基于深度學習理念的初中物理課堂教學優化設計

【摘要】為提高初中物理課堂教學效果，更好地培養學生的綜合素養，就必須更新教學理念，優化課堂設計。文章以初中物理課程中“牛頓第一定律”為例，指出深度學習理念的內涵和特點，介紹了深度學習理念下的教學設計要點，然后從創設情境、提出質疑、自主探究、深度分析、以評促學等五個環節，詳細闡述了深度學習理念下“牛頓第一定律”的課堂教學方法。即創設情境，引入課程新知；提出質疑，產生學習動力；自主探究，樹立科學思維觀念；深度分析，掌握知識概念。

【關鍵詞】初中物理；深度學習；教學設計；教學方法

【中圖分類號】G633.7【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2024）22—0107—04

“牛頓第一定律”作為力學三大定律之一，是整個力學的基礎，它確立了力和運動之間的關系。從教材編排角度看，“牛頓第一定律”位于“力的作用效果”之后、“二力平衡”之前，具有承前啟后的作用，因此是教學活動的一個重點[1]。學生掌握“牛頓第一定律”，能解釋生活中的力學現象、解決實際力學問題，達到物理知識遷移運用的效果。深度學習理念主張學生對課程知識深度探究，要求教師設置具有挑戰性的任務，在完成任務的過程中培養學生的創造性思維能力。可見，深度學習理念與“牛頓第一定律”的教學具有較強的契合性，在實際教學工作中引導學生深度學習，是一種科學可行的教學方法。

一、深度學習理念的內涵和特點

1.深度學習理念的內涵。深度學習來源于人工神經網絡，是對知識深加工后解決實際問題并達到舉一反三的效果。在教育領域，深度學習是一種整合性的學習方法，要求學生的感知、情感、思維等要素全面投入到學習中，突出學生的主體地位，強調反思建構，培養高階思維，鼓勵學生自主探究，在這個過程中習得新知和技能，最終促進綜合素養的不斷提升。

2.深度學習理念的特點。相比于淺層學習，深度學習理念的特點在于：第一，認知層面。深度學習理念主張學生深入理解與分析，鼓勵學生表達自己的見解，形成牢固的記憶。在此基礎上，內化知識體系、構建知識框架，將新舊知識整合起來，并聯系現實生活，注重培養學生的推理能力、空間想象力等[2]。第二，實踐層面。深度學習理念強調學生自己動手操作，在實驗探究過程中掌握物理課程的學習方法，不斷解鎖新技能。第三，情感層面。深度學習理念有明確的學習目標，學生有明確的自我定位，要求學生多反思反饋，達到查缺補漏、取長補短的效果。

二、深度學習理念下的教學設計要點

1.明確師生角色定位。深度學習模式下，教師是教學活動的主導者，學生是教學過程的主體[3]。對教師而言，應該樹立“以學為中心”的思想，一方面充分把握學生情況，明確學生的發展方向和路徑，把握學生現有能力水平和預期目標之間的差距；另一方面要做到兩個轉化，將外在教育要求轉化為學生內在學習需求，將客觀知識轉化為學習對象，從而激發學習興趣。對學生而言，要想作為教學過程的主體，應該積極配合教師，珍惜每一次發言機會，在動手操作中仔細觀察、思考，在小組合作中展開討論探究，培養學生的質疑精神和創新能力。

2.聯系學生實際生活。物理學科與現實生活密切相關，學生運用知識能解釋生活中的物理現象、解決實際物理問題。因此，深度學習模式下，教師在課堂教學環節應該密切聯系社會實踐，實現理論與實踐的有機結合，真正達到知識遷移運用的目標。例如，在“牛頓第一定律”學習中，教師可以引用生活中的慣性、力的作用與效果等，將抽象的物理概念轉變為生動具體的現象，從而降低學生的學習和理解難度，讓學生充分掌握物理知識，培養物理學科素養。

3.動態調整教學目標。教材內容與教學內容并不能畫上等號，教師必須精心設計教學方案，為學生提供既能滿足教學要求，又符合學生操作水平的學習資料。對此，教師先要把教材內容轉化為滿足學生發展要求的教學內容，然后把教學內容轉化為學生能操作的具體材料。一是按照教學設計展開課堂教學過程，在有限的時空條件下，有計劃地實現教學目標。二是課堂教學活動本身是嚴肅的，為調動學生的積極性，需要創設寬松、活潑、合作的氛圍，加強師生之間、生生之間的交流互動，為學生提供表達個人見解的機會。三是教學過程雖然是預設的，但也要根據學生的反饋及時調整，更好地實現教學目標。

三、深度學習理念下“牛頓第一定律”的課堂教學方法

1.創設情境，引入課程新知。在課堂導入環節，教師直接拋出新知識點的效果不好，應該讓學生主動提出疑問，以此調動學生的積極性，使其盡快進入教學活動。深度學習理念主張讓學生從生活情境中發現問題、提出問題，掌握新的知識和技能，從而有效解決情境中的問題。因此，教師應結合教學內容、學習目標和學生情況，創設真實的物理情境引發學生思考，讓學生帶著問題進入教學活動，營造出良好的課堂氛圍。

教師利用多媒體展示圖片：一輛運輸車裝滿了木材，司機如何操作才能讓所有的木材卸到地面上呢？針對這一提問，有學生認為若是自卸車，司機升起液壓桿，車廂頭部逐漸升高，木材就會滾落。也有學生認為不是自卸車的話，司機突然大力踩油門，車輛抽離木材就能卸下。此時教師補充車輛不是自卸車，繼續用多媒體播放視頻：視頻中司機迅速倒車，然后急剎，重復這個操作所有的木材都能卸下。對于這一現象，教師引導學生提問：為什么木材會卸下？這用到了什么物理知識？

教師創設真實的生活情境，讓學生帶著疑問進入“牛頓第一定律”的教學活動，一方面能讓學生的感官獲得良好體驗，另一方面學生能回憶已有的物理知識。相較于教師直接提出新的知識點，這一方法能更好地激發學生的學習興趣，營造輕松積極的課堂氛圍，為后續教學實施創造有利條件。

2.提出質疑，產生學習動力。在課堂教學中，確定“牛頓第一定律”的教學主題后，教師可從物理學史料入手，引入亞里士多德、笛卡爾、伽利略等人的觀點，并讓學生提出質疑。如亞里士多德認為，物體受力會運動，不受力就會停止運動，力是維持物體運動的原因，這一觀點對不對呢？然后教師簡單演示，用手推一下講臺，講臺向前移動；不再推講臺，講臺保持靜止。學生觀察教師的演示，并且回顧以往的物理知識，經過分析判斷，就會發現這一觀點存在局限性，進而提出質疑。有學生認為這個觀點不對，因為老師剛剛推講臺的力比較小，如果施加的力很大，即使手離開了講臺，講臺還會向前移動一段距離，然后才保持靜止。也有學生認為，如果物體的重量大到數噸，我們即使用雙手推，物體也不會移動。

學生質疑是主動思考、分析、推理后的成果，亞里士多德提出的觀點也是觀察思考后的產物，但觀點本身具有局限性。在教師的引導下學生提出質疑，能改善學生的學習狀態，構建深度學習模式，學生在觀察、分析、思考的過程中，產生對“牛頓第一定律”新知識的學習動力。

3.自主探究，樹立科學思維觀念。在深度學習中，學生是學習活動的主體，教師的引導和幫助，讓學生主動經歷知識的發現、發展過程，而不是教師口頭講解、學生被動接受[4]。學生提出質疑后，下一步是設計實驗，讓學生在自主探究中推導出“牛頓第一定律”，在此過程中樹立科學思維觀念。以伽利略理想斜面實驗為例，在課堂上讓學生模擬這一實驗，主要用到小球、軌道、不同材質的表面材料，軌道斜面的粗糙程度和傾角大小可以調整。學生動手實驗時，首先改變軌道斜面的粗糙程度，分別鋪毛巾、棉布、木板和玻璃板，讓小球從左側同一高度滾動，觀察小球的運動特點，并填寫表1。其次改變軌道斜面的傾角，選擇30°、45°和60°傾角，斜面上不鋪任何東西，讓小球從左側同一高度滾動，觀察小球到達軌道斜面右側的高度。

學生動手實驗，觀察實驗現象，然后教師從易到難提出一系列問題：第一，本次實驗中用到了光滑皮面和毛巾兩種面料，若采用牛仔布料（粗糙程度介于光滑皮面和毛巾之間），猜測小球能到達的高度。第二，如果把軌道斜面的傾角不斷調小，猜測小球能到達的高度及滾動的距離。第三，假設軌道斜面是絕對光滑的狀態，此時小球與斜面之間的摩擦力為0，小球能回到原來的高度嗎？第四，如果軌道斜面右側傾角為0，即處于水平狀態，那么小球又會表現出怎樣的運動狀態呢？

學生在回答以上問題時，教師要引導學生分清哪些屬于實驗現象（證據），哪些屬于合理推論，并將其一一對應起來，見表2。在本次實驗過程中，除了讓學生掌握力與運動的關系，還要認識到軌道斜面摩擦力為0、軌道斜面無限長均是假設條件，現實生活中是無法實現的，從事實出發尋求事物的本質、忽略次要因素的影響，是研究物理問題的一種重要方法。

4.深度分析，掌握知識概念。通過以上教學活動，明確了“牛頓第一定律”的內容，即任何物體都保持勻速直線運動或靜止狀態，直到外力使它改變運動狀態。基于深度學習理念，為讓學生更加深刻地掌握知識概念，教師可通過師生互動的方式，將物理知識與生活實踐結合起來[5]。

教師提問：同學們在坐車時，司機突然加速、突然剎車、左轉彎和右轉彎時，我們的身體會有什么動作反應？學生結合生活經驗，車輛突然加速時身體會后仰，突然剎車時身體會前傾，左轉彎時身體向右傾，右轉彎時身體向左傾。教師繼續提問：為什么身體會有不同的動作反應呢？對于這一問題，學生只知道和慣性有關，但具體原因說不出來。

此時，教師可引導學生深度分析：根據牛頓第一定律，物體會保持原來的狀態，處于靜止狀態的物體不愿動；處于運動狀態的物體不愿停、也不愿改變運動方向，這是慣性的由來。一旦物體的運動狀態改變，如從靜止到運動、從運動到靜止、運動過程中改變方向等，均是受到外力影響。不受外力影響的物體，要么保持靜止，要么保持勻速運動，但現實生活中不受外力影響的物體是不存在的，但合力為0的情況是存在的。例如，桌上的書本既受到重力影響，也受到桌面支持力影響，這兩個力的合力為0，因此書本是靜止狀態。學生深度分析后，就能在力與物體運動狀態之間建立起關聯，進而就能解釋司機突然加速、突然剎車、左轉彎和右轉彎時，身體動作反應的確切原因。

總之，教師應明確師生角色定位，聯系學生實際生活，并動態調整教學目標，如此才能營造出良好的課堂氛圍，進一步提高教學效果，幫助學生真正實現深度學習的目標。

參考文獻

[1]于浩.充分預設促進課堂生成深度學習落實核心素養——以“牛頓第一定律”教學為例[J].中學物理教學參考，2023（10）：06-10.

[2]劉玉清.運用虛擬物理實驗促進學生深度學習[J].物理之友，2023（04）：48-49.

[3]陳培鳳，季衛新.基于學習分析理論的初中物理深度備課研究——以“牛頓第一定律”第一課時教學設計為例[J].物理教學，2020（01）：37-40.

[4]陳澤，譚振宇，皮飛鵬，等.利用大單元教學促進學生對牛頓第一定律的深度理解[J].物理教學探討，2023（12）：33-37.

[5]余穎.深度學習視域下的初、高中重復性內容教學——以“牛頓第一定律”為例[J].物理教學探討，2020（03）：26-28.

編輯：張昀