指向深度学习的物理实验教学策略 论文

指向深度学习的物理实验教学策略摘要：学科核心素养教育理念的产生是社会进步和教育理念发展的必然趋势，物理核心素养的实质是学生在学习和接受物理教育的过程中逐步形成能够适应社会发展并有利于个人终身发展的品格和能力，使学生通过物理学习内化为带有物理学科特性的品质。物理的实验操作是学生科学思维训练的有效途径。物理教学进入核心素养时代，要着眼于学生的终身发展，不要片面追求获取知识和应用知识，更要关注学生学习知识的过程，不断优化思维方式。关键词：实验教学科学思维核心素养深度学习而现如今很多数教师比较重视知识本身的传授和解题方法的教学，或略了对学生物理思维的培养，导致核心素养教育的效果并不理想，最简单的表现是学生在中考中物理分数很好，甚至满分，而在高中阶段学习过程中越来越“不尽人意”，最终有的当了“物理的逃兵”。究其原因应该是初中阶段物理解题能力“尚可”，物理素养“不够”。学科核心素养教育理念的产生是社会进步和教育理念发展的必然趋势，物理核心素养的实质是学生在学习和接受物理教育的过程中逐步形成能够适应社会发展并有利于个人终身发展的品格和能力，使学生通过物理学习内化为带有物理学科特性的品质。物理学科素养中所强调的科学思维是初中物理教学要培养的核心内容。科学思维是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等方法的内化。物理实验对学生理解科学本质以及促进学生核心素养的发展有着重要的作用。物理的实验操作是学生科学思维训练的有效途径。我在长期物理教学中始终思考怎样实现物理实验的效果、作用，如何不断地完善物理实验教学。一、实验探究，揭示物理的深奥，点燃学生深度学习的热情在课堂教学中，教师试图仅仅讲授知识，通过“走捷径”来建立物理概念，则学生头脑中难以形成正确的物理模型，而且限制了学生的思维发展。物理概念是物理学核心素养之一，有些学生认为物理课程内容复杂抽象、难以理解，从心理上就对物理产生抵触情绪，课堂教学应以学生的体验开始。像沪科版八年级物理中“6.1力”的教学，其中的概念是寥寥几个字，却有些难以理解。为了使力的概念易于领会，经过不断观察思考，我一直自备了一套可能以前一些比较人熟悉的康乐球，让学生先预习学习内容，然后进行康乐球比赛，让学生自我感悟此活动与本节内容中概念的关系：力是物体对物体的作用，力可以改变物体运动状态，力的作用是相互的等。不仅学习了物理知识，也使学生收获快乐，而最大的收获是让抽象的“力是物体对物体的作用”和“力的作用是相互的”具体化，这样的物理学习做到物理知识问题化，物理问题情境化，再适当引导，让学生思维提升。学生经历观察、体会、领悟的过程，以培养学生的科学思维。二、鼓励学生自主实验，培养科学探究能力，“小实验”是最佳途径之一物理是一门以实验为基础的学科。物理实验是物理教学的重要组成部分，也是培养学生兴趣，自我完善知识结构，提升观察、分析和表达能力、科学探究能力，促进深度学习的有效载体。科学探究素养又是培养学生物理学科核心素养的重要任务，小实验是对物理课堂实验的有效补充，同时也大大提高学生的学习兴趣和自我探究学习的实验能力。瓶瓶罐罐、砖头瓦块等一些低成本实验器材就能完成若干实验，如：压强中的“覆杯实验”和“瓶吞鸡蛋实验”、惯性实验——不倒的象棋、锅碗瓢盆演示音色实验、鸡蛋在盐水中浮与沉的实验等等，这些器材容易获得，又有利于学生不仅容易知其然，而且更能逐渐培养学生探究知其所以然。既培养了学生的动手能力，又培养了学生设计实验的能力。这样就很好地满足了物理学习始于观察、勤于思考，如若缺乏这样的经历，学生头脑中的物理概念和规律就缺乏形象思维的基础，物理学习很容易误入死记硬背的怪圈，给学生的物理学习造成根本性的障碍。为了帮助学生对它们进行有效构建，教师积极引导学生做一些“小实验”，帮助学生搭建思维阶梯，以实现对某些科学概念、规律的有效建构。通过实验引领学生学会应用“实验—分析—实验”的方法进行深度学习，促进思维从低级走向高级，逐步发展学生的科学思维，从模仿到创新，逐步培养学生创新能力，最终发展学生的核心素养。三、自制教具，妙趣横生，实现深度学习必由之路从核心素养的角度来看，综合比较可以帮助学生树立辩证思想，学生通过不断地异中求同、同中求异，灵活地把握事物的多面性，认清事物的本质。在比较中，不但培养了学生对物理问题的分析综合能力，而且对他们的思维培养和形成适应个人发展的关键能力都有重要意义。这样的模式不但能提高教师的教学效果，而且对学生的思维培养和形成适应个人终身发展的关键能力都有重要意义，教师有意识地为学生提供比较的机会让学生在比较中提升物理核心素养。《义务教育物理课程标准（2011版）》在“实验建议”中明确指出：实验教学是物理教学的重要组成部分，是落实物理课程标准，全面提高学生科学素养的重要途径。同时也强调应大力提倡身边物品做实验，特别是合理利用他们自制教具、学具，不仅能够培养师生的创新能力，还可以培养师生的动手能力，促使他们亲身体验到科学探究的乐趣……。倡导学生自制教具，利用学生自制教具的接地气的素材进行分析、比较，学生一方面加深了对实验的了解，另一方面提高了实验设计能力，提升了物理实验素养。物理核心素养是在应用物理概念分析实际问题，进行预测、推论、解释、应用等实践活动的过程中逐渐养成的。这样的学习过程，不断优化学生的思维方法、提升思维品质。一件（套）教具往往包含多个物理量要素于一身，实验时可能会隐含不同的现象或规律，在符合学生认真的前提下进行比较、分析和适当的拓展，同时恰如其分表扬与评价，激发学生思维的火花，鼓励他们进一步科学思考和科学创新。如学生自制“小孔成像”装置，是人人都可以动手就有收获。点评时告诉学生实像与虚像的概念，为学生平面镜成虚像做好知识储备，在告诉学生实像既可以呈现在光屏上又可以用眼睛直接看到，细心的学生还可以发现光的衍射，简单介绍衍射就“自然而然”了，当然学生在自制小孔成像装置时还涉及“小孔”的大小、形状、材料研究方法——控制变量、综合比较等科学方法。再如，让学生自制“杠杆平衡条件实验”中的杠杆时，学生认为很简单，几乎人人动手，最后呈现的“杠杆”，有长有短、有方有圆。让他们用自己自制的“杠杆”做实验，有的能成功，有的无法完成实验。分析点评时特别是不能完成实验的同学想方设法搞明白原因。其实这里面涉及到材料选取、重心的问题等。重心问题是不能成功的普遍问题，因为他们知道规则物体的重心在物体的几何中心，而不知道质量分布是否均匀对的物体重心的影响，还要杠杆的宽度、厚度、悬挂点的位置的因素（类似2021年中考第23题的问题讨论）的干扰，学生们不断吸取“经验教训”，不断修改杠杆的设计，知识不断得到拓展，最终收获成功的喜悦。还要自制验电器、自制滑动变阻器等等。在各种问题情景中，引导学生从不同角度、不同层次进行分析和思考，让他们先“自查自纠”，然后再对问题进行归纳、整理和分类，从而发现“真理”，这样不仅激发了学生的学习兴趣，还提高了思维的质量，实现知识向智慧转化。也加强了物理学习与生活世界的联系，实现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。四、信息技术渗透物理实验，使实验教学如虎添翼物理新课标指出“要改革以课本为主、实验为辅的教学模式，提倡多样化的教学方式，鼓励将信息技术渗透于物理教学之中”。信息技术与传统课堂的结合不但丰富了教学手段，大大提高了物理课堂的趣味性，帮助学生更加直观地理解一些抽象的概念；能更充分地调动学生视觉和听觉感官，大大激发探究物理的兴趣和热情，提高教学效果。信息技术成为学生强大的认知工具，提高物理教学质量也变得越来越重要，信息技术与物理教学深度融合已经成为一个重要方向。这样的课堂更有利于把学生不易接触的、抽象的事物直观、清晰地呈现在学生眼前。例如：现在的家庭电路出于安全、美观的考虑往往走暗线，学生无法通过实地观察研究家庭电路的连接和使用情况，家庭电路220伏的电压对于人体来说是非常危险的，学生也难以对照实物进行探究。通过信息技术手段，让学生动手不断地偿试，理解并掌握家庭电路的构成和连接，体现出从物理走向社会的思想，达成学以致用的目标。再如：在研究大气压的测量时，演示托里拆利实验要用到水银，水银蒸汽有毒，会影响师生健康，一般实验室不具备做此实验的条件。使用模拟实验则不用担心任何安全方面的问题，可以让学生放开手脚，大胆尝试。对一些抽象的，难以观察，和课堂中难以真实再现的实验，比如，磁感应线的空间分布、跨步触电、核爆炸等，教师无法进行实验演示，造成学生对这些知识点理解的困难，不能很好地掌握物理概念、定理或规律，甚至逐渐导致学生对物理的学习失去兴趣。而采用信息技术仿真物理实验对这些实验进行仿真模拟、永久再现，将抽象知识具体化、形象化，微观现象可视化，瞬间现象永久化，可以避免过于空洞的描述，使学生产生真切的体验，激发学生的学习热情，促进学生学习的积极性。同时将这些难以理解和观察的实验现象或概念更清晰、直观、深刻地印入学生的脑海，实现对抽象物理概念和规律的感性认识，再上升为理性认识。这样也有助于发挥演示实验在物理教学中的作用，使教学最优化。总之，在日常教学过程中，实验教学是教育环节中最薄弱的部分，演示实验代替分组实验，视频观看（仿真实验）代替实验操作的现象屡屡发生。即使在实验条件好的学校，实验教学的课堂上更多关注的是实验现象的展示，忙于得出结论，而忽视在实验设计、实验操作、数据收集中的科学思维能力的培养，学科素养成为教师眼下的“空头文件”，不利于学生物理核心素养的形成和终身发展。物理教学进入核心素养时代，要着眼于学生的终身发展，不要片面追求获取知识和应用知识，更