优化物理实验教学促进深度学习发生

《义务教育物理课程标准（2022年版）》强调在实验教学中培养学生的科学探究意识，鼓励他们主动发现和提出问题，以提升解决实际问题的能力，并促进深度学习。为了探索实验的本质，发展学生的批判性思维和创新思维，教师可以采用多种教学方法，如提出问题、利用微课、结合生活实际等来优化实验教学。通过这些方法，学生能够在亲身体验中构建物理概念、积累物理经验、发展物理能力，从而培养他们的学科核心素养。一、提出问题，激发参与兴趣初中物理学科兼具理论性与实践性的特点，晦涩的物理概念、复杂的公式等，都需要在实验的支持下才能有效内化。建构主义理论认为，应基于问题开展实验教学、激活学生的思维，为他们提供自主建构的空间，以便在探寻物理真谛的同时，帮助学生构建完整的知识体系。作为教师，可以问题引导的方式，激发学生的探究兴趣；也可鼓励学生大胆质疑、主动提问，以便在深度学习理念下，有效提升实验教学效果。以《光的反射》的教学为例。本课的教学目标为，要求学生了解在一些物体表面光可以发生反射，认识光反射的规律，并掌握法线、入射角和反射角的含义，理解光路的可逆性。具体教学时，为促进深度学习的发生，教师可设置如下问题链：（1）很多物体本身并不会发光，那么人为什么能看到各种各样的物体呢？（2）光发生反射的规律是什么？所有物体在进行光反射时，规律都一样吗？（3）当入射光线与法线重合时，反射光线会有什么变化？能否用实验验证？教师以这些问题为依托组织小组实验，学生参与的积极性更高，且能在操作中发现新的问题。如有的学生发现太阳光斜射到平面镜上，调整镜面方向后，会在墙上看到明亮的光斑，但是小组内其他成员，用白纸代替平面镜进行操作，无论如何调整方向，都无法看到光斑，这是为何呢？基于疑惑与认知冲突，教师顺势引入镜面反射和漫反射的概念，可促使学生借助光路图得出结论：一束平行光射到反射面上，若反射光仍然平行则为镜面反射，若不平行则为漫反射。由于这一结论是学生在实验过程中自主探索与总结出来的，学生的记忆较为深刻，可实现他们物理知识与技能的同步提升。问题解决视域下的物理实验教学，要求教师从学生的视角出发，设计由浅入深的问题序列，以逐步激发学生的探索热情，培养他们的问题意识，进而促进其学科思维的发展。二、链接微课，突破实验的重点难点“互联网+”背景下，信息技术在教育教学中的作用日益凸显，尤其是以呈现碎片化学习内容、过程及拓展素材为主要内容的微课，具有时间短、主题突出、内容具体等特点，能激发学生的学习热情，促使他们树立正确的学习观，实现课堂教学的提质增效。基于此，初中物理实验教学中，教师应善于运用微课，拓宽学生的学习渠道，为他们的学习创造便利条件，以突破教学的重点与难点，实现线上线下教育的融合发展，助力学生成为全面成长的人才。以《连接串联电路和并联电路》的教学为例。本课的教学目标需要学生认识串联与并联电路的特点，辨别电路连接形式，进行电路设计，并能根据电路图动手操作，分析归纳小灯泡的连接形式，自主得出串联与并联电路的相关规律。具体教学时，教师可借助微课将实验过程录下来，以视频的形式组织学生反复观看串联、并联及混合电路的连接方式，让他们明白实验的注意事项，降低知识的抽象性，提升实验的准确率。在掌握了电路知识的重点与难点后，教师可让学生以小组的形式，利用课余时间搜集、整理资料，制作以《家用电器的工作原理》为主题的微课，调动学生学习的主动性，将深度学习落到实处。此外，微课应用于安全系数较低的物理实验中，还能通过虚拟的形式，展示相关的步骤、现象与结果，一方面有效避免事故的发生，另一方面可在真实情境下，培养学生的观察、分析能力，满足他们多样化的学习需求。以《电流做功》的教学为例。本课的教学重点与难点在于探寻影响电功大小的因素及进行简单的电功计算。教学中，教师可借助微课展示与“电能表的使用”相关的实验，播放电动车充电、车轮转动的视频，引导学生观看电能表读数的变化，以掌握电流做功的实质，引导学生提出个性化的问题，真正理解并掌握其深层含义。微课符合初中生的认知规律，将其引入物理实验教学，能带给学生更直观的感受。实际教学中，学生可根据自身需求，合理选择微课内容，以夯实实验基础、提升操作能力，强化课程的实践性。三、契合生活，培养创新能力鉴于物理实验与实际生活的密切联系，教师在教学中可将抽象的物理理论与学生的日常生活联系起来，就地取材、化抽象为具体，以促使学生在实际操作中深入理解相关概念、原理，进而在潜移默化中提升他们的创新力。以《阿基米德原理》的教学为例。浮力的应用在日常生活中随处可见，包括船为什么可以浮在水面上而不下沉、人在死海中为什么会漂浮……由于初中生的好奇心较强，对各种生活现象充满了探究兴趣。教学时，教师就可从生活中寻找实验器材，组织学生进行操作：（1）将空易拉罐放入水中，学生观察到易拉罐浮在水面上，在清水中加入食盐后，发现易拉罐下沉，这是为什么呢？通过探究，学生能发现密度与浮力之间的关系。（2）学生用手把易拉罐慢慢压入水中，在按压过程中，他们发现易拉罐排开的水越来越多，受到的浮力也越来越大，进而可得出浮力大小与排开液体多少之间的关系。（3）学生将易拉罐踩扁后放入水中，虽然其自身的重力没变，但是体积发生了变化，排开水的体积减小，浮力也变小，可观察到易拉罐下沉。（4）用弹簧测力计分别拉着完全相同的踩扁后的易拉罐，采取横放和竖放两种方式，将其浸入水中，观察弹簧测力计的读数变化，比较浮力的大小。操作中学生发现，虽然易拉罐浸入水中的深度不同，但所受浮力相等。可见，从实际生活入手，引导学生亲历阿基米德原理的实验过程，能使他们体会到科学探究的乐趣，有助于他们解决生活中的浮力问题，从而提升他们的实践能力。又如，学习《温度与物态变化》这一内容时，需要学生掌握熔化与凝固、汽化与液化、升华与凝华等内容，生活化实例可为知识的理解与记忆降低难度，促使学生由浅层次学习走向深度学习。为此，教师设计如下场景：（1）冬天在菜窖里放几桶水，因为水在凝固时会放出热量，可防止菜被冻坏。（2）在铺马路之前，要先把沥青熔化，铺路后再使其凝固。（3）晾在室外的湿衣服会在阳光照射后变干。（4）冬天室内的玻璃上会出现冰花，树枝上会出现雾凇……这些实例与学生的生活联系密切，能激发他们的学习热情，促使他们从概念入手，主动发现身边的物态变化。此时，教师再组织学生自制实验教具，模拟物态变化过程，能使学生更好地掌握物理现象的本质，发现知识的精髓所在。围绕物理知识设计生活化实验，一方面能提高学生的参与程度，促使他们感受到物理学科的魅力，另一方面在理论与实践相结合的理念下，可构建知识与实际生活之间的桥梁，稳步提升学生的实验设计与操作技能，为其今后的学习打下基础。