以能力為導向的高中物理實驗深度教學

【摘 要】實驗是物理的靈魂，在物理教學中起著基礎性、決定性的作用，但當下高中物理實驗教學中卻存在一些問題，這些問題制約著學生物理素養的發展。為解決這些問題，教師可以依據物理實驗深度教學的特性，實施以能力為導向的高中物理深度教學。

【關鍵詞】高中物理；深度教學；物理實驗；能力導向

【中圖分類號】G633.7? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2024）11-0069-03

【作者簡介】楊鳳樓，江蘇省江陰市教師發展中心（江蘇江陰，214400）黨委書記、主任，高級教師，無錫市優秀教育工作者，無錫市物理學科帶頭人，江陰市名教師。

高中物理教學中，實驗教學是理解、驗證和鞏固理論知識、培養學生物理核心素養的關鍵環節?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）中指出高中物理實驗在培養學生的科學素養、科學思維方式、科學研究能力等方面發揮著獨特而重要的作用。在高中物理實驗教學中，教師可以以能力培養為導向，通過設計深度教學，啟發學生的思維，引導他們主動探究，從而提高實驗能力。

一、問題分析：為什么要在高中物理實驗教學中實施深度教學？

1.破解物理實驗教學主體錯位困境之需

物理實驗課堂教學通常包含教師演示實驗和學生分組實驗兩類，在現實物理實驗教學中，忽視學生主體地位和教師主導地位的情況很普遍。演示實驗中，有些教師為達到預想的實驗效果，確保實驗精確無誤，將講臺當作舞臺，教師成了演員，學生成了觀眾，本應是課堂主體的學生，只是看著教師“表演”，等待實驗結論。分組實驗中，有些教師將課堂完全交給學生，高估了學生的動手能力和自我控制能力，實驗室里一片嘈雜，本應處于課堂主導地位的教師成為旁觀者。要破解以上問題，就必須改變物理實驗教學的目標指向，物理實驗教學不應僅是教授物理知識，還應提升學生能力、培養學生物理學科核心素養。物理實驗教學的“教”與“學”的主體應向學生轉移，幫助學生深刻理解所學物理知識，以實現深度學習。

2.破解物理實驗教學表象化問題之需

“聚焦課堂，高效教學”是物理教師的共識，但追求高效教學引發的兩種現象值得反思，一是成績提升后興趣不足，二是教學有所成效后教育本質缺失。其原因主要是當前物理實驗教學表象化問題突出，重知識講解，輕過程探索；重解題練習，輕能力培養；重知識傳授，輕情感交流。傳統教學模式存在價值目標淡化、學習過程受限、教學方式效率低等問題，導致教力與學力發展不平衡。

二、概念闡述：高中物理實驗深度教學是什么？

深度教學是一種教育教學的方法，其核心理念是幫助學生更深刻地理解和運用所學的知識，而不僅僅是表面記憶或機械掌握。與淺層教學相比，深度教學強調學生對知識的深層次理解以及思考和應用能力的培養，它不僅關注學科知識的傳授，更注重學生對知識的探究和理解。深度教學重視學生的主動性和參與性，鼓勵學生通過討論、實驗、探究等方式，深入理解知識的內涵和原理。在物理實驗教學中實施深度教學，就是師生通過物理實驗探究，獲得大量事實，通過概括、抽象獲得概念、規律等知識，并發展學生的物理學科核心素養。

促進深度學習的“教”是為了引導、啟發學生學會“學”，在物理實驗教學中，深度教學不是簡單“告訴”知識，也不是讓學生按部就班重復實驗操作，而是“引導”學生探索知識本質，“激發”學生的學習動能，“培養”學生的學習能力、價值觀等。在具備了相應的能力以及素養后，學生將在物理學習中有所思、有所悟，并在學習中發現知識的意義，感悟知識的魅力，從而將所學知識轉變為能力。

三、策略實施：高中物理實驗深度教學怎么做？

1.理解性教學策略

理解是教學的最基本要求，是教學的前提和基礎。教學不應僅限于傳授知識，學習也不應只停留在獲取知識上，而應通過具體知識的學習，使學生深入理解知識所代表的事物規律、價值內涵、思維方式和情感態度，引導學生在知識的基礎上建立與外部世界的內在聯系。

以人教版高中物理必修一“實驗：探究兩個互成角度的力的合成規律”教學為例，傳統教學方式下教師通常是在做實驗之前，先講解實驗操作步驟和注意事項。根據教師的要求和提醒，學生是能完成實驗的，但不一定能理解為什么要這樣操作，這樣操作的必要性是什么。深度教學方式下教師則讓學生選擇實驗器材，自己設計實驗并嘗試操作，當發現學生兩次拉動圓環至不同點時，再與學生交流“兩次操作的作用效果是不是相同？不相同的作用效果背后是不是合力與分力的關系？”通過學生錯誤操作、師生交流糾正錯誤，學生才能真正理解此實驗的原理。

2.問題導向性教學策略

問題導向性教學以問題為核心，推動整個教學過程和學習活動，引導學生對具體知識及其潛在思想與方法進行探究和體驗。在知識傳授時，教師可以將教學內容劃分為多個小問題，并通過師生問答的方式，使學生逐步深入學習，經歷記憶、理解、分析和探究等多個階段。

以人教版高中物理必修一“實驗：探究加速度與力、質量的關系”教學為例，在“平衡摩擦力”這一重要步驟中，傳統教學方式下教師通常是這樣操作的：布置平衡摩擦力的任務，學生根據布置進行實驗操作。這樣看似“規范”的實驗過程，其實是無效的。因為學生沒有深入理解平衡摩擦力的前因與后果，只是在機械地執行教師的“命令”。深度教學方式下教師則是通過一系列精心設置的、相互聯系的問題，如“牛頓第二定律表達式中的力是合力還是分力？”“小車受到幾個力的作用？”“小車受到的合力如何求？”“摩擦力求不出來怎么辦？”“如何平衡摩擦力？”與學生一起探討為什么要平衡摩擦力，從而使學生達到對知識的真正理解。通過這樣的問題式學習，在今后遇到類似問題時，學生能夠做到觸類旁通、舉一反三。

3.結構導向性教學策略

結構導向性教學是基于結構主義理念提出的，注重教學目標的結構性和豐富性，是相對于傳統的機械式、符號式、表層式教學而言的，是指立足知識的三個構成要素——符號表征、邏輯形式和意義，學生自覺尋找知識的內在關聯從而主動建構知識體系的過程。

以人教版高中物理選擇性必修二“自感現象演示”教學為例，在演示實驗時，傳統教學方式下教師為了達到演示實驗的效果，往往在斷開開關后使小燈泡突然變亮，從而給學生留下深刻的印象，然后再與學生一起分析為什么發生這樣的現象。這樣的教學雖然實現了教學目標，但沒有實現學生對知識的深度理解和實驗能力的提升。深度教學方式下，教師首先提出問題：“如何設計實驗，實現在斷開開關后燈泡突然變亮呢？”讓學生自己去設計實驗，選擇器材，操作實驗，分析原理。在學生操作實驗成功后，再追加問題：“是不是只要斷開開關，燈泡總是突然變亮的？能不能設計一個電路，在斷開開關后，燈泡并沒有突然變亮？”再讓學生去設計實驗，操作實驗。兩次思考、兩次實驗、兩種不同現象，讓學生明晰燈泡忽然變亮與忽然變暗的原理及規律。此教學過程充分體現了學生的主體地位和教師的主導地位，不僅達到知識點教學的目的，也達到優化學生知識結構、促進學生深度學習的目的。

4.回應性教學策略

知識教學并不是教學的最終目的，教學要回到教學的主體——學生身上，關注學生的發展?；貞浇虒W指從以教材為中心的教學模式轉變為以學生自身感知為中心的模式，它要求將知識的理解與學生現實生活緊密聯系起來，促使學生更加自覺地進行反思，并提高學生的思考能力，豐富其內心世界。

以人教版高中物理必修三“實驗：導體電阻率的測量”教學為例，首先教師可以引導學生思考為什么導體會有電阻。接下來，教師可以設計一個實驗，讓學生親自操作測量導體的電阻率。例如，教師可以提供不同材料制成的導線，讓學生用伏安法測量它們的電阻值。教師還可以提供溫度計等儀器，讓學生在不同溫度下進行多次測量，觀察電阻率是否受溫度影響。在實驗過程中，教師要及時給予學生反饋和指導。同時，教師還要鼓勵學生提出自己的假設和推理，并通過實驗結果來驗證或修正這些假設。

以能力提升為依托開展物理實驗深度教學，可以實現“教”與“學”的有機統一。教學不局限于知識的傳授，而是促進學生深度學習，理解知識背后的方法、價值與思想，一旦激發學生的主體意識，學生將在大腦中構建知識體系、尋找方法措施，實現能力的提升。

*本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃普教立項課題“促進深度學習的高中物理實驗教學研究”（D/2018/02/24）階段性研究成果。