“三新”背景下指向深度學習的高中物理教學探析

朱小飛

摘 要：文章針對高中物理教學工作進行研究。采用文獻總結法、實例分析法，指出“三新”背景及深度學習的內涵，以人教版選擇性必修一“動量定理”相關知識教學為例，對教材、學情和教學目標進行分析；從創設情境、體驗探究、感悟內化、應用反饋4個階段，詳細闡述了指向深度學習的“動量定理”教學方法，總結了教學過程中的注意事項。希望為高中物理教學設計與實施提供參考，切實提高課堂教學效率和質量，更好地培養學生的科學思維。

關鍵詞：“三新”背景；高中物理；深度學習；教學方法

高中物理課程的總目標，是發展學生的自主學習能力，養成良好的思維習慣，具有一定的質疑能力、問題分析解決能力和交流合作能力[1]。該目標要求教師創新教學觀念，突出學生的主體地位，采用合適的教學形式拓展學生的思維，培養學科核心素養。“三新”對高中物理教學工作提出新的要求，深度學習教育理念開始嶄露頭角。以下筆者結合實踐，探討了“三新”背景下指向深度學習的高中物理教學方法。

一、“三新”背景及深度學習的內涵

（一）“三新”背景

“三新”指的是新課程、新教材、新高考。其中，新課程倡導以人為本的教育理念，教學過程中根據課程內容和要求，引導學生主動參與、積極探究，在實踐中培養綜合能力和素質。新教材既注重基礎知識和技能，又強調自主學習、合作學習，要求教師探索適合學生的教學方法，真正提高學習效果。新高考注重考查學生的學科核心素養和綜合素質，要求教師在教學中從這兩個方面入手進行培養，為學生的未來發展打下堅實基礎。“三新”背景下的教學活動，能適應教育改革需要和發展趨勢，有助于促進學生健康全面發展，并且提高教師的教學水平和專業素養[2]。

（二）深度學習

深度學習就是在教師的引導下，學生全身心參與主題學習活動，在活動中學習知識、掌握技能、體驗成功，實現自我發展的目標。筆者認為，高中物理的深度學習要立足于現實生活，深入分析物理教學內容，優化教學設計，采用多樣化的教學活動，激發學生的興趣，才能使其積極參與到學習活動中，最終完成學習任務、提升綜合能力。例如，運用現代信息技術，為學生提供豐富的學習資源；設計具有探索性的實驗課程，鼓勵學生在探究過程中解決問題；組織知識競賽、團隊協作等活動，讓學生的理論知識與實踐操作結合起來等。

二、“動量定理”教學分析

（一）教材分析

“動量定理”是在牛頓運動定律之后，根據生活中的現象，對牛頓定律進行數學推導和實驗驗證后得到的定理，即物體在一個過程始末的動量變化量，等于它在這個過程中所受合力的沖量。動量定理表現了力連續作用后的累計效果與動量變化的關系，在物理學中應用范圍廣泛，尤其解決打擊碰撞問題時非常方便。“動量定理”的學習，既是動量概念的延伸，也是動量守恒定律的基礎。另外，課程知識內容與現實生活聯系密切，具有較高的實用價值。

（二）學情分析

從學生的角度看，學習“動量定理”之前，已經掌握了力、加速度、牛頓力學定律、動量等知識，針對物理問題能通過建立模型的方式加以解決。其中，動量的概念雖然已經學習過，但在理解運用上存在不足，如力學分析時漏掉某個力，導致物體合外力沖量出現錯誤。另外，學生的好奇心和動手能力強，教師可設置體驗性、實踐性的活動，達到知識內化的效果[3]。

（三）教學目標

站在學科核心素養的角度，“動量定理”的教學目標包括：1.物理觀念層面，能根據牛頓運動定律推導出動量定理的表達式，掌握動量定理的含義。2.科學思維層面，能運用動量定理解釋現實中的物理現象，將復雜的物理過程轉化為簡單的物理模型。3.科學探究層面，研究物理問題時采用科學探究方法，發揮出物理模型的作用，提高科學探究能力。4.科學態度與責任層面，能激發學生對科學技術的熱情，把握物理與生活的密切關聯，能運用動量定理解決實際問題。

三、指向深度學習的“動量定理”教學方法

通過教學分析，“動量定理”的教學設計思路是：樹立深度學習理念，開展體驗探究活動，首先，教師創設情境、提出問題；然后，學生通過體驗探究推導出動量定理，并借助實驗進行驗證；最后，對學習體驗進行反饋，重點培養學生的科學思維。具體教學方法如下：

（一）創設情境，提出問題

教學導入環節，教師展示課前跟同學們一起做的“雞蛋撞地球”挑戰活動素材，同學們發現想要保護從高空下落的雞蛋，必須有一定的緩沖裝置，如泡沫墊、降落傘等。

演示完成后，讓學生自主提出問題，為什么有保護裝置的雞蛋沒有摔破？保護裝置是如何保護雞蛋的？根據這些問題，教師進行總結性提問：雞蛋受到的沖擊力與哪些因素有關呢？讓學生再次嘗試從不同的高度釋放雞蛋，發現雞蛋依然完好。如此導入教學活動，能充分利用學生的生活經驗，激發其學習興趣；同時培養學生的觀察、思考、分析能力，掌握物理問題的解決思路和方法。

（二）體驗探究，推導定理

正式進入教學環節，教師引導學生思考：物體的動量變化與哪些因素有關呢？在牛頓運動定律中你發現了什么規律？學生應該意識到，物體的動量（動量是質量乘以速度）在運動過程中會發生變化。根據牛頓第二定律，物體所受的合外力等于物體的質量乘以加速度，即物體受力的大小和方向決定了它的運動狀態，意味著力可以用來描述速度的變化，而速度的變化直接影響動量的變化。教師可通過案例，讓學生在探究過程中推導出動量定理的表達式，得出在沒有其他外部因素干擾的情況下，根據牛頓的運動定律，合外力等于物體的質量乘以加速度，將這個關系轉化為動量的變化率，即合外力等于動量的變化率。

進一步理解沖量的概念，力的沖量是一個力與該力作用時間的乘積，力的方向決定了沖量的方向。教師進一步引導學生思考和討論：如果力的大小發生改變，沖量會如何變化呢？為了解決這個問題，教師可引導學生想象力在時間上的變化，并通過繪制力隨時間變化的圖像進行探討，通過微元法，將時間劃分成小的時間段，每個小時間段內的力近似看作是恒力。每個微小時間段內的沖量可以看作是該段時間內力的大小與時間的乘積。由此可見，沖量是過程量，反映出力對時間的積累效應。

最后，教師進行總結。不論物體受到的力是恒定的，還是變化的，在一個過程中受到的合外力沖量，就是這一過程從開始到結束的動量變化量，這就是動量定理。學生通過體驗和探究，在教師引導下推導出動量定理，掌握以下知識點：1.動量變化的原因是合外力的沖量，沖量屬于矢量，是一個過程量。2.動量定理是矢量式，沖量方向與物體動量變化方向是一致的。如此開展教學活動，在體驗過程中引發學生的思考，培養自主探究能力[4]。

（三）感悟內化，驗證定理

在推導出動量定理的基礎上，教師可通過實驗驗證并進一步探究動量變化量與沖量之間的關系。筆者設計了兩個吊籃，吊籃中分別放有海綿墊和金屬托盤，并用拉力傳感器懸掛起來，在電腦中可以觀察雞蛋在兩次下落過程中的F-t圖像。F-t圖中曲線所圍面積的物理意義為沖擊力的沖量大小，把雞蛋重力的沖量也計算出來，在規定正方向后可以計算得出該過程的合力沖量。根據下落高度計算雞蛋在碰撞過程匯總的動量變化量相對容易。學生在比對兩組結果，發現它們驚人地接近，體驗了探究的樂趣和成功的喜悅。

通過對動量變化量和沖量的計算，學生可以觀察和比較它們之間的關系。這個實驗幫助學生在實際的物理現象中理解動量定理，同時培養學生的觀察、實驗設計和數據分析能力。學生通過親身參與實驗，不僅能夠復習已有的知識，還能夠對新問題進行深入探究，更好地理解動量與沖量之間的關系。

（四）應用反饋，思維培養

動量定理教學結束后，教師設置若干個體驗活動，讓學生鞏固新知識，深入理解掌握動量定理，達到學以致用的效果。

體驗1：把一個小球懸掛在鐵架上，小球上、下各有一個細線，如何操作才能讓上面或下面的細線先斷開？學生動手體驗時，發現迅速拉動下面的細線，下面的細線斷開；慢慢拉下面的細線，上面的細線斷開。

體驗2：將茶杯壓在A4紙的一個角上，要想讓茶杯慢慢移動，應該如何抽動A4紙？要想讓茶杯不動，應該如何抽動A4紙？學生動手體驗時，發現迅速抽動A4紙茶杯的位置幾乎沒有變化，慢慢拉動A4紙茶杯會隨之移動。

這兩個實驗活動促使學生通過實踐觀察并用動量定理解釋現象，同時培養了學生的觀察力、實驗設計和團隊協作能力。在一定條件下，學生能夠觀察到不同因素對動量和沖量的影響，更深入地理解這些物理概念。

體驗完成，教師進行課堂小結：易碎物品包裝時使用泡沫材料，蹦極運動中使用的橡皮繩，碰碰車前端的橡膠墊，頭盔內部的襯墊結構等，都運用到動量定理，針對動量定理相關的物理問題，從實際案例中生成物理模型，確定研究對象；對整個研究過程進行分析，重點是物體的初、末狀態，以及過程中的受力情況；確定正方向，根據動量定理列出方程；求解并驗證。課堂總結后，教師提出拓展性問題供學生思考。例如，飛機在空中飛行時，為什么害怕撞到鳥類？為什么不能高空拋物？利用這些問題，幫助學生建立新的知識體系，能運用動量定理解釋生活中的物理現象、解決實際物理問題，滿足深度學習的要求，培養學生的科學思維。

四、高中物理教學過程中的注意事項

“三新”背景下，指向深度學習的高中物理教學中存在一些問題，如教學方法不夠靈活，學生的學習興趣不高，教學資源有限，學科知識交叉不足等。這些問題的存在，不僅影響課堂教學活動，也會降低深度學習效果。為解決這些問題，筆者提出以下注意事項。

（一）增加教師知識儲備

為滿足新課程要求，首先教師要提升自身業務能力和素質，增加知識儲備以便更好地指導學生。第一，了解并學習新的物理知識和技術，尤其是和教材相關的內容，通過自我學習與沉淀，建立完善的物理學知識體系，在此基礎上優化教學設計，緊緊跟隨新時代的發展步伐，教授學生有用的物理知識。第二，掌握理論知識的同時，教師還要積累實踐經驗，如課堂演示、實驗探究、項目任務等，實現理論與實踐的緊密結合。在實踐過程中，對教學方法進行總結思考，不斷優化改進以提高教學方案的科學性、有效性。第三，開展教育科研工作，提高自身的教育研究能力。以教育研究、教育心理學、計算機科學等理論和工具為抓手，對“三新”背景下的高中物理教學問題進行分析，明確未來的發展趨勢，學習新的教學理念、方法和工具，服務于教學實踐。

（二）創新課堂教學方式

物理課程知識具有抽象性和實踐性，單純口頭講解是不夠的，為了調動學生的興趣和積極性，必須創新課堂教學方式，例如，互動式教學、項目式教學、探究性學習等。以探究性學習為例，是在教師的引導下，讓學生自主探究、發現問題并解決問題，從中學習新的知識、提高綜合能力。第一，在探究性學習過程中，提出問題、設計實驗、操作儀器、觀察現象、分析數據等，每一個環節均要學生自己動手，將理論知識轉變為實用技能，有助于培養學生的實踐能力，形成科學思維，為今后的發展打下基礎。第二，探究性學習是一個從無到有的過程，學生從已知條件出發，結合現有的知識體系和方法工具，最終求解出未知答案，有助于培養學生的創新能力和精神。第三，探究性學習是學生自主學習的過程，學生自主尋求知識、自主解決問題，在學習上更加積極主動、更加充滿興趣，有助于學生更好地體驗和理解物理知識，培養學科核心素養。

（三）不同學科相互交叉

“三新”背景下，高中物理教學不能單純著眼于教材，還要注重不同學科知識的交叉，以培養學生的綜合素質。跨學科教學能讓學生從不同角度思考問題，拉近物理學與現實生活的關系，真正做到學以致用。第一，物理與數學相交叉，這兩個學科在一些概念和方法上是相通的。通過交叉教學，有助于深入理解學習知識，培養學生的數理思維。例如，在力學知識的學習中，引入向量、微積分等知識點，可將物理問題轉化為數學問題，提供新的解題思路。第二，物理與生物、化學相交叉，物理教師與其他學科教師相互協作，共同開展學科交叉實驗，讓學生進行跨學科探究。例如，通過血液循環、心臟功率，探索生物體內的物理現象，幫助學生深入理解學科知識，提高知識整合和綜合運用能力。

（四）合理運用信息技術

高中物理教學中，信息技術已經成為教學活動必不可少的一個工具，能為學生提供生動的教學體驗，降低學生的知識理解難度。例如，利用多媒體課件，將物理概念、物理現象通過動畫、視頻等方式呈現出來，幫助學生更好地記憶。

結束語

綜上所述，“三新”背景下的教學活動，能適應教育改革需要和發展趨勢，深度學習能提高學生的自主學習能力，更好地培養學科素養。文章以高中物理“動量定理”相關知識教學為例，介紹了指向深度學習的教學方法。針對目前教學存在的問題，今后應注意增加教師知識儲備，創新課堂教學方式，不同學科相互交叉，并合理運用信息技術，進一步提高教學效果。

參考文獻

[1]劉秀貴.“三新”背景下高中物理教學中的問題分析與應對措施[J].考試周刊，2023（30）：94-99.

[2]陳雪峰.三新背景下高中物理“少教多學”教學研究：以“勻變速直線運動的速度與時間關系”教學為例[J].中學教學參考，2022（14）：35-37.

[3]高龍亞.基于大單元設計的動能定理和動量定理習題課對比教學[J].中學物理教學參考，2022，51（9）：47-48.

[4]陳小軍.以核心素養為導向的新教材教學設計與實踐研究：以“力的分解”第一課時為例[J].中學教學參考，2023（11）：49-52.

本文系廣西教育科學“十四五”規劃 2023 年度自籌經費一般課題（C類）“‘三新背景下物理科學思維培養的研究”（課題編號：2023C437）。