基于深度学习理念的初中物理课堂教学优化设计

【摘要】为提高初中物理课堂教学效果，更好地培养学生的综合素养，就必须更新教学理念，优化课堂设计。文章以初中物理课程中“牛顿第一定律”为例，指出深度学习理念的内涵和特点，介绍了深度学习理念下的教学设计要点，然后从创设情境、提出质疑、自主探究、深度分析、以评促学等五个环节，详细阐述了深度学习理念下“牛顿第一定律”的课堂教学方法。即创设情境，引入课程新知；提出质疑，产生学习动力；自主探究，树立科学思维观念；深度分析，掌握知识概念。

【关键词】初中物理；深度学习；教学设计；教学方法

【中图分类号】G633.7【文献标志码】A【文章编号】1004—0463（2024）22—0107—04

“牛顿第一定律”作为力学三大定律之一，是整个力学的基础，它确立了力和运动之间的关系。从教材编排角度看，“牛顿第一定律”位于“力的作用效果”之后、“二力平衡”之前，具有承前启后的作用，因此是教学活动的一个重点[1]。学生掌握“牛顿第一定律”，能解释生活中的力学现象、解决实际力学问题，达到物理知识迁移运用的效果。深度学习理念主张学生对课程知识深度探究，要求教师设置具有挑战性的任务，在完成任务的过程中培养学生的创造性思维能力。可见，深度学习理念与“牛顿第一定律”的教学具有较强的契合性，在实际教学工作中引导学生深度学习，是一种科学可行的教学方法。

一、深度学习理念的内涵和特点

1.深度学习理念的内涵。深度学习来源于人工神经网络，是对知识深加工后解决实际问题并达到举一反三的效果。在教育领域，深度学习是一种整合性的学习方法，要求学生的感知、情感、思维等要素全面投入到学习中，突出学生的主体地位，强调反思建构，培养高阶思维，鼓励学生自主探究，在这个过程中习得新知和技能，最终促进综合素养的不断提升。

2.深度学习理念的特点。相比于浅层学习，深度学习理念的特点在于：第一，认知层面。深度学习理念主张学生深入理解与分析，鼓励学生表达自己的见解，形成牢固的记忆。在此基础上，内化知识体系、构建知识框架，将新旧知识整合起来，并联系现实生活，注重培养学生的推理能力、空间想象力等[2]。第二，实践层面。深度学习理念强调学生自己动手操作，在实验探究过程中掌握物理课程的学习方法，不断解锁新技能。第三，情感层面。深度学习理念有明确的学习目标，学生有明确的自我定位，要求学生多反思反馈，达到查缺补漏、取长补短的效果。

二、深度学习理念下的教学设计要点

1.明确师生角色定位。深度学习模式下，教师是教学活动的主导者，学生是教学过程的主体[3]。对教师而言，应该树立“以学为中心”的思想，一方面充分把握学生情况，明确学生的发展方向和路径，把握学生现有能力水平和预期目标之间的差距；另一方面要做到两个转化，将外在教育要求转化为学生内在学习需求，将客观知识转化为学习对象，从而激发学习兴趣。对学生而言，要想作为教学过程的主体，应该积极配合教师，珍惜每一次发言机会，在动手操作中仔细观察、思考，在小组合作中展开讨论探究，培养学生的质疑精神和创新能力。

2.联系学生实际生活。物理学科与现实生活密切相关，学生运用知识能解释生活中的物理现象、解决实际物理问题。因此，深度学习模式下，教师在课堂教学环节应该密切联系社会实践，实现理论与实践的有机结合，真正达到知识迁移运用的目标。例如，在“牛顿第一定律”学习中，教师可以引用生活中的惯性、力的作用与效果等，将抽象的物理概念转变为生动具体的现象，从而降低学生的学习和理解难度，让学生充分掌握物理知识，培养物理学科素养。

3.动态调整教学目标。教材内容与教学内容并不能画上等号，教师必须精心设计教学方案，为学生提供既能满足教学要求，又符合学生操作水平的学习资料。对此，教师先要把教材内容转化为满足学生发展要求的教学内容，然后把教学内容转化为学生能操作的具体材料。一是按照教学设计展开课堂教学过程，在有限的时空条件下，有计划地实现教学目标。二是课堂教学活动本身是严肃的，为调动学生的积极性，需要创设宽松、活泼、合作的氛围，加强师生之间、生生之间的交流互动，为学生提供表达个人见解的机会。三是教学过程虽然是预设的，但也要根据学生的反馈及时调整，更好地实现教学目标。

三、深度学习理念下“牛顿第一定律”的课堂教学方法

1.创设情境，引入课程新知。在课堂导入环节，教师直接抛出新知识点的效果不好，应该让学生主动提出疑问，以此调动学生的积极性，使其尽快进入教学活动。深度学习理念主张让学生从生活情境中发现问题、提出问题，掌握新的知识和技能，从而有效解决情境中的问题。因此，教师应结合教学内容、学习目标和学生情况，创设真实的物理情境引发学生思考，让学生带着问题进入教学活动，营造出良好的课堂氛围。

教师利用多媒体展示图片：一辆运输车装满了木材，司机如何操作才能让所有的木材卸到地面上呢？针对这一提问，有学生认为若是自卸车，司机升起液压杆，车厢头部逐渐升高，木材就会滚落。也有学生认为不是自卸车的话，司机突然大力踩油门，车辆抽离木材就能卸下。此时教师补充车辆不是自卸车，继续用多媒体播放视频：视频中司机迅速倒车，然后急刹，重复这个操作所有的木材都能卸下。对于这一现象，教师引导学生提问：为什么木材会卸下？这用到了什么物理知识？

教师创设真实的生活情境，让学生带着疑问进入“牛顿第一定律”的教学活动，一方面能让学生的感官获得良好体验，另一方面学生能回忆已有的物理知识。相较于教师直接提出新的知识点，这一方法能更好地激发学生的学习兴趣，营造轻松积极的课堂氛围，为后续教学实施创造有利条件。

2.提出质疑，产生学习动力。在课堂教学中，确定“牛顿第一定律”的教学主题后，教师可从物理学史料入手，引入亚里士多德、笛卡尔、伽利略等人的观点，并让学生提出质疑。如亚里士多德认为，物体受力会运动，不受力就会停止运动，力是维持物体运动的原因，这一观点对不对呢？然后教师简单演示，用手推一下讲台，讲台向前移动；不再推讲台，讲台保持静止。学生观察教师的演示，并且回顾以往的物理知识，经过分析判断，就会发现这一观点存在局限性，进而提出质疑。有学生认为这个观点不对，因为老师刚刚推讲台的力比较小，如果施加的力很大，即使手离开了讲台，讲台还会向前移动一段距离，然后才保持静止。也有学生认为，如果物体的重量大到数吨，我们即使用双手推，物体也不会移动。

学生质疑是主动思考、分析、推理后的成果，亚里士多德提出的观点也是观察思考后的产物，但观点本身具有局限性。在教师的引导下学生提出质疑，能改善学生的学习状态，构建深度学习模式，学生在观察、分析、思考的过程中，产生对“牛顿第一定律”新知识的学习动力。

3.自主探究，树立科学思维观念。在深度学习中，学生是学习活动的主体，教师的引导和帮助，让学生主动经历知识的发现、发展过程，而不是教师口头讲解、学生被动接受[4]。学生提出质疑后，下一步是设计实验，让学生在自主探究中推导出“牛顿第一定律”，在此过程中树立科学思维观念。以伽利略理想斜面实验为例，在课堂上让学生模拟这一实验，主要用到小球、轨道、不同材质的表面材料，轨道斜面的粗糙程度和倾角大小可以调整。学生动手实验时，首先改变轨道斜面的粗糙程度，分别铺毛巾、棉布、木板和玻璃板，让小球从左侧同一高度滚动，观察小球的运动特点，并填写表1。其次改变轨道斜面的倾角，选择30°、45°和60°倾角，斜面上不铺任何东西，让小球从左侧同一高度滚动，观察小球到达轨道斜面右侧的高度。

学生动手实验，观察实验现象，然后教师从易到难提出一系列问题：第一，本次实验中用到了光滑皮面和毛巾两种面料，若采用牛仔布料（粗糙程度介于光滑皮面和毛巾之间），猜测小球能到达的高度。第二，如果把轨道斜面的倾角不断调小，猜测小球能到达的高度及滚动的距离。第三，假设轨道斜面是绝对光滑的状态，此时小球与斜面之间的摩擦力为0，小球能回到原来的高度吗？第四，如果轨道斜面右侧倾角为0，即处于水平状态，那么小球又会表现出怎样的运动状态呢？

学生在回答以上问题时，教师要引导学生分清哪些属于实验现象（证据），哪些属于合理推论，并将其一一对应起来，见表2。在本次实验过程中，除了让学生掌握力与运动的关系，还要认识到轨道斜面摩擦力为0、轨道斜面无限长均是假设条件，现实生活中是无法实现的，从事实出发寻求事物的本质、忽略次要因素的影响，是研究物理问题的一种重要方法。

4.深度分析，掌握知识概念。通过以上教学活动，明确了“牛顿第一定律”的内容，即任何物体都保持匀速直线运动或静止状态，直到外力使它改变运动状态。基于深度学习理念，为让学生更加深刻地掌握知识概念，教师可通过师生互动的方式，将物理知识与生活实践结合起来[5]。

教师提问：同学们在坐车时，司机突然加速、突然刹车、左转弯和右转弯时，我们的身体会有什么动作反应？学生结合生活经验，车辆突然加速时身体会后仰，突然刹车时身体会前倾，左转弯时身体向右倾，右转弯时身体向左倾。教师继续提问：为什么身体会有不同的动作反应呢？对于这一问题，学生只知道和惯性有关，但具体原因说不出来。

此时，教师可引导学生深度分析：根据牛顿第一定律，物体会保持原来的状态，处于静止状态的物体不愿动；处于运动状态的物体不愿停、也不愿改变运动方向，这是惯性的由来。一旦物体的运动状态改变，如从静止到运动、从运动到静止、运动过程中改变方向等，均是受到外力影响。不受外力影响的物体，要么保持静止，要么保持匀速运动，但现实生活中不受外力影响的物体是不存在的，但合力为0的情况是存在的。例如，桌上的书本既受到重力影响，也受到桌面支持力影响，这两个力的合力为0，因此书本是静止状态。学生深度分析后，就能在力与物体运动状态之间建立起关联，进而就能解释司机突然加速、突然刹车、左转弯和右转弯时，身体动作反应的确切原因。

总之，教师应明确师生角色定位，联系学生实际生活，并动态调整教学目标，如此才能营造出良好的课堂氛围，进一步提高教学效果，帮助学生真正实现深度学习的目标。

参考文献

[1]于浩.充分预设促进课堂生成深度学习落实核心素养——以“牛顿第一定律”教学为例[J].中学物理教学参考，2023（10）：06-10.

[2]刘玉清.运用虚拟物理实验促进学生深度学习[J].物理之友，2023（04）：48-49.

[3]陈培凤，季卫新.基于学习分析理论的初中物理深度备课研究——以“牛顿第一定律”第一课时教学设计为例[J].物理教学，2020（01）：37-40.

[4]陈泽，谭振宇，皮飞鹏，等.利用大单元教学促进学生对牛顿第一定律的深度理解[J].物理教学探讨，2023（12）：33-37.

[5]余颖.深度学习视域下的初、高中重复性内容教学——以“牛顿第一定律”为例[J].物理教学探讨，2020（03）：26-28.

编辑：张昀