吳小凡

(徐州市科技中學(xué), 江蘇 徐州 221000)

在初中物理實(shí)驗教學(xué)中,實(shí)驗選擇拘泥于教材,實(shí)驗方法單一,實(shí)驗過程趨于程式化,這些常見的問題導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)習(xí)留存于表面,無法形成對物理概念及規(guī)律的深刻理解.學(xué)生在運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的過程中存在困擾,科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)和學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展更受到局限.

深度學(xué)習(xí)作為一種新型的學(xué)習(xí)模式,越來越受到一線教師的關(guān)注.深度學(xué)習(xí)更注重學(xué)生自主建構(gòu)的過程以及學(xué)習(xí)行為和情感的高投入,是一種以“高階思維”為主導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式.[1]強(qiáng)調(diào)學(xué)生以理解為基礎(chǔ),批判性地學(xué)習(xí)新事物,并將其融入已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中.鑒于此,筆者在課堂教學(xué)過程中,通過自制教具、改進(jìn)實(shí)驗方法、優(yōu)化實(shí)驗流程等途徑進(jìn)行了深入的實(shí)踐與探討,旨在提供與學(xué)生思維相匹配的教學(xué)路徑,促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生.下面是筆者在教學(xué)中的部分實(shí)例.

1 創(chuàng)設(shè)情境——激發(fā)深度學(xué)習(xí)動機(jī)

生活中包含許多妙趣橫生的物理現(xiàn)象,教師要善于結(jié)合中學(xué)生的生活經(jīng)驗創(chuàng)設(shè)具體的情境,促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并提出和解決問題.

在“物質(zhì)的三態(tài) 溫度的測量”的教學(xué)中,通過以下實(shí)驗:取些許干冰倒入碗中,再向碗中加入溫水,然后用浸泡過洗潔精的布條掠過碗口形成很薄的液膜,如圖1所示.通過制造“仙氣”這一教師演示實(shí)驗,給學(xué)生以視覺上的沖擊,激發(fā)了他們進(jìn)一步探究物態(tài)變化規(guī)律的動機(jī).

圖1 實(shí)驗情境圖

情境的創(chuàng)設(shè)不能只局限于激趣的單一功能,還應(yīng)該貫穿物理課堂的全過程,促進(jìn)學(xué)生的知識建構(gòu).筆者在“透鏡”一課的教學(xué)中,生活中的透鏡雖然比較常見,如近視鏡、遠(yuǎn)視鏡、望遠(yuǎn)鏡等,但學(xué)生對于透鏡的理解不深刻,學(xué)生很難將生活中由透鏡引起的光學(xué)現(xiàn)象和透鏡這一光學(xué)元件聯(lián)系起來.鑒此,設(shè)計了如下的分組實(shí)驗,在兩個試管后放置兩張相同的小狗圖片,一個試管距離小狗較近,另外一個距離稍遠(yuǎn).再分別向兩支試管中加水并引導(dǎo)學(xué)生觀察,通過較近的試管可以觀察到放大的像,較遠(yuǎn)的試管觀察到的像是倒立的,如圖2所示.這一實(shí)驗的設(shè)計不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也在反復(fù)嘗試過程中,對凸透鏡成像有了切身感受,通過認(rèn)知沖突促進(jìn)了學(xué)生的深度思考,為進(jìn)一步探究凸透鏡成像規(guī)律奠定了基礎(chǔ).

圖2 透過試管觀察小狗的像

在“牛頓第一定律”一課中,設(shè)計了兩個學(xué)生小實(shí)驗,如:瓶間取紙幣,把一張紙幣從兩個裝水的瓶子之間取出,手不能接觸瓶子并保持瓶子不倒.書中取硬幣,把硬幣夾在小本子里,然后把本子立起,手捏住本子一側(cè)讓硬幣無法掉下,要求尺子不接觸硬幣,試著用尺子把本子里的硬幣從本子上方趕出,如圖3所示.

圖3 取硬幣實(shí)驗

上述實(shí)驗安排在上課的開頭部分,學(xué)生的親身體驗可以引發(fā)思考,形成探究動機(jī);實(shí)驗放在探究結(jié)論形成后,則會使學(xué)生對牛頓第一定律的應(yīng)用有了更深的理解和感受.情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該貫穿物理課堂的全過程,但是如何在合適的時機(jī)創(chuàng)設(shè)合適的情境,產(chǎn)生最優(yōu)教學(xué)效果,值得我們深入研究和實(shí)踐.

2 開放實(shí)驗——指引深度學(xué)習(xí)方向

深度學(xué)習(xí)注重學(xué)生的思維建構(gòu)過程,如何在教學(xué)活動中更多地關(guān)注學(xué)生的“學(xué)”,如何引導(dǎo)學(xué)生思維提升以及對知識觀念的深度理解值得我們一線教師深入實(shí)踐.在教學(xué)過程中,筆者認(rèn)真揣摩書本知識與生活的聯(lián)系,借助生活中簡單易得的物品,設(shè)計出一些“趣味性”“非常規(guī)”“簡易性”的小實(shí)驗,不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生均可以根據(jù)自己的興趣和動手能力從中選取部分實(shí)驗器材進(jìn)行實(shí)驗.

在大氣壓強(qiáng)一課的教學(xué)中,設(shè)計了以下3個小實(shí)驗.

(1) 神奇的紗網(wǎng).

實(shí)驗器材:玻璃瓶、水、紗網(wǎng)、橡皮筋.

實(shí)驗步驟:將水倒?jié)M玻璃瓶,用紗網(wǎng)和橡皮筋封住瓶口,倒置玻璃瓶,觀察現(xiàn)象,如圖4所示.

圖4 神奇的紗網(wǎng)實(shí)驗

(2) 神奇的瓶蓋.

實(shí)驗器材: 裝滿水的飲料瓶(側(cè)壁有小孔已被膠帶覆蓋).

實(shí)驗步驟: 撕掉覆蓋在小孔上的膠帶,觀察水是否能流出;打開瓶蓋觀察現(xiàn)象;擰緊瓶蓋再次觀察現(xiàn)象.

(3) 神奇的氣球.

實(shí)驗器材: 底端帶有軟管的塑料瓶、氣球、夾子.

實(shí)驗說明: 在塑料瓶底打一個小孔,把軟管插入塑料瓶內(nèi),并用熱熔膠密封,把氣球套塑料瓶內(nèi)(如圖5所示).

圖5 神奇的氣球?qū)嶒?/p>

實(shí)驗步驟:用嘴對著瓶口把氣球吹大,接著用夾子夾住瓶尾的軟管,觀察現(xiàn)象.

上述實(shí)驗的開展可以是全開放性的,將實(shí)驗器材全部提供給學(xué)生,由學(xué)生自主選擇嘗試實(shí)驗,他們會對每個器材進(jìn)行研究,思考它們的用處和使用方法;也可以是半開放性的,教師為學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗活動單,活動單上給出備選器材,對實(shí)驗方法給予指導(dǎo),降低操作難度.筆者制作的“敞口氣球”,展現(xiàn)了氣球口不用堵住,氣球依然不能變小的情境.這在學(xué)生的日常生活中是不常見的,奇特的體驗和認(rèn)知沖突,為接下來的深度探究指引了方向,學(xué)生對大氣壓的理解和感受也會銘記于心.開放性實(shí)驗的設(shè)計還要注意符合學(xué)生的知識基礎(chǔ),要體現(xiàn)實(shí)驗探究的針對性和層次性,由淺入深,步步深入.

3 問題引領(lǐng)——促進(jìn)深度學(xué)習(xí)發(fā)生

在實(shí)驗環(huán)節(jié)中學(xué)生自主提出探究性問題后,教師可以給予學(xué)生適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和總結(jié),得出一個具體、方向明確的探究任務(wù),繼續(xù)進(jìn)行探究.為適當(dāng)降低探究難度,提高課堂學(xué)習(xí)效率,教師可以創(chuàng)設(shè)一些討論題.

在“牛頓第一定律”一課的教學(xué)中,學(xué)生完成了課本上的“探究阻力對物體運(yùn)動的影響”實(shí)驗,實(shí)驗器材有斜面、小車、木板、棉布、玻璃等,如圖6所示.

圖6 探究阻力對物體運(yùn)動的影響

接下來討論的問題是:

(1) 實(shí)驗中是如何使小車在水平面上運(yùn)動時受到的阻力各“不相同”?

(2) 實(shí)驗中是如何使小車到達(dá)水平面上時的速度“相同”?

(3) 上述實(shí)驗設(shè)計中的“相同”和“不相同”是為了什么?

(4) 小車受到的阻力越小,小車運(yùn)動的路程越,速度減小越.假設(shè):水平面絕對光滑,小車將.

問題的創(chuàng)設(shè)要符合學(xué)生的思維邏輯,問題之間要環(huán)環(huán)相扣,層層遞進(jìn),從學(xué)生認(rèn)知的角度進(jìn)行整體規(guī)劃,提高學(xué)生自主探究的可行性.學(xué)生可以通過小組合作完成問題的思考與辨析,設(shè)計解決方案,構(gòu)建完整的探究體系,促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生.

4 自制教具——優(yōu)化知識建構(gòu)體系

教師的演示實(shí)驗因其現(xiàn)象直觀、觀點(diǎn)明確、成功率高深受師生歡迎,但是演示實(shí)驗也并非越多越好,在教學(xué)過程中教師要兼顧學(xué)生知識建構(gòu)的深度和廣度,同時還要注意知識結(jié)構(gòu)的清晰度,這就要求教師優(yōu)化演示實(shí)驗,拓展學(xué)生對于知識的直觀性認(rèn)識,建立正確的物理概念.

在“透鏡”一課中,教材上呈現(xiàn)的是平面光路圖,而現(xiàn)實(shí)中透鏡對光的會聚或發(fā)散是三維空間的立體光,筆者自制了演示教具:采用透光性好的亞格力板制作一個長方體的透光盒,把凸透鏡嵌在泡沫板內(nèi),泡沫板可以插在長方體的透光盒的任意位置,從而改變光源到透鏡的距離,5個激光筆嵌在透光盒的另外一端,實(shí)現(xiàn)了平面光源向空間立體光源的轉(zhuǎn)變,讓學(xué)生更加清晰地理解透鏡對于光束的會聚并不局限于平面會聚,而是立體空間會聚(如圖7).此外,該透光盒的上面是一個可打開的蓋板,在實(shí)際實(shí)驗過程中可放一小段蚊香產(chǎn)生煙霧,蓋上蓋板,煙霧留存于透光盒中,學(xué)生能更加清晰持久地看到光路.該設(shè)備還可以展現(xiàn)透鏡對光束的發(fā)散作用,加深了學(xué)生對于透鏡焦點(diǎn)、焦距的理解,為后面測透鏡焦距,探究透鏡成像規(guī)律奠定了基礎(chǔ).

圖7 自制演示教具

多年的教學(xué)實(shí)踐表明,傳統(tǒng)的程式化實(shí)驗教學(xué),可以幫助學(xué)生順利地完成實(shí)驗并得到實(shí)驗結(jié)論,但固定的實(shí)驗過程和步驟無法調(diào)動學(xué)生的思維.學(xué)生依托于程式化的結(jié)論以及教師的講解進(jìn)行機(jī)械的記憶,勢必導(dǎo)致學(xué)生對知識的淺層次認(rèn)知,繼而在解題過程中出現(xiàn)反復(fù)犯錯的現(xiàn)象.而深度學(xué)習(xí)注重學(xué)生的體驗和探究,強(qiáng)調(diào)對知識觀念的理解和自主建構(gòu),不僅關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果還重視學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)過程.[2]

筆者在上述的課例中突破了教材的束縛,根據(jù)學(xué)生的知識能力、學(xué)習(xí)動機(jī)、情感態(tài)度以及相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的創(chuàng)設(shè)了不同模式的實(shí)驗活動,為學(xué)生提供不同的實(shí)驗方案.學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識不再依賴于教師的講解,而是通過實(shí)際實(shí)踐操作提出問題并進(jìn)行探究,形成物理觀念繼而通過開放性實(shí)驗深化觀念完成知識的內(nèi)化與遷移.以實(shí)驗貫穿課堂,增強(qiáng)學(xué)生體驗感和成就感,提高學(xué)生的自我效能感,有效地培養(yǎng)了學(xué)生的思維品質(zhì),促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)真正的發(fā)生.