2024年10期
基于深度学习下的初中物理创新实验教学实践 ——以“分子运动”为例
【关键词】 ；
【正文】 摘 要：深度学习近年来备受关注和认同，是在课堂教学改革走向深水区必然选择。深度学习是落实核心素养的有效途径。而实验创新是培养学生物理学科核心素的必由之路，通过物理创新实验把学生使得所学知识得到进一步的理解促使知识建构和迁移运用。使得学生从表层学习走向深度学习，促进学生物理学科核心素养的养成。
关键字：深度学习；创新实验
一、深度学习缘起和内涵
苏格拉底曾说：教师职业不在于传授多少知识，而在于无限度的激发学生思考，激发学生对真理的热爱与追求。这里已经有深度学习理念的影子了。从Ference Marton和Roger Saljo在1976年首次提出深度学习概念算起，迄今也已40年有余，而近年来国内蓬勃兴起，这与我国课程改革的走向深水区密不可分。所谓“深度学习”就是指在真实复杂的情境中，学生运用所学的本学科知识和跨学科知识，运用常规思维和非常规思维，将所学的知识和技能用于解决实际问题，以发展学生的批判性思维、创新能力、合作精神和交往技能的认知策略。深度理解和实践创新则是深度学习的两个结果质量显示器。
二、深度学习与创新实验的联系
物理学是一门以实验为载体的基础自然科学，物理实验是物理学重要部分，而创新实验是深度学习内核的体现，更是激发学生的求知欲，培养学生自主学习的重要方式。通过深度学习，提升学生实验探究与实践应用的能力，以此提高学生的思维方法和思维品质，培养师生的动手能力和创造力，还有利于课程重难点的突破，我们把在物理教学过程中师生遇到的教学问题，加工转化为物理实验问题，再通过物理实验创新加以解决：问题驱动问题，问题促发深度思考，诱发实验的创新。具体路径是：物理教学问题 → 物理实验问题 →物理实验创新。本文以人教版九年级“分子运动”为例，简述用创新实验突破初中物理教学中重难点。
三、创新实验突破教学难点教学实践
《分子运动》是初中物理人教版九年级的第一节课，本节知识点多，又是微观结构，物质由分子组成，且分子间同时存在着引力和斥力，因为分子极小，学生很难体验分子之间的作用力，成为学习的一大障碍，这就需要创新实验探究突出重点、破解这一难点。如何建立起物质的分子结构模型，直观展示分子的两个力呢？我们通过模型建构把微观结构通过宏观展现。
实验一、我们用多个乒乓球通过小弹簧连接成正方体，弹簧模拟分子之间作用力，用弹簧将乒乓球连接起来，建立一种分子结构模型，同时在底座中央配上带USBDE震动器，把微观结构放大，从而达到可视化，易体验的效果，如图1所示。
图1
学生观察分子立体结构模型，认识一种分子结构，体验用手压或拉乒乓球，感知乒乓球之间弹簧的弹力，当拉开乒乓球时，弹力表现为收缩的力，模拟分子间的引力，当压缩乒乓球之间的距离时，弹力表现为推斥的力，模拟分子之间的斥力。分子间的作用力知识点对中学生来说很抽象，学生很难理解，通过分子模型实验，运用分析推理方法能认识到分子间的力什么情况下表现为引力，什么情况下表现为斥力，但要注意纠正学生认为引力和斥力不是同时存在的看法。引导学生辩证的看问题，克服简单化、片面化。本实验分子的立方体结构模型，只是众多结构关系的一种，教师需要给学生强调说明分子结构形状是多样的，并不都是正方体，可能会导致学生误解为所有分子结构。
师：固体为什么很难压缩？
破镜为什么不能重圆？
通过以上创新实验《分子模型》展示，小组讨论分析组后对于这两个问题就迎刃而解，对分子间的作用力已经会有深刻的理解，学生已经不难理解了。
实验二、分子间的作用力通过上面模型建构已经具有的初步的了解，为了进一步感知分子间作用力，所学知识得到进一步的理解促使知识建构和迁移运用，用一些有趣的实验来引入，将大大激发学生学习的兴趣和求知欲望，唤起学生的注意力，基于此把平时儿童玩泡泡经过进一步加工引入使得变成课堂知识难点轻松掌握。实验如下：
1.用家用导线做一个大约直径20cm的线圈，再做一个小细线圈，配制泡泡水，取大约1.5kg清水加入盆中，然后加入大约10ml洗洁精，可适当加少量的透明胶水和洗发液，增加泡泡的张力，均匀搅拌起泡备用。
2.上课时教师把导线圈的放入泡泡中，轻轻的往上抬形成水膜，离开水面。
师问：轻轻用手撮破一边水膜，会怎么样？（线圈中的细线在水分子作用力下成弧形，）如图2甲所示，师问：细线圈朝水膜方向弯曲，是什么力拉动力细线圈，这是什么原因呢？
3.再做一次水膜，把细线圈小心放在水膜上，线圈在分子引力作用下会飘到边缘。最后用牙签或笔尖轻轻的把细线圈中间水膜撮破，此时细线圈在水分子引力作用下形成一个漂亮的中空小圆圈如图2乙所示，还可以用手轻轻拖动。
师：什么原因让细线圈变得这么圆呢？
生：细线圈靠水分子的引力作用成圆形。
师：如果把细线圈拧成“8”字形，再放到水膜上撮破中间的水膜情况会怎么样呢？关于这个情况同学们可以回家试一下。
图2
本实验是平常中的儿童玩耍中泡泡经过二次加工变换用于教学引进课堂，使得课堂轻松愉悦，极大的激发了学生兴趣和进一步思考。让学生回家自主操作体验的欲望，该实验器材易的，操作简单，分子间作用力不易呈现，通过本创新实验变得可视化、使得课堂更有趣味，同时轻松突破本节知识难点，本实验尽量把抽象的物理理论知识转化为能直接感知的现象，除了让学生知道分子具有引力、斥力外，还要学会从现象分析推理实质的问题研究方法。
以上两个实验特别突出了通过宏观现象推测物质的微观结构的方法，而反过来用物质微观结构的知识来解释各种宏观现象的过程，如何从复杂的宏观热现象里面分析出微观机制，微观模型又怎样解释更多的宏观热现象，这些问题的学习是对学生物理能力的一种提高。也体现了从生活走向物理的理念，注重探究能力、创新意识以及科学态度、科学方法、科学精神等方面的培养。深度学习下的创新实验不是一蹴而就，是教师长期的教学过程不断经验积累、实践过程。通过深度学习，不断培养学生概括理解、实验探究、实践运用、求实创新素养下的各个关键能力，在物理学科学习内化中提升学科特征的品质，物理学科是带有方法论性质的学科，掌握科学方法比掌握具体的科学知识更具有长远的意义。
总之，在物理教学中应提倡师生利用身边的物品、材料、工具进行物理实验的改进或创新，不但具有简便、直观特点，更有利于学生动手能力和创新意识的培养。在初中物理教学中用创新实验破解教学重难点或者习题教学正是深度教学的体现，也是培养学生科学素养的重要方式。物理教学中的“深度学习”创新实验使得物理概念和基本规律有正确认知的基础上知道合理的转化，提升学生实验探究与实践应用的能力，以此提高学生的学科思维方法和思维品质，使初中物理学科素养的培育从零散走向整合，从被动走向主动，从浅层的学习走向深度的探究学习。创新实验是科学探究教学的重要内容，也是落实课程目标、全面提高学生核心素养的重要途径。
参考文献：
[1] 李松林，贺慧，张燕.深度学习究竟是什么样的学习[J].教育科学研究，2018（10）：54-58.
[2] 青春，周昌鲜，张生文，赵友明，袁令民，李勇强.高中物理教学中实验创新的理论与实践[J].物理教学，2017，39（08）：27-29.
[3] 杨小春.基于深度学习的初中物理实验探究素养培育策略[J].科学大众（科学教育），2019（07）：22.
关键字：深度学习；创新实验
一、深度学习缘起和内涵
苏格拉底曾说：教师职业不在于传授多少知识，而在于无限度的激发学生思考，激发学生对真理的热爱与追求。这里已经有深度学习理念的影子了。从Ference Marton和Roger Saljo在1976年首次提出深度学习概念算起，迄今也已40年有余，而近年来国内蓬勃兴起，这与我国课程改革的走向深水区密不可分。所谓“深度学习”就是指在真实复杂的情境中，学生运用所学的本学科知识和跨学科知识，运用常规思维和非常规思维，将所学的知识和技能用于解决实际问题，以发展学生的批判性思维、创新能力、合作精神和交往技能的认知策略。深度理解和实践创新则是深度学习的两个结果质量显示器。
二、深度学习与创新实验的联系
物理学是一门以实验为载体的基础自然科学，物理实验是物理学重要部分，而创新实验是深度学习内核的体现，更是激发学生的求知欲，培养学生自主学习的重要方式。通过深度学习，提升学生实验探究与实践应用的能力，以此提高学生的思维方法和思维品质，培养师生的动手能力和创造力，还有利于课程重难点的突破，我们把在物理教学过程中师生遇到的教学问题，加工转化为物理实验问题，再通过物理实验创新加以解决：问题驱动问题，问题促发深度思考，诱发实验的创新。具体路径是：物理教学问题 → 物理实验问题 →物理实验创新。本文以人教版九年级“分子运动”为例，简述用创新实验突破初中物理教学中重难点。
三、创新实验突破教学难点教学实践
《分子运动》是初中物理人教版九年级的第一节课，本节知识点多，又是微观结构，物质由分子组成，且分子间同时存在着引力和斥力，因为分子极小，学生很难体验分子之间的作用力，成为学习的一大障碍，这就需要创新实验探究突出重点、破解这一难点。如何建立起物质的分子结构模型，直观展示分子的两个力呢？我们通过模型建构把微观结构通过宏观展现。
实验一、我们用多个乒乓球通过小弹簧连接成正方体，弹簧模拟分子之间作用力，用弹簧将乒乓球连接起来，建立一种分子结构模型，同时在底座中央配上带USBDE震动器，把微观结构放大，从而达到可视化，易体验的效果，如图1所示。
图1
学生观察分子立体结构模型，认识一种分子结构，体验用手压或拉乒乓球，感知乒乓球之间弹簧的弹力，当拉开乒乓球时，弹力表现为收缩的力，模拟分子间的引力，当压缩乒乓球之间的距离时，弹力表现为推斥的力，模拟分子之间的斥力。分子间的作用力知识点对中学生来说很抽象，学生很难理解，通过分子模型实验，运用分析推理方法能认识到分子间的力什么情况下表现为引力，什么情况下表现为斥力，但要注意纠正学生认为引力和斥力不是同时存在的看法。引导学生辩证的看问题，克服简单化、片面化。本实验分子的立方体结构模型，只是众多结构关系的一种，教师需要给学生强调说明分子结构形状是多样的，并不都是正方体，可能会导致学生误解为所有分子结构。
师：固体为什么很难压缩？
破镜为什么不能重圆？
通过以上创新实验《分子模型》展示，小组讨论分析组后对于这两个问题就迎刃而解，对分子间的作用力已经会有深刻的理解，学生已经不难理解了。
实验二、分子间的作用力通过上面模型建构已经具有的初步的了解，为了进一步感知分子间作用力，所学知识得到进一步的理解促使知识建构和迁移运用，用一些有趣的实验来引入，将大大激发学生学习的兴趣和求知欲望，唤起学生的注意力，基于此把平时儿童玩泡泡经过进一步加工引入使得变成课堂知识难点轻松掌握。实验如下：
1.用家用导线做一个大约直径20cm的线圈，再做一个小细线圈，配制泡泡水，取大约1.5kg清水加入盆中，然后加入大约10ml洗洁精，可适当加少量的透明胶水和洗发液，增加泡泡的张力，均匀搅拌起泡备用。
2.上课时教师把导线圈的放入泡泡中，轻轻的往上抬形成水膜，离开水面。
师问：轻轻用手撮破一边水膜，会怎么样？（线圈中的细线在水分子作用力下成弧形，）如图2甲所示，师问：细线圈朝水膜方向弯曲，是什么力拉动力细线圈，这是什么原因呢？
3.再做一次水膜，把细线圈小心放在水膜上，线圈在分子引力作用下会飘到边缘。最后用牙签或笔尖轻轻的把细线圈中间水膜撮破，此时细线圈在水分子引力作用下形成一个漂亮的中空小圆圈如图2乙所示，还可以用手轻轻拖动。
师：什么原因让细线圈变得这么圆呢？
生：细线圈靠水分子的引力作用成圆形。
师：如果把细线圈拧成“8”字形，再放到水膜上撮破中间的水膜情况会怎么样呢？关于这个情况同学们可以回家试一下。
图2
本实验是平常中的儿童玩耍中泡泡经过二次加工变换用于教学引进课堂，使得课堂轻松愉悦，极大的激发了学生兴趣和进一步思考。让学生回家自主操作体验的欲望，该实验器材易的，操作简单，分子间作用力不易呈现，通过本创新实验变得可视化、使得课堂更有趣味，同时轻松突破本节知识难点，本实验尽量把抽象的物理理论知识转化为能直接感知的现象，除了让学生知道分子具有引力、斥力外，还要学会从现象分析推理实质的问题研究方法。
以上两个实验特别突出了通过宏观现象推测物质的微观结构的方法，而反过来用物质微观结构的知识来解释各种宏观现象的过程，如何从复杂的宏观热现象里面分析出微观机制，微观模型又怎样解释更多的宏观热现象，这些问题的学习是对学生物理能力的一种提高。也体现了从生活走向物理的理念，注重探究能力、创新意识以及科学态度、科学方法、科学精神等方面的培养。深度学习下的创新实验不是一蹴而就，是教师长期的教学过程不断经验积累、实践过程。通过深度学习，不断培养学生概括理解、实验探究、实践运用、求实创新素养下的各个关键能力，在物理学科学习内化中提升学科特征的品质，物理学科是带有方法论性质的学科，掌握科学方法比掌握具体的科学知识更具有长远的意义。
总之，在物理教学中应提倡师生利用身边的物品、材料、工具进行物理实验的改进或创新，不但具有简便、直观特点，更有利于学生动手能力和创新意识的培养。在初中物理教学中用创新实验破解教学重难点或者习题教学正是深度教学的体现，也是培养学生科学素养的重要方式。物理教学中的“深度学习”创新实验使得物理概念和基本规律有正确认知的基础上知道合理的转化，提升学生实验探究与实践应用的能力，以此提高学生的学科思维方法和思维品质，使初中物理学科素养的培育从零散走向整合，从被动走向主动，从浅层的学习走向深度的探究学习。创新实验是科学探究教学的重要内容，也是落实课程目标、全面提高学生核心素养的重要途径。
参考文献：
[1] 李松林，贺慧，张燕.深度学习究竟是什么样的学习[J].教育科学研究，2018（10）：54-58.
[2] 青春，周昌鲜，张生文，赵友明，袁令民，李勇强.高中物理教学中实验创新的理论与实践[J].物理教学，2017，39（08）：27-29.
[3] 杨小春.基于深度学习的初中物理实验探究素养培育策略[J].科学大众（科学教育），2019（07）：22.
- 【发布时间】2021/7/7 16:57:32
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