深度学习视阈下初中物理家庭实验的选题与实施

吴应林

初中物理家庭实验是为了加强学生的动手能力，由教师依据教学的实际情况，结合学生的学情，给学生布置的在家庭环境中完成的实验任务。而实验所需要的材料也是生活中轻易得到的物品，可以在家里做一些独立完成的实验。在家庭实验中，教师如何检测实验学习的成果呢？教师可以要求学生将实验拍成短视频，再通过软件上传给教师。在实验之中可以一边动手操作，一边进行讲解。初中的物理实验都较为基础，在家庭中多组织物理实验，有利于学生动手能力和动脑能力的结合，并且有助于学生激起对物理学科的兴趣，建立物理的相关理论，提高探索知识的能力。通过家庭物理实验，可以让学生通过具身学习获得相应的知识，而不是通过刷题背书的方式强行识记，以此确保学习的实践性和知识的生成建构性。

为提升学校育人水平，国家响应社会呼声，于2021年出台了《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，为减轻学生负担、提升教学质量提供了有力的参考依据。该文件中为了减少学生的作业负担，提出了八条指导性意见措施，如全面提升作业设计的质量，作业的布置要符合学情和年级特点、能够培育学生的综合素质和能力，要求教师学会分层布置作业，实施个性化的作业，因材施教，坚决抵制死板无效重复性高的作业。因此，教师可以布置一些切合“双减”政策的拓展性作业。物理学科中有很多基础性实验，文章结合在教学之中的实际案例，对初中物理家庭实验的选题原则、实施的路径等方面进行探讨。

一、 初中物理家庭实验的实施价值

(一)有利于学生自主实验能力的发展

物理学的特性决定了其必须以实验为基础，所以物理学科的教学不能离开物理实验。而物理实验是有其特殊规律的教学方式，可以提升学生的动手能力，让学生在动手过程中思考和获得新知。同时，物理实验帮助学生验证物理定律，培养学生的科学的思维意识和方法，加深其对基本知识的认识程度，激发学生的求知欲，培养学生的探索能力。因此，物理实验在物理教学中起着非常重要的作用。

通过近几年物理家庭实验的实施，我们发现，“双减”政策实施后，虽然学生的作业有所减少，但是学生学习的能力并没有下降。这就在于周末的物理家庭实验带来的好处，学生的学习兴趣增加，解决知识的能力也随之提高。这才是真正地做到双减。另一方面，学生的科学探究能力得到明显的增强，比如实验设计、材料收集、撰写报告、创新能力等都能得到发展。

(二)有利于教师更有效地开展课堂教学

在近几年的实践操作实验中，学生对物理更加感兴趣，愿意去主动学习，物理也自然而然地成为初中学生最喜欢的学科之一。这其中的好处也是十分明显的，比如可以让课堂教学效率迅速提高，师生关系也可以更加融洽。换一个角度，教师打开新的研究视角也需要实践操作的实行。在实践过程中，师生合作，相互进步，学生可以学习新的知识，教师的教学水平也可以提升。在实践操作实验中，学生出现的问题，教师给予回答，也可以知道大部分学生的易错易混点，从而针对实行知识点教学，学生对知识的巩固会更加好。教师和学生都可以共同成长和进步。

二、 初中物理家庭实验的选题原则

初中物理家庭实验，侧重实验环境在家庭。它需要学生独立完成或者家长和学生一起合作共同完成。所以家庭因素是初中物理授课教师首先要考虑的问题。笔者多年来从事初中物理教学工作，认为物理家庭实验的选题应遵循以下原则：

(一)游戏趣味性原则

趣味性原则是首要的，这就需要教师在教学过程中合理运用一些教学手段，例如幽默生动的语言、多样灵活的教学手段、直观形象的演讲。用这些来激发学生的学习兴趣，学习效果就能有所提升。游戏趣味性主要是以学生作为教学的主体，将枯燥无味难懂的物理课堂变得生动有趣，富有感染力。

根据心理学研究相关成果，兴趣是学生学习的真正内驱力。学生对自己感兴趣的事物，往往愿意花更多的时间沉浸其中。而且兴趣是可以培养可以激发的，某些特别的、有意思的问题，就可能激发起学生不断探究的兴趣，使学生持续关注相应的事物。这样的兴趣支持下的持续关注，可以让学生获得成就感，从中找到不断前行的动力和信心。比如，物理实验“能抓住气球的杯子”，用热水处理过的杯子，杯子中的空气就逐渐冷却，压力变小，最后就实现了气球吸住杯子的现象。家庭实验可以强烈激发学生的兴趣，选题的原则应该是符合教学实情，根据学生的兴趣点设计。

(二)安全性原则

教师在布置家庭实验的时候，应该注重实用和安全性。在家中进行物理实验，由于没有教师的一对一亲自指导，加上部分家长对物理实验不了解，对实验材料不了解，这就需要注重安全，保障实验过程中的安全。教师不应该布置存在较大安全隐患的物理实验，或者易燃易爆炸的实验材料，对学生身体造成伤害的实验材料。如果在物理家庭实验之中需要实用到火或者电，教师则一定要告知家长，陪同学生一起实验。例如，“漂浮的针”这一实验，需要一碗水、一根针、洗洁精三种不同的材料。操作的步骤是：在杯子中倒一杯清水，再用一把镊子，小心地把一根针放到水的表面，接下来会发现针浮在水面上。学生在水中再滴入洗洁精，针就会沉下去。

(三)培育性原则

初中物理家庭实验以拓展知识为主，教学的选题要符合物理教学的内容和宗旨，致力于学生的学习。提倡初中物理家庭实验是为了解决学生在课堂之中的疑惑，为学习成绩的提升奠定基础。家庭实验可以进一步促进学生和父母之间亲密接触，让学生主导活动的进程，使学生感到有趣、快乐，在轻松愉快的氛围中发展身心。而且，学生会把在亲子物理实验之中获得的对待物体的态度、方式、方法以及人际交往中的态度、方式、方法迁移到自己的现实生活中去。开展物理家庭实验，还可以提升学生的理性思考能力，培育学生科学严谨的态度，最终实现教学的终极目标。

(四)启发性原则

学生需要自觉主动地去学习，其中的重点就在于自主思考问题。关于物理实验，学生需要一套思维过程，去仔细观察、实践操作、灵活思考、语言表达等。而物理实验也伴随着一些问题、异常现象以及错误结果，这时候需要教师进行一定的指教和引导。教师要引导学生主动去思考更多方法、解决这一情况的方案或修改完善原方案。比如在研究“凸透镜成像规律”时，学生可以探究凸透镜成像与凸透镜薄厚程度，物的位置与凸透镜的距离，像的位置与凸透镜的距离。由此可见，实践操作不仅考验学生动手能力，还可以促进学生思维扩散。凸透镜成像规律的实验器材，学生也可以用来去做其他实验。这样也可以让学生体验更多的乐趣，对学习更加主动。

(五)适当性原则

初中物理家庭实验内容的选择也是教师考虑的重点，内容的选择不能够偏难，也不要过于简单。例如，“研究匀变速直线运动”，它需要电磁打点计时器、电火花计时器等，这些仪器一是使用过于复杂，学生光靠自己难以实现；二是在生活中不好得到，并不是常用的物品。再例如，水面作画，这一实验对初中学生来说又过于简单。因此，初中物理家庭实验内容要切合初中时期学生的年龄认知特点，不能难度过大。如果实验难度超出了学生的认知限度和操作能力限度，学生就可能无所适从，无法继续实验。实验的器材也应尽量是学生在生活中可以获取的，避免用太专业的设备设施。只有对身边的物品足够敏感才能够实施实验，并不是所有的家庭都具备较好的实验环境，比如农村的学校，不能要求学生用数字化的实验器材或者过于昂贵的材料，必须要符合实际情况，从身边入手。

(六)拓展性衍生原则

《义务教育物理课程标准》提出：所有中小学要对不同学生不同阶段针对设计实验教学内容。有计划地实施实验，并且对学生的知识教导要有基础性和拓展性，可以通过物理实验来拓展学生的实验探究范围。如用“杠杆的平衡条件”测动力臂、阻力臂、支点、动力与阻力之间的联系。这个实验是可以联系到日常生活中的，比如：指甲刀的杠杆如何分类，镊子是什么杠杆？这些课堂上的知识可以结合到生活的各方面，实践操作实验也是十分贴近生活的，比如“调查噪声对人们日常生活的影响”。实践操作在物理实验学习过程中是较为重要的一部分，它必须有一定的操作逻辑，这其中必不可少的就是思考，只有经过思考，思维的开放才能实现，更多的想法也会慢慢涌出。对较为复杂或容易出错的实验，我们可以进行修改和完善，在整个完善实验的过程中，学生的思维会十分活跃，这样的实验会促进学生高阶思维的产生。

三、 初中物理家庭实验的注意事项

物理家庭实验并不能没有规矩没有纪律，这需要一个过程，不能够一蹴而就。

(一)实验前，教师需要进行培训

在布置家庭物理实验之前，教师应该告知学生注意事项。学生的发展十分重要，每一年都要对学生的学情进行测试，调查学生感兴趣的方向。物理学科编制《物理学必修课选课指导手册》，说明了物理课程中的专业学习的内容、学习的方法和学生学习的评价方案。只有教师掌握了必要的理论和方法，才能够正确指导学生学习和开展实验。教师依然起着主导性作用。

(二)加强对初中物理家庭实验安全的重视

初中物理家庭实验安全应得到高度重视。一是教师自身要加强安全意识，有对学生进行安全强化和安全操作指导的能力。二是要使学生有较强的安全意识，熟悉安全操作规程，懂得安全防护的必要性和重要性。三是强化家长的安全监督意识。强化家长对实验安全的重要性的认识，建议家长对孩子的实验过程进行必要的监督，确保孩子的实验处于安全可控的情境。四是保持教师和家长的良好沟通，家长凡有不明白需要咨询的，应能及时联系到教师，确保安全问题得到有效的监控。

(三)多保持对学生实验的在线指导

可以借助现代通信工具，为学生提供在线指导支持，比如QQ、微信等常用的社交软件，都有视频功能。教师可以利用这类工具对学生提供实时的在线指导，确保学生实验操作规范。从实验准备到实验过程，再到实验结果分析各个步骤，教师都可以通过在线方式为学生的家庭实验提供必要的指导。

当然，这样的在线指导面临的问题是如何有效确保全班学生都得到较好的指导。为了使指导公平有效，建议对学生进行必要的分层。基础较好的学生，不需在线指导太多，更多地以书面指导为主。基础较弱的学生，则可以花较多的在线时间进行指导。同时注意利用群视频功能，先给学生做相应的示范，或提前录制好指导视频，让学生参考着视频去做。

四、 初中物理家庭实验的实施路径

(一)在物理教材课后实践习题的基础之上进行家庭物理实验

初中物理教材人教版第三册所包含的课后习题有60道左右，几乎每一节课后的习题都会涉及动手实践的活动，活动形式多样可以概括为：认真观察实践的操作步骤；为要进行的实验认真查找资料为实验做准备；调查实验进行的情况；鼓励学生自主进行小实验；以合作的方式或者是独立制作相关的作品并进行展示。要想更好地进行物理家庭实验，要认真琢磨教材课后习题的实践任务，因为课后习题为物理家庭实验提供了极好的先例，更是进行物理家庭实验的重要途径。

以初中物理人教版九年级“机械能及其转化”的实践习题为例。在操作过程中要认真阅读要求，严格按照要求进行操作。首先准备材料，塑料吸盘、玻璃板、水、刻度尺、弹簧测力计等实验用具，操作步骤如下：第一，固定塑料吸盘于玻璃板之上，然后观察弹簧测力计，读取其上的数值，得出玻璃板和吸盘的总重力为0.6N；第二，把玻璃板平置，令其水平面和水表面接触，注意确保水面不要没过玻璃片；第三，轻轻地将玻璃板向上拉，让玻璃板离开水面，不再接触到水平面，这时候再观察弹簧测力计，可见其显示数值是0.8N；第四，用刻度尺测量得出玻璃片的长为7.4cm，宽为9cm。经过实验，我们可以得出实验结论：玻璃板不和水面接触的那一刻，弹簧测力计显示的数值比原来增加了0.2N。如果我们想知道这个增加的0.2N是大气压力还是分子的引力，我们可以通过公式来计算如下：F(大气)=pS=1.013×1000000Pa×7.4×9×0.00001m2=674N。从计算结果，我们可以得出这时候的大气压力远远比增加的0.2N要大，所以我们可以判断0.2N不是大气压力而是水和玻璃板面的分子引力。在测量的过程中我们要时刻关注，如果弹簧测力计和刻度尺之间在计量过程中不够准确，会导致所测出的力和玻璃板面的面积出现偏差，还有玻璃板在离开水中时和水平面不能保持一致也可能导致测量出的分子引力不精准，我们也要明白在操作过程中误差是不可避免的，只能减少。

在这次的探究分子引力实验过程中，要让学生领悟实验过程带来的乐趣和知识，更鼓励学生通过自己动手来提高实践的能力，并让学生自己获取实验过程中所蕴含的物理知识。教师以学生为主体，发挥自己的引导作用，将难以理解或者抽象的知识点转化为以实验为出发点，通过探究的方式让学生接受新知识并且认真回顾实验过程，加深学生对知识点的印象。这样的教学过程拉近师生之间的关系，也激发了学生对新知识的兴趣。

(二)巩固课堂实验要点，实施物理家庭实验

在进行物理家庭实验前，学生要回忆知识点，将大脑中储存的知识点提取并运用到实践中。教师要发挥引导的作用，鼓励学生通过探究养成自己的知识系统，学会自主学习，这是培养学生独立学习的有效途径。许多实验的开展会受到时间和空间的限制，很多操作不能够在课堂上完成，但作为教师应要求学生互相协作，遇到问题要积极寻求帮助。如果是碰到实验操作难度大，学生无法在课堂中完成，那么教师要提前将实验布置给学生，要求学生通过家庭实验的形式先提前完成，减少课堂实验操作的问题和缩短实验时间。为此在开展一项实验时要准备好实验器材。以探究影响摩擦力大小的因素为例，准备弹簧测力计、长木板、棉布、毛巾、长方体木块、钩码等实验器材。严格按照实验过程的要求进行操作，步骤如下：第一，学会运用二力平衡知识点的内容，在保持其他变量不变的情况下，在长木板上匀速拉动木块，在拉动过程中用弹簧测力计量出木块和木板之间的摩擦力大小；第二，在木块上加上准备好的钩码，让木块在木板上匀速运动，测量摩擦力的大小；第三，在木板上铺上棉布，通过改变木块和木板之间接触面的粗糙度来测量摩擦力；第四，将木块各个面都放在木板上匀速运动测量摩擦力。经过四个小实验，我们可以得出第一个小实验摩擦力是0.8N，第二个小实验摩擦力是1N，第三个小实验摩擦力是1.1N，第四个小实验摩擦力是0.8N。以第一个实验为参照量可以得出结论是，木块上放的砝码越重，弹簧测力计显示的摩擦力就会越大，这就可以说明作用在物体表面的力越大摩擦力就越大；将木块的不同面放在长木板上匀速直线运动所产生的摩擦力的大小不变，由此我们可以得出摩擦力的大小跟物体接触面的面积大小没有关系；在木板上铺上棉布后摩擦力的大小和没铺棉布时的大小是不同的，铺了棉布后所产生的摩擦力会越大，所以我们可以说接触面越粗糙，摩擦力就越大。在这次物理家庭实验中学生要学会统计数据和控制变量再进行实验。

探究影响摩擦力大小的实验中涉及的小实验较多，学生对控制变量的掌握以及对数据统计的方法运用不到位且准备材料较多，使得实验不大可能在课堂上完成，只能将其作为家庭实验。教师应鼓励学生自主探究，培养学生的动手能力，减少学生对实验的恐惧心理，激发学生对家庭实验这种形式作业的热情。学生的自主探究是教师对学生的信任和表现，在一定基础上让学生对新知识更有领悟，通过教师的点拨使知识的掌握更加牢固。

五、 结语

总而言之，初中物理家庭实验的实施中，教师应该牢牢抓住学生的阶段特点，在完成课堂教育的同时，主动实现家庭物理实验，帮助学生将物理知识和生活素材相互结合，促进创新性学习的形成。这样一来，不仅仅能帮助巩固学校的教学成果，还能够提高初中物理的教学质量，培育核心素养。此外，教师开展初中物理家庭实验要注重游戏趣味性原则、适当性原则、拓展性衍生原则等。建议以课后练习题的形式，检测学生的学习成果。当然，目前的初中物理家庭实验的理论和基础都不完善，需要进一步探索和改进。

初中物理中有各种各样的实验，主要是考查学生的动手能力和对物理理论知识的掌握情况，而初中物理的家庭实验是以学生的自学模式为主，旨在提升学生的科学思维和探究能力。同时，家庭实验也是一种拓展性作业，是符合国家“双减”政策，对学生学业的减重。文章结合实践中的具体案例，对初中物理家庭实验的选题原则、实施的路径等方面进行探讨，目的在于促进初中物理实验的顺利开展，培育学生的家庭合作能力和核心素养。