指向深度學習的初中物理學歷案的設計與應用

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A

深度學習最早由外國學者提出，如今在學術界已經受到廣泛關注.我國學者認為，深度學習的發生需要滿足以下三個條件：教師的自覺引導是先決條件；學生思考和操作的學習對象是教師精心設計、具有教學意圖的結構化教學材料；教學過程必須有預先設計的方案，要在有限的時空下有計劃、有序地達成教學目的[1].

1指向深度學習的學歷案設計

學歷案是學習專業方案的一種選擇.尤小平認為一份完整的學歷案包括學習主題/課時、學習目標、評價任務、學習過程、檢測與作業、學后反思六個要素.其中，學習目標是對課程標準內容要求的具體化續寫，它與評價任務及檢測與作業存在逐條對應的關系，體現課堂教學“教、學、評”的統一.

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）對初中生學習“牛頓第一定律”的要求是：通過實驗和科學推理，認識牛頓第一定律;能運用物體的慣性解釋自然界和生活中的有關現文章編號：1008-0333（2025）17-0086-03象[2].學生普遍知道物體不受力時可以保持靜止，但難以理解物體不受力時可以處于勻速直線運動狀態，如果不能有效解決這一認知難點，初中生對“牛頓第一定律”表述的學習將停留在機械記憶的層次上.筆者以學歷案設計為視角組織初中生經歷“牛頓第一定律”的學習過程，引導學生從已有知識出發，通過科學推理開拓認知地圖的新維度、突破上述認知難點，讓學生的學科核心素養在規律的學習中得以提高.

2 教學實踐

2.1 學習目標與評價任務設計

筆者根據《課程標準》的內容要求續寫學習目標如下：（1）通過實驗，經歷控制實驗條件的操作過程，知道阻力對物體運動的影響；（2）親歷理想實驗的科學推理過程，認識“牛頓第一定律”的內容，并了解人們認識“力與運動”關系的大致歷程；（3）通過理解“牛頓第一定律”的表述，結合生活經驗和事實，認識到慣性是物體本身屬性，并能運用慣性知識解釋生活中的現象.與學習目標對應的評價任務如下：（1）能說出阻力對運動物體的作用效果；（2）能運用“理想實驗”的思想對實驗結果進行科學推理，并得出合理的推理結論；（3）能說出自己對“牛頓第一定律”表述的理解；（4）能根據慣性是物體本身的屬性這一認識對生活中的慣性現象作出解釋.

筆者針對預設的學習過程編寫學習路徑與建議，可以讓學生提前了解學習歷程，具體如下：（1）觀察并嘗試用物理語言解釋現象，發現認知上的不足之處；（2）將認知難點概括為問題，猜想并設計驗證實驗，總結發現；（3）根據實驗發現，運用“理想實驗”的思想進行科學推理，理解“牛頓第一定律”的表述；（4）從“牛頓第一定律”中發現物體的固有屬性，并根據該屬性對一些現象作出合理解釋.

2.2 學習過程設計

很久以前，人們看到運動的物體失去外部驅動力后，最終會靜止.于是，有人產生疑問：物體的運動需要力來維持，你能列舉出支持這種觀點的例子嗎？這是力與運動之間的關系嗎？以此為話題，開啟師生對話和生生互動，引發學生對力與運動關系的思考.

2.2.1 現象激發興趣，誘發學習需求

演示實驗：切取兩個約3厘米高的塑料瓶底，開口朝上作為盛接液體的托盤，分別粘于倒置的底部開口的飲料瓶前后，將裝滿紅色素水的飲料瓶沿水平桌面由靜止推動，讓學生猜想結果并解釋，再觀察現象思考原因.當學生對現象的解釋或欲言又止或詞不達意時，誘發學生的學習需求.接下來以三個學習任務為線索開啟學習歷程.

2.2.2 創設問題情境，經歷學習過程

任務一：觀察“推車現象”，并對相關現象的發生作出解釋.

推車現象：筆者在水平木板上輕推玩具小車一段距離后松手，學生觀察現象，并在小組交流后將結論填入表1，初探評價任務一.

筆者提醒學生關注“推車現象”的中間過程，即撤去推力后，小車繼續前進.學生發現用已學知識不能做出合理解釋，陷入了認知困境.筆者引導學生將此認知困境概括為問題：沒有了向前的推力，小車仍能前進，為什么？

任務二：用已學的理論推理知識的新維度

（1）問題導學，梳理已學理論.筆者向學生提出問題：力可以改變物體的運動狀態，如果認為物體受到力的作用，物體的運動狀態就會改變，你認可這個觀點嗎？為什么？請舉例說明.學生通過小組交流，總結出兩種認識： ① 如果物體受到力的作用，但所受力的作用效果彼此抵消（提醒：力并沒有消失），物體的運動狀態不會改變； ② 如果物體受到力的作用，但所受力的作用效果沒有被抵消，物體的運動狀態就會改變，改變的結果由較大的力決定.

（2）科學推理，打開知識新維度.筆者提出第二個問題：如果物體不受力，物體會怎么樣？此問將引出系列難點問題，筆者引導學生運用科學推理的思想將這些問題不斷轉化為可探究的問題，讓學生在新的思考方向上不斷開拓，進而突破規律的認知難點，具體如下.

出現的難點問題是：能否找到物體不受力的情況？首先，筆者引導學生回顧“推車現象”，分析小車被推動時的受力情況，可知小車同時受重力、支持力、推力和阻力，如果能把小車受到的這四個力都撤去，就會得到不受力的情境，學生普遍認為推力是最容易取消的，但不知道如何撤去其他力.接著，引導學生分別思考“撤去重力后的效果”及“撤去支持力后的效果”，經過討論交流，學生從力對物體運動的作用效果相互抵消的角度解決了重力和支持力的撤力問題.最后，只需要解決“如何撤掉阻力”的問題筆者帶領學生回顧理想實驗法在初中物理學習中的應用，將“撤去阻力”的問題轉化為減小阻力，觀察運動小車的運動情況.學生使用已有的器材進行分組實驗，在表2中完成實驗記錄.學生通過交流討論，得出“阻力越小，小車運動距離越遠”的結論.至此，達成了評價任務一的檢測目的，并為完成評價任務二做好了認知鋪墊.

學生在充分交流實驗結果的基礎上，進行科學推理，多次實驗可以讓實驗更可靠，如果要再多做一次實驗，應該選擇阻力更小的材料，結果將會是小車滑行距離更遠，小車減速所花的時間更長.最終，學生做出推理結論：運動物體在不受力的情況下將保持勻速直線運動狀態.教師將探討的過程總結板書如圖1，組織學生閱讀教材上“牛頓第一定律”的表述內容并交流對規律的理解力的作用效果被抵消 物體的運動狀態不變物體受力力的作用效 物體的運動狀態改變果未抵消物體 保持靜止或勻速直線運動不受力.

（3）回望歷史，共賞科技新成就.筆者為學生講述歷史上人們對力與運動關系的探索歷程：從亞里士多德的觀點、伽利略的實驗、笛卡爾的補充，再到牛頓總結的“牛頓第一定律”.同時，穿插播放了我國的太空授課中，宇航員在微重力情況下演示冰墩墩勻速直線運動的神奇場景，升華學生的愛國情懷，點燃學生立志探索太空的志向，達成評價任務二的檢測目的.

任務三：體會“天生的本性”，解釋慣性現象，

（1）思考延伸，領悟“自然本性”.筆者提出第三個問題：從“牛頓第一定律”中可以看出物體有一種怎樣的自然本性？學生基于上述科學推理，進一步思考物體的運動規律，領悟到物體總是想保持自身運動狀態，也就是物體的自然本性.

（2）遷移運用，解釋慣性現象.筆者列舉春秋時期《考工記》對慣性現象的精妙記錄：馬力既竭，軸猶能一取也.學生在對其做出解釋的同時感嘆我國古人觀察現象之細致，表述之簡練和準確.再組織學生觀看事先錄制好的課前導人演示實驗的慢鏡頭視頻，通過小組合作探討，對現象的全過程做出合理解釋.現場演示三個現象并請學生解釋，作為本次學習小結的活動：第一，筆者用自己的保溫杯將一張A4紙的一端壓在桌邊，迅速抽離紙張；第二，水平面上放置一塊木板，木板上豎立一個物塊，拖動木板由靜正突然向前運動；第三，水平面上放置一塊木板，木板上豎立一個物塊，讓木板帶著物塊緩慢加速直至一起向前運動，木板撞到障礙物突然停下.以問題驅動小組交流與展示，最終讓學生達成評價任務三的檢測目的.

3 反思和討論

本節課通過系列問題的思考和解決，搭建認知階梯，幫助學生將“牛頓第一定律”的認識以及慣性概念的理解組成一個有機的知識整體.規律教學在培養學生思維能力和學科素養方面具有借鑒意義，但同時也存在有待商榷的問題：階梯式問題搭配豐富的實驗素材可以激發學生學習物理的興趣，卻對學生的思維能力提出了較高的要求.學生在經歷解決系列問題的過程中，新舊知識網絡的建立是否穩定，真實達成的學習效果對今后的學習有多大程度的借鑒作用，還需要進一步觀察思考和實踐研究.

4 結束語

學歷案在課堂教學中的順利實施離不開教師的課堂管理工作.教師需要注意個人的教學語言以及與學生互動時的神情和肢體語言，充分展示關愛學生、尊重學生發言權利的教學態度，有效帶動不同層次的學生積極參與學習，引導學生有效思考的同時愿意表達，敢于發表見解，最終通過基于問題解決的深度學習，培養學生的物理核心素養.

參考文獻：

[1］尤小平.學歷案與深度學習［M].上海：華東師范大學出版社，2017：6，71.

[2］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2022：15.

[責任編輯：李 璟]