基于深度學習的初中物理概念教學

蔣園園

[摘? ?要]概念學習是物理學習的必由之路，如何在物理概念教學中實現深度學習，提高學生的物理核心素養呢？基于深度學習的初中物理概念教學主要由四環節構成：①創設情境;②問題驅動;③概念形成;④遷移應用。教學中的注意點：一是聯系真實情境，將抽象概念具體形象化;二是發揮問題驅動作用，挖掘思維深度;三是注重前后聯系，重視方法指導。

[關鍵詞]深度學習;概念教學;教學實踐

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）05-0046-03

物理概念是物理學的基礎，是研究物理學的起點，它是觀察、實驗和物理思維的產物，反映了客觀事物共同的物理屬性和本質特征[1]。在實際教學中，記憶、背誦、重復、機械訓練等表層學習較多，存在通過識記和刷題來強化記憶、鞏固概念的現象。因此，我們需要引入深度學習的理念來重構物理概念教學，通過概念學習，培養學生在真實情境中解決實際問題的能力，使學生在遷移與應用中提高高階思維能力。這也符合新課標所提出的培養學生物理學科核心素養的要求。

一、對“深度學習”的解讀

深度學習最初在計算機領域出現，近幾年開始運用到各科的教育教學中。從學習論的角度來看，深度學習是相對表層學習、機械學習、無意義學習而言的，是學習者認知、情感、思維高度攝入的一種學習方式，不僅突出學習者對學習內容的深度理解和個體建構，而且強調學習者基于個體經驗實現對學習內容的同化、順應，進而內化到個體的認知結構，并在差異化的情境中實現遷移[2]。在物理教學中，深度學習就是在真實的生活情境或物理實驗中，發現問題，運用物理思維方法解決問題，習得新知識，并將新知識運用到現實中，解決新問題。由于學生面對的是真實情境，因此需要學生具有理性、開放性、創新性和批判性的思維，逐步探究和深入，最終解決具有一定挑戰性的問題，實現從低階思維走向高階思維。

二、基于深度學習的概念教學的基本環節

在物理概念教學中運用深度學習，大致經歷四個基本環節，如圖1所示。

創設情境指教師通過圖片、視頻、游戲等形式展示生活實例，或者通過物理實驗展示某種現象，將學生帶入某個真實情境中。學生從現象中發現問題，產生探究的欲望。

“問題驅動”和“概念形成”兩個環節緊密相連，是指教師借助問題鏈驅動學生思維，引導學生由具體到抽象、由個性到共性，層層深入，從而發現某一特點或性質，讓學生體會建立新概念的必要性。在此過程中，學生需要綜合運用多種思維方法研究問題，比如實驗探究、歸納總結、理論推導、類比、遷移等。

最后是遷移與應用。遷移是經驗的拓展與提升，應用是將內化的知識外顯化、操作化的過程[3]。教師通過列舉生活實例，回歸生活情境，幫助學生建立抽象物理概念與具體生活實際的聯系。而學生經歷同化和順應的過程，將新知識納入到原有的認知結構中。

三、基于深度學習的概念教學案例

下面以蘇科版物理第十章第一節《壓強》為例，探究如何將深度學習應用到概念教學中。

1.以情境激發思維，引入問題

【教學設計1】播放視頻：跑男節目中的指壓板游戲片段。提出問題1：人站在平地上不會感到腳疼，為什么站在指壓板上會覺得疼？為什么背上大媽后走在指壓板上會感到更加疼痛？

設計意圖：利用學生熟悉的游戲設置情境，吸引注意力，同時引導學生思考問題，使學生產生疑惑，在好奇心的驅動下探究問題，激發學生思維。

2.以問題驅動思維，構建概念

【教學設計2】教師引導學生聯系力的相關知識，觀察圖2并提出問題2：壓力也是一種力，壓力作用在物體上也會產生作用效果，那么壓力的作用效果可能與什么有關呢？讓學生體驗如圖3所示的實驗，感受兩端手指受壓的感覺有什么不同？用力后，這種感覺有何變化？在此基礎上引導學生提出猜想。

設計意圖：將壓力與力的相關知識聯系起來，實現知識的遷移;同時觀察指壓板游戲并結合親身體會，學生可以有依據地提出猜想。

【教學設計3】提供實驗器材：小釘桌、裝有沙子的水槽、重物、海綿、裝有水的礦泉水瓶、細線、橡皮泥等。提出問題：①實驗時選用什么器材？②控制哪些量不變，改變哪些量？③觀察什么來比較壓力的作用效果？④觀察到了什么現象以及對應的結論？鼓勵學生分組實驗，自由選擇器材，運用控制變量法設計方案，自主探究，并按小組交流匯報。最終分析歸納出結論：壓力大小一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯;受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

設計意圖：實驗前借助問題鏈，推動學生有目的、有方向地進行探究。開放且多樣化的實驗方案，還可以培養學生的創新意識，鍛煉學生的動手實踐能力、合作探究精神和運用物理思維解決問題的能力，而所得到的結論是建立壓強概念的基礎。

【教學設計4】引導學生將實驗結論應用到實際情境中，如圖4所示。比較釘桌對沙面的壓力的作用效果時，甲、乙兩幅圖運用“相同受力面積比壓力大小”，乙、丙則運用“相同壓力大小比受力面積”。

提出問題3：如何比較甲、丙兩幅圖中壓力的作用效果？組織學生討論，引導學生類比“比較物體運動快慢”的方法，遷移運用到比較壓力的作用效果中。學生發現壓力和受力面積的比值越大，壓力的作用效果越明顯。因此這一比值有特殊意義，可以描述壓力的作用效果。運用比值定義法，類比速度，從而建立壓強概念。

設計意圖：從“相同受力面積比壓力大小”到“相同壓力大小比受力面積”再到“壓力大小和受力面積都不相同”，思維難度逐步加深。通過獨立思考、互相討論，不同的思維發生碰撞，再類比速度，用比值定義法初步建立壓強概念。