淺談基于問題解決的初中物理深度學習教學設計

摘 要：問題是思維的起點。從問題解決的視角出發組織教學活動，可為學生提供更多自主思考、探究的學習機會，從而提高其學習深度和廣度。文章以滬科版八年級第三節“科學探究：物質的密度”一課為例，基于問題解決探討了初中物理深度學習教學設計的策略。其先從整體層面出發論述了教學思路，再著眼教學細節，論述了導入、討論、實驗等教學活動的設計方案及設計意圖，最后對教學設計內容進行了反思，以期為一線教師提供參考。

關鍵詞：初中物理；深度學習；教學設計

中圖分類號：G427 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2097-1737（2025）11-0072-03

深度學習是一種基于理解的學習，提倡學生主動參與到學習過程中，運用知識遷移與認知策略建構新的知識體系[1]。其以培養學生解決問題的能力為核心目標，具有批判性、應用性、創新性特征。基于問題解決進行初中物理教學設計，可激發學生的自主探究意識，為其深度學習提供支點。因此，初中物理教師有必要做好相關方面的研究工作，為教學設計的規劃與落實奠定理論基礎。

滬科版物理八年級第五章第三節“科學探究：

物質的密度”是力學的基礎部分，大致可分為物體的質量與體積的關系、密度的公式和密度單位、密度知識的應用三部分。教材從金牌的鑒定問題入手，通過完整的實驗探究流程指導學生理解密度的概念，探究密度公式與單位，意在使學生扎實掌握相關內容，并學會用理論知識與實驗操作方法解決現實問題。在進行此課教學設計時，教師需基于學生的知識儲備與生活經驗合理設計問題，借由問題驅動學生探究物理原理，在引導其思維進階發展的同時實現深度教學。

一、基于問題解決的初中物理深度學習教學思路

本杰明·布魯姆提出了認知領域目標分類理論，將認知分為識記與領會（對應淺層學習），以及應用、分析、綜合與評價（對應深度學習）六個層

次[2]。要使學生由淺層學習過渡到深度學習，教師需激活其邏輯、遷移、抽象、應用、創新等思維。教師可以通過提出問題、組織學生解決問題激活學生的自主意識，為學生實現深度學習指明方向。

基于以上分析，“密度”一課的教學設計要突出“問題解決”，教師可按照如圖1所示的教學思路提出問題，指導學生在自主分析、合作交流、實驗操作等過程中探究問題原理，從而實現深度學習。

二、基于問題解決的初中物理深度學習活動設計

提出問題并要求學生解決問題是促使學生實現深度學習的關鍵。教師要根據學生的思維發展規律提出分層問題，并基于不同的問題組織導入、教學、實驗等活動，確保學生能夠在親身體驗的過程中建構完整的知識體系，并形成遷移、應用、創新等高階思維能力[3]。在“密度”一課中，教師可基于課程教學的主要問題設計教學活動，指導學生帶著問題思考有關密度的現象、原理、規律，實現深度學習。

（一）導入活動

師：老師購買了一塊金牌，但由于是二手物品，賣家并未提供發票和鑒定證書。請大家幫老師想想辦法，要如何鑒定這塊金牌是不是純金的？

生1：俗話說“真金不怕火煉”，可以通過用火燒看它是不是真金。

生2：可以用鉗子鉗開，看是否是鍍金。

生3：可以用錘子鍛造它，如果它能被延展得很長很寬，就說明是黃金。

生4：可以請專業鑒定師。

……

師：用火煉會損傷金牌的造型，用鉗子鉗、用錘子鍛造也會影響金牌的美觀，專業鑒定師又太貴。其實，有一種既不會損害金牌，又不用老師額外花錢就能鑒定黃金真假的方法。

生（眾）：是什么方法？

師：密度鑒定法。

設計意圖：教師可圍繞“如何鑒定金牌是否是純金的”這一問題組織討論，引導學生結合金子的顏色、硬度、延展性等物理屬性分析問題，激活其科學思維。最后，教師指出相關方法的不足之處，并提出“密度鑒定法”，激發學生對該方法的興趣，為學生主動探究密度的概念、物質的密度奠定了深度學習的基礎[4]。

（二）討論活動

師：人們常通過密度鑒別鋁制品與銅制品，實木制家具與竹藤、塑料制家具等。你能說說是如何鑒別的嗎？

生1：同時掂量鋁制品與銅制品，更重的是銅制品，更輕的是鋁制品。

生2：實木家具與竹藤制品也是如此，實木家具更沉，竹藤編制的家具更輕盈。

師：那么，1 kg的鋁與1 kg的銅哪個更重？

生1：銅更重。

生2：一樣重。

當學生產生不同意見時，教師可取托盤天平，將1 kg銅制圓柱與1 kg鋁制圓柱分別放在天平的左右兩端（如圖2），組織學生觀察。

師：你觀察到了怎樣的現象？

生：質量相等的情況下，銅與鋁的體積不同。

師：如果有兩塊同樣大小的鋁塊與銅塊，分別用錫紙包住，你能鑒別出哪塊是銅塊，哪塊是鋁塊嗎？

生：可以。重的是銅塊，輕的是鋁塊。

師：其中蘊藏著怎樣的物理現象？

生：體積相同時，鋁塊的質量更小，銅塊的質量更大。

師：其中蘊藏著怎樣的物理屬性？該怎樣表示這種物理屬性？

教師提出問題后，可組織學生以小組為單位展開討論，使學生完成對密度的淺層認識。

設計意圖：教師結合生活中的常見現象提出問題，驅動學生基于生活經驗探究不同物質相同質量、相同體積時的差異性表現，能使學生認識到存在某種物理因素決定不同物質的物理屬性。同時，教師為學生提供更多獨立思考、合作交流的時間，能使學生對“密度”這一概念形成初步認識。

（三）實驗活動

實驗主題：物質的質量與體積有怎樣的關系？

實驗猜想：同種物質組成的不同物體，體積越大，質量越大；物質的質量與體積成正比。

實驗思路：取數個體積不同的銅塊和鋁塊，用托盤天平分別測量其質量，用刻度尺分別測量其邊長并計算其體積。將測量數據記錄在表格中，對比分析并得出實驗結論。

實驗器材：托盤天平、砝碼、數個不同體積的銅塊和鋁塊、刻度尺。

實驗步驟：①調節天平平衡；②用天平分別稱量不同體積的銅塊、鋁塊質量；③用刻度尺測量銅塊、鋁塊的邊長，計算它們的體積。

實驗數據：見表1。

數據處理：采取圖像法，以體積V為橫坐標，以質量m為縱坐標。根據實驗數據繪制銅塊與鋁塊的m-V圖像（如圖3），供學生直觀分析銅塊、鋁塊質量與體積的正比例關系。

實驗結論：①圖像是一條直線，說明同種物質的質量與體積成正比；②直線的傾斜程度不同，表明不同種物質的質量和體積的比值不等。

設計意圖：教師在活動設計中通過提出問題“物質的質量與體積存在怎樣的關系？”，能夠幫助學生明確實驗探究目標[5]。之后，教師要求學生用表格、函數圖像表示物質體積、質量的相關數據關系，引導學生基于實驗成果得到“相同體積的不同物質的質量不同”“同種物質質量與體積的比值是一定的”等結論，能夠促使學生完成對“密度”的科學探究，增加學習深度。

（四）說明活動

首先，教師可組織學生回顧物理實驗，提出探究性問題“密度的本質是什么？如何計算物質的密度？”。其次，教師要求學生說明在實驗中的發現。再次，教師可應用演示文稿展示密度的定義、公式ρ＝、密度的單位、常見固體和液體的密度（見表2）、密度表中反映的物質密度的一些規律、密度的有關計算、密度計算的一般步驟等。最后，教師取出金牌，組織學生用刻度尺計算其體積，用天平稱量其質量，計算金牌密度，對比密度表鑒定金牌是否為純金，并說明密度鑒定法的物理學原理。

設計意圖：教師設計說明活動，可確保學生在理解“密度”的本質意義、物理屬性的基礎上學習相關理論知識，深化對密度的物質屬性、密度的計算公式、密度的基本單位、常用單位及密度鑒定法的認識，切實提高學習深度[6]。

（五）練習活動

書面練習：以“密度”在生活中的實際應用為主題，設計選擇、填空、應用等問題，要求學生運用所學的理論知識填寫正確答案。

實驗練習：以實驗教學內容為基礎，設計拓展實驗問題，如鹽水的密度是多少？磚頭的密度是多少？

家庭練習：要求學生測量家里的金、銀首飾的密度，并通過對比金屬密度表鑒定家中首飾的真偽。

設計意圖：第一，通過書面練習，驅動學生從物理學的角度出發分析客觀現象并探析物理原理，

鍛煉學生應用密度知識解決問題的關鍵能力。第二，通過拓展性密度研究實驗，驅動學生自主遷移所學的實驗設計、操作、數據記錄與分析等技能完成新的物理學實驗，提高學生的科學探究水平。第三，通過鑒定家中金、銀首飾的練習作業，一方面呼應課前問題，強化學生的系統學習意識，另一方面延伸教學課堂，驅動學生在生活中應用密度知識解決現實問題，提高學生的應用素養。教師按照理

論、實驗、實踐順序依次設計練習題目，可以在鞏固學生理論基礎的同時，促進學生邏輯、抽象等思維能力的進階發展。

三、結束語

綜上所述，基于問題解決的初中物理深度學習教學設計以本杰明·布魯姆的目標分類理論為基礎，強調根據學生的思維發展規律組織教學活動。在具體設計中，教師應當深入分析教材內容，明確物理課程教學的重難點以及深度學習要達成的具體目標。之后，教師可以結合學生的認知發展特征，設計新課導入、合作討論、實驗探究、總結說明、練習應用等教學活動，指導學生由淺層學習向深度學習過渡，實現對學生物理綜合能力的培養。

參考文獻

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白東升.項目學習：初中物理深度學習的新探索：以“熱學”

部分大單元教學為例[J].中學物理，2022，40（24）：37-40.

周培強.指向深度學習的初中物理問題導學式教學策略[J].物理之友，2022，38（12）：46-47.

王雄.基于前概念的初中物理概念深度建構及教學建議[J].新課程評論，2022（12）：80-86.

邢曉璐.聚焦核心素養：初中物理深度學習課堂有效構建[J].天津教育，2022（32）：97-99.

作者簡介：占彥標（1977.11-），男，福建武夷山人，任教于松溪縣鄭墩中學，一級教師，本科學歷。