通过实验完成实践。在有效的自主创新实验中激发学生学习兴趣，改善传统灌输式、填鸭式教学方法。与此同时，自主创新实验也具有一定的创新性特征，学生能够使用学习过的物理知识解决问题，持续发展学生的实践能力，促进理论学习和实践学习的统一推进。由此可见，自主创新实验的开展对于强化学生深度学习行为有积极的促进作用。教师需要协助学生发展学科思维，利用多样化的实验教学手段帮助学生强化实验能力，促进核心素养落地。（二）深化学生物理核心素养自主创新实验作为一种新型的教学模式，正是深化学生物理核心素养的重要途径，强调学生的主体地位，它鼓励学生自主参与实验活动，充分发挥学生的主观能动性。在这样的实验活动中，学生需要结合自身的认知情况和学习能力，对物理知识进行创新性的应用，不仅可以锻炼自己的实践能力，提高知识运用水平，更可以在实践中深化对物理知识内涵的理解。通过自主创新实验，学生不再是被动的知识接受者，而是成为积极的探索者和发现者。他们在实验中发现问题、分析问题，并尝试运用所学的物理知识解决问题，这样的过程极大地促进了学生物理思维的发展。三、以自主创新实验促进初中物理深度学习的实践策略（一）对基础实验进行改进，突出实验的现象及效果自主创新实验要求在物理实验教学中能够尊重学生的学习主体地位，加强物理教学方法和内容上的优化，能够根据学生学情组织教学活动，将培养学生的自主创新意识作为教学目标之一。在“声波”这一教学内容中，有一个经典的实验描述：通过用橡皮锤轻敲音叉，我们可以听到它发出的声音。如果我们把一个小球悬挂在音叉附近再敲击发现小球会产生较为剧烈的运动问题。在这种情况下，学生能够对振动产生基本认识，强化音波振动与发声之间的逻辑联系。如果紧握音叉的叉股，使其停止振动，声音也随之消失。然而，在实际操作中，音叉的振动和声音往往较为微弱，即使在教室前排的学生也未必能清晰地观察到或听到。音叉的振动和声音通常需要借助于其他物体的交互作用才能被显著地感知，为了提高实验的可见度和听觉效果，教师在授课时可以鼓励学生自主创新实验。例如，教师可以演示音叉振动过程中音叉的外部形态变化，带领学生一同感受振动所引起的各种现象。学生可以在教师引导下用音叉轻轻敲击桌面，能够较为明显地听到敲击声。当音叉与硬纸片接触时，所产生的声音能够传递到整个教室，这一现象清晰地展示了音叉的振动。在演示音叉发声的实验中，学生可以将音叉底部紧密地放置在课桌等物体上聆听音叉发出的其他声音。这种实验方式无需额外的器材，却能显著提升实验效果。在“光的直线传播”教学中，需要让学生看到“光”，并观察光具体的传播路径。在这一目标导向下，教师可以利用向空中喷水的方法，但是水雾不可控制，而且持续时间短。在把握实验特征基础上改进实验内容：学生们可以尝试使用一个大型的雪碧瓶子，向瓶子内部灌输烟雾，用激光照射，此时可以清晰地看到烟雾中有一条红色的光线，从而展示光的传播路径。此外，为了演示光在液体中的直线传播，学生可以使用蓝色的硫酸铜溶液，当激光笔照射时也能较为清晰地观察到瓶子内部的光线路径。这样的实验设计既简单又直观，通过这些自主创新实验，不仅帮助学生更全面、生动地展示了“奇妙”的物理现象，也能强化学生的实验创新能力和创新思维，对于落实核心素养要求有重要的支撑意义。（二）创造开放创新空间，指导学生全面考虑问题在自主创新实验的教学中，一个关键的教学策略可以确保学生能够获得充分的实验自主性，为学生创造一个开放的创新空间，进而激发学生的深度学习行为。因此，教师在教学过程中需要采取一系列措施，指导学生多角度全面地思考问题，帮助学生构建一个新的思考框架。通过动态的、持续发展的方式让学生自由地进行实验探索、质疑和验证。在有意义的学习和实践中，形成自己独特的科学思维，提高解决问题的能力。这样的深度学习过程，不仅能够提升学生的科学素养，还能够为学生的终身学习和未来发展奠定坚实的基础。（三）设计物理实验问题，促进学生物理思维发展问题作为激发学生主动学习、创新实验思维的重要方法，需要教师给予重视。实验教学过程中，教师需要设计具有启发性、引导性的学习问题，将学生物理学科思维发展作为主要目的，提高学生解决问题的能力，实现知识向能力的转化。在传统物理课堂教学中，教师占据绝对主导地位，部分学生过于依赖教师的课堂讲授，对深度学习目标的实现和完成较为忽视。因此，问题设计应围绕学生主体地位针对性设计问题形式与问题内容，引导学生进行自主性的实验探究，提高学生创新能力，夯实物理核心素养基础。在问题的有效设计基础上，学生能够形成深度思考、深度学习的有效学习行为。教师需要鼓励学生自主创新实验，减少浅层学习带来的影响。在深入分析各个实验环节的过程中，促使学生知识体系的生成。以人教版九年级物理“欧姆定律在串、并联电路中的应用”教学为例，在自主创新实验环节，有部分小组成员利用所学知识，设计出了测量物体重力的“托盘秤”，在托盘秤中设置了压力传感器、定值电阻以及显示物体重力大小的仪表。经过实验该小组得出了一些实验数据，教师可结合教学内容设计以下问题：托盘压力增大时压力表示数是否随之增大？托盘上没有放置物体时，压力传感器的电阻值为多少？你认为这个实验设计有哪些不足之处？在连续的问题引导下，进一步激发学生的探究热情和自主学习热情，使学生能够在良好的学习氛围中深化所学知识，完成深度学习目标。通过这样的学习体验