刍议指向深度学习的高中物理探究型实验教学策略
于路军
【内容摘要】指向深度学习的高中物理探究型实验教学模式具有十分重要的实效意义。围绕指向深度学习的高中物理探究型实验教学的研究，首先应从需要研究的缘由入手，结合当前的高中物理探究型实验教学现状，结合一些经典且成功的现代化教育教学模式，对高中物理的深度学习与探究型实验教学相结合的开展策略进一步阐述。通过文献综述以及案例法相结合的论述方式以期能够使现有的高中物理教学更具有高效性和合理性。
【关键词】深度学习? 高中物理? 探究型实验? 教学策略
物理课程是一门综合性课程，也是一门理论与实践并重的课程之一。高中物理的教学对于学生今后的职业方向、兴趣爱好培养等方面具有十分重要的意义。正因为如此，一直以来围绕如何教会学生掌握正确科学的高中物理学习方式和方法，是许多物理教师以及教育工作者一直探讨的课题之一，且是未来教育改革的重要课题之一。
一、研究指向深度学习的高中物理探究型实验教学缘由
1.目前高中物理对深度学习与探究型实验教学不重视
学生是课堂教育的主体，也是深度学习的重要参与者和受益者①。因此开展深度学习的高中物理课程改革不仅是必要的，而且具有十分重要的现实意义，特别是对于高中物理的特殊性，高中物理是大学诸多主干课程的基础，如航空航天专业中涉及的流体力学，经典力学，电磁学等，都与高中物理中的牛顿三大力学定律，能量守恒定律等息息相关，而关乎民生以及重大国防建设的核电项目以及涉核武器建设等，也都与高中物理密切相关。正因为高中物理的重要性，更需要学生从学习兴趣出发，真正能够将高中物理吃透，将浅层的知识学习转化为更深层次的记忆和学习，并能够理解透彻且能做到创新应用。但就目前的高中物理教学调查可知，仍有部分高中物理教学存在着对实验教学和深度认知教学理念的不重视②，主要表现为：高中物理的授课内容浅显单一，对学生的授课内容没有结合学生学习兴趣和学习能力深入剖析，授课方式形式化，单纯追求高中物理的学习成绩，对学生学习兴趣的培养、动手实践能力等培养欠缺或忽视，课堂教学中学生参与程度低，对知识理解不透彻，对高中物理的大纲内容理解片面，高中物理的建构以及方法论欠缺等，这些不足使得学生在具体高中物理学习过程中只停留在表层学习，无法深入对高中物理进行探索和具体实践，学习主动性和积极性不足，甚至部分学生因为兴趣不足，课程理解不透彻等产生偏科现象，因此在具体高中物理课程改革中，必须将深度学习贯彻到高中物理课程改革中，不仅要让学生能够深度学习和理解，还需要教师转变教育教学思路，将深度学习作为课堂的创新教学进行探索和创新，逐渐构建适合学生发展的理论与实践并重的教育教学体系。
2.部分高中物理学生实验认知、实践理念等存在偏差和不足，需要结合深度学习提升学生的核心素质和关键能力
物理是一门理论与实践相结合的综合性科目。在具体高中物理学习中，必须要让学生养成良好的学习习惯、认知以及思维习惯，能够将理论学习与实践学习等相结合，全面提升自我的学习能力和水平，只有这样，才能真正对高中物理知识体系能够全面清晰地认知。目前，由于地域教育的不均衡性，部分学校的高中学生存在着实验认知、实践理念等偏差，如只注重理论知识的学习，没有将理论与实践相结合，对实践认知局限或缺失，没有认知到实践对知识深度认知的重要性，动手能力差，对实验的步骤、实验的具体操作流程等存在不足，甚至缺乏一定的观察能力和动手操作能力，在实验实践过程中，缺乏团队意识和互动意识，团队实验效果难以达到预期标准。在具体理论学习过程中，只注重具体概念和公式的背诵，而对概念的构成、公式的推导以及实验数据等筛选总结归纳能力等欠缺，这些不足严重影响学生的深度学习，使得他们学习只存在浅层表面，不具备创新能力，也难以在其他学科中应用物理学解决实际问题。针对这种不足，也促使指向深度学习的高中物理探究型实验教学必须也有必要成为素质教育改革的重要内容和方向。
二、指向深度学习的高中物理探究型实验教学策略
1.以趣带学，构建探究型实验教学体系
实验是物理的基础，也是物理发展的根本，而学习兴趣是学生能够长远学习的动力。高中物理实验课程具有操作流程复杂，涉及的物理类别多等特点，但同时也可以从多方面来挖掘和培养学生的兴趣点。如一些同学喜欢乒乓球、羽毛球、篮球等体育项目，便可以将经典力学如牛顿第一定律、第二定律等探究型实验应用到这些项目中，让学生在参加项目的同时结合经典力学知识分析球的运行轨迹以及变化的原则，球在发球前、中、后的力学变化，合力对球的速度的影响等，通过这样的一步步探究，既可以挖掘和培养学生对于物理以及体育课程的学习兴趣，也可寓教于乐，在探究式实验过程中通过让学生对一些数据、物理力学理论知识的比对和应用等，将浅层的物理知识转化为深度学习，加深他们对高中物理知识理论知识的基础印象。再如高中物理中涉及的许多“变量”与“不变量”等，与哲学中的“量变引起质变”理论相结合，可以在提高学生学习兴趣的同时，能够拓宽学生的思维广度，培养他们的逆向思维等能力，帮助他们养成良好的思维习惯，能够创新地将其他课程的理论知识作为解释物理学宏观物理现象和微觀物理现象的工具，更可以促使他们明白探究型的物理实验其实是一件很有趣的事儿，特别是当物理学发展将一些未知转化为已知并应用到具体生产生活中时，可以让他们意识到物理不仅有趣而且有用，从而进一步让他们由浅层学向深度学，由被动学向主动学，由理论学向理论与实践并重的学等方式转变，通过这样一步步以趣带学，逐步帮助学生构建良好的探究型思维习惯。
2.结合信息化技术手段，促使探究型实验教学更加多样化
高中物理的探究型实验侧重于探究几个关联物理量之间的关系，使得将物理中的未知量通过已知条件求解出来，并应用到具体实践当中。因此探究型实验是高中学习物理中必须掌握的基本技能之一，且具有十分重要的现实意义，如探究型实验有助于树立学生学习物理的信心并同时提高他们的学习兴趣，并在学习过程中逐步加深他们对于理论知识的学习记忆并将理论知识内化。在探究型实验过程中，需要结合图、表等物理教学方式和信息化的教学手段等，不断丰富探究型的物理实验教学方式方法。如在探究自由落体运动时，在具体实验中，可以让学生组成实验探究小组，设置几个猜想：“自由落体运动与质量之间存在一定关系”“自由落地运动与高度存在一定的关系”“自由落体运动的高度与时间成比例关系”等猜想，然后设置几组实验：将不同质量的物体按照相同高度，不同高度的物体同一质量，不同高度的物体不同质量等分别进行相关的自由落体实验，详细记录相关的数据并将数据分别做表进行统计，对比各组的实验结果，让学生进行探究验证，并总结出自由落体运动的规律以及位移公式等，通过这样的形式不仅可以增加课堂实验的趣味性，更能让学生在实验中理解和掌握公式的由来及推导过程。此外还可通过计算机等将相关数据进行输入，利用动画等技术手段对自由落体过程进行建模，并利用动画等形式将自由落体实验重新复盘，让学生在观看动画时进而进一步加深学生对于高中物理中有关自由落体的猜想以及相关公式的理解和应用，让他们深度认知高中物理。
3.理论联系实践，创新性开展高中物理探究型实验教学
指向深度学习的高中物理探究型教学，要注重理论联系实际。高中物理是一项理论与实践相结合的综合性科目。高中物理除了考查学生的基本运算以及基本逻辑之外，还考查了学生的观察力、理论衍生及发散思维能力、动手能力和总结归纳的能力等，需要在实际教学中将理论与实践结合起来进行授课。例如高中物理中涉及的力学内容中什么是向心力和离心力？就可以让学生结合理论知识，亲自在动手实验中寻找力的基本现象，发展规律以及力的理论构成，向心力和离心力的发现过程、公式推演等，并可以结合生活中常见的物理现象，如公路转弯为什么要设置成斜坡等进行探究型的实验授课和理论授课。在理论联系实践教学方面，要突出学生的主体地位。以学生为中心开展高中物理探究型实验教育教学课程，重点突出学生的理性思考以及动手能力培养和观察能力等核心素养和关键能力的培养，增加学生的实验频率，让每一个学生都有动手的机会，并以问题为导向结合实验中出现的问题以及实验现象对学生进行理论方面的指导，从而提高他们的自身实验探究能力，凸显课堂教学实效③。此外还可以创新理论与实践教学的方式和方法，巧妙利用好翻转课堂、互动式教学和情境化的教学模式，合理设置高中物理探究型实验的难度梯度，依据不同学生的特点制定针对性培养方案，巧妙合理利用思维导图将实验中的步骤、原理、现象以及可能出现的问题等设计出来，提高学生实践中总结归纳的能力，使得学生能够借助实验数据将实验中的现象和结果进一步上升为理论，并能够使得他们深度理解和掌握高中物理的基本原理如牛顿三大定律并可以应用到他们的学习和生活当中。
总之，实验教学是物理教学中最重要的教学方式之一。进行探究型的高中物理实验教学是基于现在高中物理教学的不足而进行的必要改革。基于学生学习现实提出的指向深度学习的教学理念，有助于学生高中物理长久兴趣的挖掘和发展，也有助于学生的兴趣培养和高中物理的创新发展，在具体操作过程中，要结合实际，不断优化其教育教学方法，以趣带学，以及信息化的技术手段和理论联系实践等方式，不断将高中物理教学与其他学科的优势教育相結合，不断提升学生对于高中物理知识点的认知，让学生在探究型实验教学中亲自动手实践，在实践中总结和归纳物理规律，证明物理猜想，通过这样的过程，让他们真正深度地进行学习和记忆，并将高中物理作为今后学习和职业发展的重要工具来应用。
【注释】
① 杨向荣. 指向深度探究的高中物理实验教学的设计与实践[D]. 南京：南京师范大学，2018：10-15.
② 刘永珍. 普通高中实验教学中如何应用探究式教学设计[J]. 学周刊，2020（19）：37-38.
③ 黄妙红. 物理教学中如何深度培养学生的实验探究能力[J]. 试题与研究，2020（10）：114.
（作者单位：江苏省江阴市青阳中学）
