安娜　聂万里

摘 要：实验教学是初中物理教学的重要组成部分，在传统的实验教学中，教师往往“重结果轻过程”，这必然导致学生知其然而不知其所以然.学生对于物理知识肤浅的理解，以及不完整的认识，使其在运用知识解决实际问题的过程中存在困难.鉴此，笔者根据课程内容自制教具，设计不同的实验模式.目的在于让学生亲历实验过程，在实验中提升思维，促进学生深度学习的发生，从而实现由“学会”向“会学”“乐学”的转变.

关键词：实验教学;深度学习;自制教具

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）06-0035-03

作者简介：安娜（1988-），女，江苏徐州人，硕士，中学一级教师，研究方向：中学物理实验创新;

聂万里（1974-），男，江苏徐州人，本科，中学高级教师，研究方向：深度学习.

“深度学习”是一种新型的学习模式，目前受到教育界的广泛关注.与传统意义上的孤立记忆和被动接受不同，深度学习更强调学生理解性的学习以及行为和情感的高投入[1].此外，深度学习要求学生亲身体验，在体验中获得成就感，激发内在学习动机，从而发展学生的高阶思维.而在物理教学中，实验教学占有举足轻重的地位，也是培养学生核心素养重要载体[2].基于此认识，为了促进學生的深度学习，教师需要认真分析教学内容，确定教学目标和学生已有认识水平的差异，设计能激活学生思维的活动，使其积极主动地、批判地接受知识.接下来笔者以“温度计的使用”“大气压强”以及“物体的颜色”三个教学片段为例浅谈物理实验教学中如何促进学生的深度学习，旨在抛砖引玉.

1 实验设计层次化——促进深度学习

在实验教学中，教师必须根据学生已有的认知水平，有层次地设计实验，逻辑上要严谨，任务要环环相扣，层层递进，而非“低水平的重复”.现以苏科版物理教材“温度计的使用”这一教学片段为例，实验设计如下.

活动1 体验温度变化对气体体积的影响

如图1所示，在玻璃细管中封入一小段液柱，并将其插入烧瓶中，用手捂住烧瓶，观察玻璃管中红色液柱如何运动;将烧瓶放入冷水中，再次观察玻璃管中红色液柱如何运动.

活动2 体验温度变化对液体体积的影响

用烧杯向烧瓶中注满水（为了便于学生观察实验现象可在水中滴入两滴红墨水）塞上瓶塞.将玻璃细管插入烧瓶，再将烧瓶放入盛有热水的水槽中，如图2所示，观察玻璃管中液柱的变化;然后，将烧瓶放入盛有冷水水槽中观察液柱的变化.通过以上实验，学生会发现：温度变化对气体体积的变化影响较大.而对液体体积变化影响较小.历经以上实验，学生很容易理解温度计的测温原理.

提问：讨论选用以上装置测温有何利弊？

学生1：烧瓶较大且易破碎不便携带.

学生2：液柱的变化只能定性地反映出温度的变化.

提问：如何对实验装置进行改进？

学生1：选用更小且方便携带的容器代替烧瓶.

学生2：在细玻璃管上标上对应的刻度即可定量测温.

提问：若选取体积极小的容器（如玻璃泡）盛放测温液体，那应如何改进玻璃管才能使实验现象更加明显？

学生很容易想到把玻璃管做得更细，或选取不同的测温液体.

通过讨论的不断深入，学生掌握温度计的原理，知道温度计的玻璃泡就是容纳测温液体的容器，继而理解如何正确使用温度计，即玻璃泡浸入到被测液体内部.此外，学生对温度计的构造和选取也有深刻认识.在探究过程中不断提出更高层次的问题，教师通过引导学生主动思考，学生的思维活动被积极地调动起来，从而高度参与到活动中，实现学生从“浅层次的学习”向“深度学习”过渡.达到深度学习的目的.

2 实验设计创新化——促进深度学习

活动1 体验大气压强的实验

苏科版物理教材采取的方法如下：用酒精灯给注入少量水的易拉罐加热，待罐口有白雾出现时，堵住罐口.观察冷却后易拉罐形状的变化.此实验的局限性在于：易拉罐拉环的口较大不易密封，被加热后的易拉罐温度过高，密封时存在一定的危险性，此外在实际教学过程中，笔者发现很多学生误以为易拉罐变瘪是由于罐内的水蒸气液化把瓶子吸瘪而非是大气压强的作用.

鉴于以上弊端，笔者对实验进行改进，如图3所示：选用口径较小且瓶颈较长的烧瓶，用鹌鹑蛋代替鸡蛋.烧瓶的口径小，作用在鹌鹑蛋上内外的气压差减小，以此可以减小吞蛋速度.笔者选取的瓶子瓶颈较长，便于学生观察吞鹌鹑蛋过程.此外，该实验操作简单只需向烧瓶内加入少量的水预热，鹌鹑蛋便可以很容易被吞入，实验现象明显.教师将烧瓶水平放置，还可以排除重力的影响.待实验结束后，教师只需向烧瓶外侧倾倒少量热水，即可把鹌鹑蛋从烧瓶内取出，实现实验器材的重复利用.

明显的实验现象不仅让学生体验到大气压强的存在，更带来直观的视觉享受，在实验过程中，学生不仅获得成就感，其探究欲同样被进一步激发.

活动2 估测大气压

苏科版物理教材“粗测大气压”方法如下：按如图4所示的方式组装器材，排尽注射器筒内的空气，用橡皮冒将注射器的小孔封住，缓慢拉动注射器，当活塞开始滑动时记录拉力F，用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度得到活塞面积S，由p=F/S计算大气压的值[3].

该实验存在以下弊端：2mL注射器在市面上比较难找;在实验过程中，活塞与其注射内壁的摩擦较大，导致测量误差较大;在读拉力大小过程中，由于是动态过程，很多学生仅仅凭感觉粗略记录数值导致误差较大.鉴于以上弊端，笔者对实验进行改进如图5所示：用力传感器代替弹簧测力计（其量程为0-100N），选取5mL、20mL和50mL这三种量程的注射器进行实验，实验数据见表1.

实验结束后，教师引导学生对实验数据进行归纳分析，导致误差较大的原因有如下几点：（1）在拉动活塞过程中活塞与注射器侧壁存在摩擦，当匀速拉动时，拉力F拉、大气压力F压和活塞与内壁的摩擦力f三者关系F拉=F压+f ，F拉>F压，导致测量结果偏大;（2）由于注射器前段细管残留空气无法排尽.拉力F拉、外侧大气压力F压和内侧少量气体产生压力F内三者关系F压=F拉+F内，F拉

鉴于以上两点，小组讨论对实验进一步改进完善：在估测大气压前，先测出活塞与注射器内壁的摩擦力f，则大气压力可表示为F压=F拉-f;将注射器吸取少量的水，排尽空气，使注射器前端的细管被水占满，以此减少残留空气对实验产生的影响，改进后实验数据见表2.

3 实验化习题教学——促进深度学习

实际的教学过程中常常存在以下现象“此题已经见过很多遍，学生还是反复出错”，而对此现象一般的处理方式依托于教师的讲解，教师针对作业和试卷中的错题“就错讲错”，并未真正地认识到学生出错的原因.很多学生在新授课上往往对教师讲解的知识一知半解，仅仅依托大量的习题达到巩固所学知识的目的，无法真正构建学生的认知体系，学生的思维未被调动，深度学习并未真正发生.

例题 一位演员在舞台上，她的上身服装是绿色的，而下身裙装是红色的，当舞台灯光师打开红色追光灯照射她时，你看到舞台上这位演员的上身服装是颜色，下身裙装是颜色.

根据答题结果的调查发现，本题错误率比较高，主要原因在于学生对物体颜色的成因一知半解，而物体颜色由哪些因素决定，也是本节课的重难点.为了便于学生对物体颜色成因的探究，笔者自制实验器材——三色灯发光板，如图6所示;制作方法：选取一块白塑料纸板，在塑料板周围装上木板做的灯罩，然后把一串可发出单一色光的LED灯嵌到灯罩的凹槽，这样可在一定程度上降低自然光对实验的干扰，为了控制方便，将每组色光串联一开关，实现对单一色光的控制.

教师将制作好的服装放到发光板上，拉上窗帘，按下红色按钮开关，观察实验现象如图7所示.学生通过以上探究，不仅可以很容易地解决例题中的问题，而且学生的探究欲望又一次被激发.在实际教学过程中，学生找来不同颜色的纸条，进一步探究物体颜色的成因.实验现象进行如下：图8、图9、图10分别是红蓝纸片在自然、红光、蓝光照射下现象，图11、图12、图13分别是绿色纸片在绿光、蓝光、红光照射下的图片.并将实验现象进行记录，见表3.

學生对实验现象进行总结分类从而得出不透明物体的颜色由其反射的色光决定.通过亲历实验过程，学生真正地实现“做中学”，对于物体颜色的认识更加深入透彻.教师将习题教学用实验的方式展示，不断激发学生学习兴趣，同时在实验中促进学生生成新的问题并加以探究，加深对相关物理知识的理解，变被动接受为主动探究，促进学生物理核心素养的形成.

深度学习是一种以促进学生批判性思维和创新精神发展为目的的学习，不仅强调学生在学习过程中积极主动的学习状态以及知识的原理整合和意义联结，还重视学生解决问题能力的提升[4].深度学习不仅关注学生的学习结果还重视学生的学习状态和学习过程.在实验教学中，笔者根据自制实验器材，创设不同模式的实验活动，将知识原理充分整合，充分发展学生的高阶思维能力，促进深度学习的真正发生，从而实现深度学习的目的[5].

参考文献：

[1]安富海.促进深度学习的课堂教学策略研究[J].课程·教材·教法，2014，34（11）：57-62.

[2]刘学山.基于深度学习的初中物理教学实践与思考[J].中学物理，2020，38（14）：23-25.

[3]高静.对“估测大气压的值”实验的创新[J].物理教师，2015，36（08）：39+42.

[4]周志扬.创新实验设计 促进深度学习——以“光的偏振”为例[J].物理教师，2019，40（06）：13-16.

[5]徐仁良.初中物理教学中落实深度学习的策略[J].湖南中学物理，2020，35（09）：41-42.

（收稿日期：2020-11-18）