“三新”背景下指向深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)探析

朱小飛

摘 要：文章針對高中物理教學(xué)工作進(jìn)行研究。采用文獻(xiàn)總結(jié)法、實例分析法，指出“三新”背景及深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵，以人教版選擇性必修一“動量定理”相關(guān)知識教學(xué)為例，對教材、學(xué)情和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分析；從創(chuàng)設(shè)情境、體驗探究、感悟內(nèi)化、應(yīng)用反饋4個階段，詳細(xì)闡述了指向深度學(xué)習(xí)的“動量定理”教學(xué)方法，總結(jié)了教學(xué)過程中的注意事項。希望為高中物理教學(xué)設(shè)計與實施提供參考，切實提高課堂教學(xué)效率和質(zhì)量，更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

關(guān)鍵詞：“三新”背景；高中物理；深度學(xué)習(xí)；教學(xué)方法

高中物理課程的總目標(biāo)，是發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，具有一定的質(zhì)疑能力、問題分析解決能力和交流合作能力[1]。該目標(biāo)要求教師創(chuàng)新教學(xué)觀念，突出學(xué)生的主體地位，采用合適的教學(xué)形式拓展學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。“三新”對高中物理教學(xué)工作提出新的要求，深度學(xué)習(xí)教育理念開始嶄露頭角。以下筆者結(jié)合實踐，探討了“三新”背景下指向深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)方法。

一、“三新”背景及深度學(xué)習(xí)的內(nèi)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(dǎo)以人為本的教育理念，教學(xué)過程中根據(jù)課程內(nèi)容和要求，引導(dǎo)學(xué)生主動參與、積極探究，在實踐中培養(yǎng)綜合能力和素質(zhì)。新教材既注重基礎(chǔ)知識和技能，又強調(diào)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，要求教師探索適合學(xué)生的教學(xué)方法，真正提高學(xué)習(xí)效果。新高考注重考查學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，要求教師在教學(xué)中從這兩個方面入手進(jìn)行培養(yǎng)，為學(xué)生的未來發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。“三新”背景下的教學(xué)活動，能適應(yīng)教育改革需要和發(fā)展趨勢，有助于促進(jìn)學(xué)生健康全面發(fā)展，并且提高教師的教學(xué)水平和專業(yè)素養(yǎng)[2]。

（二）深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)就是在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生全身心參與主題學(xué)習(xí)活動，在活動中學(xué)習(xí)知識、掌握技能、體驗成功，實現(xiàn)自我發(fā)展的目標(biāo)。筆者認(rèn)為，高中物理的深度學(xué)習(xí)要立足于現(xiàn)實生活，深入分析物理教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，采用多樣化的教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生的興趣，才能使其積極參與到學(xué)習(xí)活動中，最終完成學(xué)習(xí)任務(wù)、提升綜合能力。例如，運用現(xiàn)代信息技術(shù)，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源；設(shè)計具有探索性的實驗課程，鼓勵學(xué)生在探究過程中解決問題；組織知識競賽、團(tuán)隊協(xié)作等活動，讓學(xué)生的理論知識與實踐操作結(jié)合起來等。

二、“動量定理”教學(xué)分析

（一）教材分析

“動量定理”是在牛頓運動定律之后，根據(jù)生活中的現(xiàn)象，對牛頓定律進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)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(xiàn)了力連續(xù)作用后的累計效果與動量變化的關(guān)系，在物理學(xué)中應(yīng)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(xué)習(xí)，既是動量概念的延伸，也是動量守恒定律的基礎(chǔ)。另外，課程知識內(nèi)容與現(xiàn)實生活聯(lián)系密切，具有較高的實用價值。

（二）學(xué)情分析

從學(xué)生的角度看，學(xué)習(xí)“動量定理”之前，已經(jīng)掌握了力、加速度、牛頓力學(xué)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(jīng)學(xué)習(xí)過，但在理解運用上存在不足，如力學(xué)分析時漏掉某個力，導(dǎo)致物體合外力沖量出現(xiàn)錯誤。另外，學(xué)生的好奇心和動手能力強，教師可設(shè)置體驗性、實踐性的活動，達(dá)到知識內(nèi)化的效果[3]。

（三）教學(xué)目標(biāo)

站在學(xué)科核心素養(yǎng)的角度，“動量定理”的教學(xué)目標(biāo)包括：1.物理觀念層面，能根據(jù)牛頓運動定律推導(dǎo)出動量定理的表達(dá)式，掌握動量定理的含義。2.科學(xué)思維層面，能運用動量定理解釋現(xiàn)實中的物理現(xiàn)象，將復(fù)雜的物理過程轉(zhuǎn)化為簡單的物理模型。3.科學(xué)探究層面，研究物理問題時采用科學(xué)探究方法，發(fā)揮出物理模型的作用，提高科學(xué)探究能力。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任層面，能激發(fā)學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的熱情，把握物理與生活的密切關(guān)聯(lián)，能運用動量定理解決實際問題。

三、指向深度學(xué)習(xí)的“動量定理”教學(xué)方法

通過教學(xué)分析，“動量定理”的教學(xué)設(shè)計思路是：樹立深度學(xué)習(xí)理念，開展體驗探究活動，首先，教師創(chuàng)設(shè)情境、提出問題；然后，學(xué)生通過體驗探究推導(dǎo)出動量定理，并借助實驗進(jìn)行驗證；最后，對學(xué)習(xí)體驗進(jìn)行反饋，重點培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。具體教學(xué)方法如下：

（一）創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

教學(xué)導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師展示課前跟同學(xué)們一起做的“雞蛋撞地球”挑戰(zhàn)活動素材，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)想要保護(hù)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(xué)生自主提出問題，為什么有保護(hù)裝置的雞蛋沒有摔破？保護(hù)裝置是如何保護(hù)雞蛋的？根據(jù)這些問題，教師進(jìn)行總結(jié)性提問：雞蛋受到的沖擊力與哪些因素有關(guān)呢？讓學(xué)生再次嘗試從不同的高度釋放雞蛋，發(fā)現(xiàn)雞蛋依然完好。如此導(dǎo)入教學(xué)活動，能充分利用學(xué)生的生活經(jīng)驗，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣；同時培養(yǎng)學(xué)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(dǎo)定理

正式進(jìn)入教學(xué)環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：物體的動量變化與哪些因素有關(guān)呢？在牛頓運動定律中你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？學(xué)生應(yīng)該意識到，物體的動量（動量是質(zhì)量乘以速度）在運動過程中會發(fā)生變化。根據(jù)牛頓第二定律，物體所受的合外力等于物體的質(zhì)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(tài)，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(xué)生在探究過程中推導(dǎo)出動量定理的表達(dá)式，得出在沒有其他外部因素干擾的情況下，根據(jù)牛頓的運動定律，合外力等于物體的質(zhì)量乘以加速度，將這個關(guān)系轉(zhuǎn)化為動量的變化率，即合外力等于動量的變化率。

進(jìn)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(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考和討論：如果力的大小發(fā)生改變，沖量會如何變化呢？為了解決這個問題，教師可引導(dǎo)學(xué)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(jìn)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(nèi)的力近似看作是恒力。每個微小時間段內(nèi)的沖量可以看作是該段時間內(nèi)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(yīng)。

最后，教師進(jìn)行總結(jié)。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(jié)束的動量變化量，這就是動量定理。學(xué)生通過體驗和探究，在教師引導(dǎo)下推導(dǎo)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(xué)活動，在體驗過程中引發(fā)學(xué)生的思考，培養(yǎng)自主探究能力[4]。

（三）感悟內(nèi)化，驗證定理

在推導(dǎo)出動量定理的基礎(chǔ)上，教師可通過實驗驗證并進(jìn)一步探究動量變化量與沖量之間的關(guān)系。筆者設(shè)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(guī)定正方向后可以計算得出該過程的合力沖量。根據(jù)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(xué)生在比對兩組結(jié)果，發(fā)現(xiàn)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(xué)生可以觀察和比較它們之間的關(guān)系。這個實驗幫助學(xué)生在實際的物理現(xiàn)象中理解動量定理，同時培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析能力。學(xué)生通過親身參與實驗，不僅能夠復(fù)習(xí)已有的知識，還能夠?qū)π聠栴}進(jìn)行深入探究，更好地理解動量與沖量之間的關(guān)系。

（四）應(yīng)用反饋，思維培養(yǎng)

動量定理教學(xué)結(jié)束后，教師設(shè)置若干個體驗活動，讓學(xué)生鞏固新知識，深入理解掌握動量定理，達(dá)到學(xué)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(xì)線，如何操作才能讓上面或下面的細(xì)線先斷開？學(xué)生動手體驗時，發(fā)現(xiàn)迅速拉動下面的細(xì)線，下面的細(xì)線斷開；慢慢拉下面的細(xì)線，上面的細(xì)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(yīng)該如何抽動A4紙？要想讓茶杯不動，應(yīng)該如何抽動A4紙？學(xué)生動手體驗時，發(fā)現(xiàn)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(xué)生通過實踐觀察并用動量定理解釋現(xiàn)象，同時培養(yǎng)了學(xué)生的觀察力、實驗設(shè)計和團(tuán)隊協(xié)作能力。在一定條件下，學(xué)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(jìn)行課堂小結(jié)：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(nèi)部的襯墊結(jié)構(gòu)等，都運用到動量定理，針對動量定理相關(guān)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(jìn)行分析，重點是物體的初、末狀態(tài)，以及過程中的受力情況；確定正方向，根據(jù)動量定理列出方程；求解并驗證。課堂總結(jié)后，教師提出拓展性問題供學(xué)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(xué)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(xiàn)象、解決實際物理問題，滿足深度學(xué)習(xí)的要求，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

四、高中物理教學(xué)過程中的注意事項

“三新”背景下，指向深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)中存在一些問題，如教學(xué)方法不夠靈活，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)資源有限，學(xué)科知識交叉不足等。這些問題的存在，不僅影響課堂教學(xué)活動，也會降低深度學(xué)習(xí)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(yè)務(wù)能力和素質(zhì)，增加知識儲備以便更好地指導(dǎo)學(xué)生。第一，了解并學(xué)習(xí)新的物理知識和技術(shù)，尤其是和教材相關(guān)的內(nèi)容，通過自我學(xué)習(xí)與沉淀，建立完善的物理學(xué)知識體系，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，緊緊跟隨新時代的發(fā)展步伐，教授學(xué)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(jīng)驗，如課堂演示、實驗探究、項目任務(wù)等，實現(xiàn)理論與實踐的緊密結(jié)合。在實踐過程中，對教學(xué)方法進(jìn)行總結(jié)思考，不斷優(yōu)化改進(jìn)以提高教學(xué)方案的科學(xué)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(xué)、計算機科學(xué)等理論和工具為抓手，對“三新”背景下的高中物理教學(xué)問題進(jìn)行分析，明確未來的發(fā)展趨勢，學(xué)習(xí)新的教學(xué)理念、方法和工具，服務(wù)于教學(xué)實踐。

（二）創(chuàng)新課堂教學(xué)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(diào)動學(xué)生的興趣和積極性，必須創(chuàng)新課堂教學(xué)方式，例如，互動式教學(xué)、項目式教學(xué)、探究性學(xué)習(xí)等。以探究性學(xué)習(xí)為例，是在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生自主探究、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，從中學(xué)習(xí)新的知識、提高綜合能力。第一，在探究性學(xué)習(xí)過程中，提出問題、設(shè)計實驗、操作儀器、觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)等，每一個環(huán)節(jié)均要學(xué)生自己動手，將理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵱眉寄埽兄谂囵B(yǎng)學(xué)生的實踐能力，形成科學(xué)思維，為今后的發(fā)展打下基礎(chǔ)。第二，探究性學(xué)習(xí)是一個從無到有的過程，學(xué)生從已知條件出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)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(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和精神。第三，探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程，學(xué)生自主尋求知識、自主解決問題，在學(xué)習(xí)上更加積極主動、更加充滿興趣，有助于學(xué)生更好地體驗和理解物理知識，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（三）不同學(xué)科相互交叉

“三新”背景下，高中物理教學(xué)不能單純著眼于教材，還要注重不同學(xué)科知識的交叉，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。跨學(xué)科教學(xué)能讓學(xué)生從不同角度思考問題，拉近物理學(xué)與現(xiàn)實生活的關(guān)系，真正做到學(xué)以致用。第一，物理與數(shù)學(xué)相交叉，這兩個學(xué)科在一些概念和方法上是相通的。通過交叉教學(xué)，有助于深入理解學(xué)習(xí)知識，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)理思維。例如，在力學(xué)知識的學(xué)習(xí)中，引入向量、微積分等知識點，可將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，提供新的解題思路。第二，物理與生物、化學(xué)相交叉，物理教師與其他學(xué)科教師相互協(xié)作，共同開展學(xué)科交叉實驗，讓學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科探究。例如，通過血液循環(huán)、心臟功率，探索生物體內(nèi)的物理現(xiàn)象，幫助學(xué)生深入理解學(xué)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(shù)

高中物理教學(xué)中，信息技術(shù)已經(jīng)成為教學(xué)活動必不可少的一個工具，能為學(xué)生提供生動的教學(xué)體驗，降低學(xué)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(xiàn)象通過動畫、視頻等方式呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生更好地記憶。

結(jié)束語

綜上所述，“三新”背景下的教學(xué)活動，能適應(yīng)教育改革需要和發(fā)展趨勢，深度學(xué)習(xí)能提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，更好地培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)。文章以高中物理“動量定理”相關(guān)知識教學(xué)為例，介紹了指向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。針對目前教學(xué)存在的問題，今后應(yīng)注意增加教師知識儲備，創(chuàng)新課堂教學(xué)方式，不同學(xué)科相互交叉，并合理運用信息技術(shù)，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

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