深度學習理論指導下的高三物理習題課教學

馮蘭

(吳江中學，江蘇 蘇州 215200)

0 引言

深度學習也可以叫做深層學習，是相對于淺層學習提出的概念。深度學習是在掌握知識的基礎上，更強調學習者對原本掌握的知識和新學知識之間的對比、分析、整理、融合、理解、提升，最終實現新知識內化為深層次的知識。深度學習要求教師在教學設計時對教學目標、方法、內容以及評價等方面做出變革，高三物理課，教師的主要任務是幫助學生把高中學過的基礎知識進行回顧，并引導學生在情境中建模以解決實際問題。下面，筆者以應用斜面體上拋體運動規律突破跳臺滑雪類難題為例，淺談深度學習理論指導下的高三物理習題課教學的開展。

1 實例

2022 北京冬奧會的成功舉辦，我國運動員在多個項目中奪冠，在近期的各類試題中，出現了很多以東奧項目為情境的試題。其中滑雪大跳臺運動涉及到斜面上的直線運動、拋體運動以及圓周運動等多種運動模型的組合，尤其得到了命題老師的親睞，2022 年江蘇省鹽城三模的選擇題第10 題考察的就是自由式滑雪的情境。

1.1 原題再現，情境分析

1.1.1 原題再現

2022 年2 月8 日，在北京冬奧會自由式滑雪女子大跳臺決賽中，我國選手谷愛凌成功奪冠。圖1 中甲圖為滑雪大跳臺的滑道示意圖，在助滑道與跳臺之間用一段彎曲滑道銜接，助滑道與著落坡均可以視為傾斜直道。運動員由起點滑下，從跳臺上同一位置沿同一方向飛出后，在空中完成系列動作，最后落至著落坡。運動員離開跳臺至落到著落坡階段的軌跡如圖1 中乙圖所示，不計空氣阻力，運動員可視為質點。關于運動員在空中的運動，下列說法正確的是：

圖1

A.離著落坡最遠時重力的功率為零

B.在相等的時間內，動量變化量逐漸變大

C.在相等的時間內，動能的變化量逐漸變大

D.落到著落坡時的速度方向與飛出時速度的大小無關

1.1.2 試題分析

A 選項，當運動員離著落坡最遠的時候，速度方向與斜面平行，速度方向并不是水平方向，速度在豎直方向有分速度，根據p=mgvy可知重力的功率并不為零。

B 選項，根據平拋運動屬于勻變速曲線運動的特征，全程的加速度都是g，由Δp=mΔv=maΔt=mgΔt，可知，在相等的時間內，動量的變化量保持不變。

C 選項，在上升階段，豎直方向上，速度逐漸減小，在相同時間內上升的高度逐漸減小，由W=mgh，可得克服重力做的功逐漸減小，根據動能定理可知，動能的變化量逐漸減小。

針對D 選項，將本題情境抽象出如圖2 所示模型，假設跳臺傾角為α，位移與水平方向夾角為θ，從跳臺飛出時速度為v0，將斜拋運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的豎直上拋運動。則位移關系：

這道題目給出的參考答案是D，這是一道錯題，而本題的D 選項是一個難點，也是教師在講評試題時需要進行深層教學的一個知識點。

1.2 追根溯源，拓展延伸

1.2.1 追根溯源

圖3

因此，如果物體在斜面上平拋，出發點和著陸點都在斜面上，那么速度方向就是一致的。

點評：這是學習平拋運動的時候，學生們都已經了然于胸的基礎知識點，屬于淺層學習范疇，如果學習停留在這個層面，很容易錯選成D 選項。

1.2.2 拓展延伸

圖4

綜上所得，拋出點和著陸點在同一個斜面上的拋體運動，初速度方向不變的情況下，末速度的方向與初速度大小無關。

點評：這個推導過程在教師的引導下，由學生來完成。學生不能成為教師的“提線木偶”，教師設計好問題，用任務驅動學生的學習，只有學生自己掌握了學習方法，才能夠舉一反三，由此及彼。

1.3 類比分析，模型應用

依據上述結論：如果斜面的延長線交于拋出點，不論初速度大小如何，只要拋出方向相同，速度方向都相同。反之則不同。

鹽城三模的選擇題第10 題可將斜面延長，如圖5 所示，與上述結論進行類比，由于延長線不過拋出點，則速度方向相同，由于速度大小不同，則上升過程交于斜面延長線上時速度方向不同，因此，落到斜面上時速度方向不同。

圖5

點評：在教學設計的環節中，驅動學生積極思考，激活學生的思維狀態，形成新的知識點。遇到復雜的物理問題時，建模能力和遷移能力就顯得格外重要，因此，在日常學習中，不能一解出答案，就萬事大吉。而應看一看此題中用到什么物理規律，結論能否推廣，能不能這道題中總結出更普遍規律，從而，應用它們去解其他更多的習題。通過歸納總結，構建物理模型，探索物理規律，是提升分析問題、解決問題能力的最有效的方法。

2 小結

教師在確定了教學內容和深度學習的課題后，課堂教學的過程一定是學生親自經歷的學習過程，學生發現問題、探討問題的過程是不可壓縮的。就好像“化蛹成蝶”的過程那樣，應該是從內部努力破繭而出，而不可以外部幫助。因此，需要物理教師經常引導學生進行自主探究，深入理解物理試題所考查的知識點。