深度學習理念在高中物理教學中的應用探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918(2025)27-0125-04

高中物理教學旨在培養學生的科學思維、探究能力和創新潛力。但是，傳統的教學方法往往偏重于傳授知識，缺乏對學生深度學習的指導。如何實現學生的深度學習在高中物理教學中是一個重要的課題。深度學習作為全新的教學理念，可以促使學生加深對知識的理解。教師需要根據目前高中學生的特點以及認知規律進行合理的教學設計，保證吸引學生的學習興趣與熱情，進而取得良好的教學成果，對學生的未來發展有著一定的積極影響。文章以此為題，將探討實現學生深度學習的具體策略，在概念學習、習題練習，或是實驗課程開展期間，都可以運用這些深度學習的技巧。通過以上策略，將實現學生深度學習的目標，推動高中物理教學朝著更高效、有趣和有益的方向發展。下面文章將從兩個大的方面進行論述：

一、深度學習理論融入高中物理教學的必要性分析

首先，將深度學習理論引人高中物理教學，可以幫助學生真正理解物理知識。深度學習理論倡導學生深層次地學習，通過以問題為導向、有意義地學習活動，激發學生思維的深度和廣度。在高中物理學習中，通過引入啟發性問題和探究性實驗，讓學生主動思考和探索，可以使他們深人理解物理現象的本質和基本原理。其次，深度學習的引入可以培養學生的跨學科思維能力。物理與其他學科有著緊密的聯系，深度學習可以幫助學生將物理知識與其他學科的知識進行關聯和整合。例如，在學習物理波動時，可以引入數學模型和圖像處理技術，使學生可以將這些知識運用到實際問題的解決中，培養學生的綜合分析和解決問題的能力。另外，深度學習理論的融入也有助于激發學生的興趣和動機。傳統的教學方法往往以知識地傳授為主，缺乏趣味性和實踐性的元素。通過深度學習的方式，引入啟發性問題和實踐性任務，可以讓學生更加投入和專注于學習過程，增加他們的學習動力和學習體驗。此外，深度學習的引入還可以培養學生的批判性思維和創新潛能。深度學習強調學生主動思考和探索，可以培養學生對知識和問題的深入思考，學會提出自己的觀點和創新思維。這對培養學生的創新能力、提高他們的問題解決和決策能力是至關重要的。

二、高中物理教學中深度學習的實現策略分析

（一）高中物理概念學習中嵌入深度學習理論

1.在合適契機引入物理概念，為深度學習奠定基礎

物理概念理解的過程中，如果一開始的理解是淺層次的，就不能為后續概念的應用創造條件。因此在高中物理概念學習期間，要懂得選擇合適的契機，讓學生學會從更加深度的角度去學習概念、理解概念，這樣才能夠為后續的深度學習奠定良好的基礎。比如，在高中物理“無電源發光燈泡實驗\"活動中，教師可以借助這樣的契機引入電場的概念，讓學生意識到在沒有接通電源的情況下，燈泡也會發光。這就佐證了電場的存在，并且以一種能量的形式存在。相比較讓學生從字面意思去理解電場的概念，這種方法往往可以為深度學習奠定良好的基礎。當然，在實際的物理概念學習期間，合適契機的選擇路徑是比較多的。上述是依靠物理實驗活動的方式來嵌入，在實際物理教學期間，還可以結合學情設定對應的疑問、依靠類比引入、設定邏輯推理題設情境等方法，加深對物理概念的理解，為后續深度學習工作的開展奠定良好的基礎。

2.積極調動學生的思維，懂得創造深度學習的條件

傳統的高中物理概念學習期間，教師可能會極力壓縮學生思考和分析的時間和空間，很容易讓物理課程演變為灌輸教育課程，自然不利于深度學習活動的開展，學生的思維鍛煉平臺也難以架構，深度學習的多維度效用也難以很好地發揮出來。對此，教師要能夠積極尋找認知沖突，在此基礎上進行學生思維的調動，繼而為深度學習活動的開展創造條件。

例如，在高中物理“自由落體運動”概念講述的時候，教師了解到很多學生會認為重的物體往往會更快下落，教師在課堂上會演示同樣質量的A4紙張和紙團下落，紙團比紙片下落要快。這樣就形成了認知沖突，學生開始深度思考造成這種現象的原因。在此基礎上，教師引導學生去演示羽毛、木塞、石頭在空氣或者真空下下落的情況。依靠這樣的對比實驗，使得學生更快進入深度思考狀態，在只受到重力作用的物體從靜止到釋放的時候，下落的速度是一樣的，此時再回過頭理解自由落體運動的概念，自然可以做到輕松理解。當然，教師也可以設計一個實踐遷移活動：學生準備乒乓球、籃球、紙團等常見物品，在同一高度內觀察各類物品下落時的速度，拍攝下落過程。利用“自由落體運動”這一物理概念解釋各類物品下落時的運動軌跡、速度快慢等，并且要自主觀察、匯總生活中各類物體發生自由落體運動的現實例子。由此，學生便可在實踐活動中自主遷移物理知識，體會到物理與生活之間密不可分的關系。

3.將物理概念納人應用場景，實現深度學習 能力的鍛煉

物理概念的深度理解，還需要設定對應的應用場景，這是學生深度學習能力鍛煉的重要路徑之一。嚴格來講，物理的概念應用可以分為兩個階段：一是初級應用階段，學生可以用自己掌握的物理概念解釋生活中的現象，繼而掌握運用概念的方法和步驟；二是靈活應用階段，學生可以創造性地將物理概念使用到新的場景中去，形成物理知識應用能力。比如，在高中物理“交變電流”概念學習的時候，學生開始深度思考如下的問題：為什么有日光燈的房間里面開關電風扇，扇葉有時候是靜正的，有時候是正向轉動，有時候是反向轉動？

(二)深度學習下高中物理習題課程開展策略

1.選擇合適的物理題目，為深度學習做好準備

選擇合適的物理題目是在高中物理習題課程中運用深度學習理論進行教學準備。在引人深度學習的思想和方法之前，應該選擇一些符合這一理論要求的物理題目，以便學生能夠更好地進行深度學習。

首先，選擇的題目應具有一定的難度和深度。這些題目應該超出了純粹地計算和應用知識點的范圍，需要學生運用所學的物理原理來進行分析和解決。同時，這些題目應該能夠引發學生對物理現象的思考和探索，并能夠激發學生進行深人的調查和實驗。其次，題目的答案不應是簡單的“是”或“否”或具體的數字，而是包含了學生運用所學原理和知識進行推理和解釋的過程。這樣的題目設計可以鼓勵學生發散思維、進行邏輯推理和探究實證，從而提高他們對物理知識的理解和運用能力。第三，題目應該與學生的實際生活或關注的現象有關，以便激發學生的興趣和學習動力。例如，題目可以與環保、能源利用、交通安全等社會問題相關聯，引導學生運用所學的物理知識和原理解決這些現實問題，增強學生的應用能力和實踐能力。諸如，“簡述新能源電動車中蓄電池在能量利用方面的特點。請說明在新能源電動車中，如何提高能源利用效率？”最后，題目的設計應該注重學生的合作與交流。可以選擇一些討論型的題目，鼓勵學生進行小組合作，交流歸納并得出對問題的共同理解。通過合作解題，學生可以激發和借鑒彼此的新思維和創新點，鍛煉他們的團隊合作能力和交際能力。

2.引導學生歸納解題方法，創設深度學習條件

首先，教師可以引導學生分析一道物理問題，并鼓勵他們從不同角度進行思考和解決。例如，對動力學問題，可以引導學生考慮通過牛頓第二定律、作圖、能量守恒等不同的解題方法。通過對不同方法的比較和討論，學生可以深入理解這些方法的本質和適用范圍，同時也能夠培養學生的多元化解決問題的能力。其次，教師可以引導學生互相分享和討論他們的解題方法和思路。學生可以形成小組或進行交流討論，共同探討問題背后的物理原理和解決思路。在這個過程中，學生會產生更多的思維火花，相互啟發和激勵，從而可以進一步提高他們解題的深度和廣度。此外，教師可以設計具有挑戰性和開放性的題目，鼓勵學生發散思維和尋找不同的解決方案。教師可以要求學生不僅找出物理問題的正確答案，還要說明其他可能的解決途徑。

通過這樣的方式，學生將會明白物理問題不僅有一個“標準答案”，而是學科中存在著多元思維和解決路徑的。這樣的學習環境可以激發學生的創新思維和探究欲望，培養他們的問題解決能力和創造思維。

3.進行變式訓練，鍛煉深度學習能力

基于深度學習理論的高中物理習題課程的變式訓練是為了鍛煉學生的深度學習能力，使學生能夠運用所學的知識和理論解決實際問題。首先，將準備一系列與真實世界相關的高中物理習題，涵蓋力學、電磁學、熱學等多個領域。這些習題既可以是傳統的選擇題和計算題，也可以是思考題和實驗題，以便激發學生的思維創新和探索精神。其次，在課堂上，將引導學生通過深度學習的方式來解決這些習題。深度學習理論中的關鍵概念和方法將被滲透到習題解決的整個過程中。例如，學生需要在解決問題之前對問題進行有效的數據預處理，將問題分解成更小更可處理的子問題。然后，結合適當的激活函數和優化算法，使用神經網絡或其他深度學習模型來建立模型并解決這些子問題。再次，學生需要將不同的子問題的結果整合起來，并根據實際問題的要求給出綜合性的解決方案。此外，為了幫助學生更加深入地理解各個物理概念和原理，將設計一些針對真實世界的擴展習題。這些習題將要求學生將所學的知識運用到實際情景中，如設計一個物理實驗、解析一個物理現象或分析一個實際問題。通過這些擴展習題的解答，學生將進一步鞏固并應用所學的物理知識和深度學習方法。最后，提供足夠的自主學習機會給學生，鼓勵他們結合個人興趣和未來發展目標，選擇適合自己的習題進行深度學習訓練。這樣可以更好地調動學生的主動性和積極性，提高他們的學習動力和問題解決的能力。

通過以上的策略，將為學生提供一個更加綜合和深入的學習環境，使他們能夠將所學的物理知識和深度學習方法應用到真實世界中。這將培養學生的深度學習能力，提升他們解決問題的能力和創新思維，為未來的學習和研究奠定堅實的基礎。

(三)深度學習理論融人高中物理實驗課程的策略

1.合理設計物理實驗方案

在設計物理實驗方案時，應根據深度學習的理論原則來確定實驗目標和內容。例如，選擇與深度學習相關的物理實驗場景，例如彈簧振子和光的干涉等，對實驗進行深度學習相關的數據采集、特征提取和模型訓練。通過合理的實驗設計，學生將能夠理解深度學習模型的基本原理，并在實踐中獲得實際成果。例如，在高中物理“閉合電路歐姆定律”實驗方案設計的時候，教師會引導學生以圖像數據處理、描點劃線等途徑，讓學生在觀看這樣示范的基礎上，可以更好地理解實驗原理，繼而確保實驗知識和技能掌握朝著更加理想的方向進展。又如，在“摩擦力”一課教學實踐中，教師設計了一輪物理實驗活動，指導學生在實驗中控制變量與實驗條件，自主分析滑動摩擦力產生的條件及其運動方向，根據物體所產生的滑動摩擦力分析其特點。在本輪實驗活動中，學生以6人為一組，合作觀察實驗現象、記錄數據，思考動摩擦因素與物體材料、接觸面的平滑程度之間的關系，也要根據實驗現象總結滑動摩擦力的方向，靈活使用相應的物理公式，通過實驗探究分析滑動摩擦力的產生條件與一般規律。

2.規范物理實驗操作流程

一方面，這需要確保學生在實驗中正確操作儀器設備并獲取準確、可靠的實驗數據。另一方面，這也需要引導學生進行深度學習相關的數據預處理和特征提取。例如，教導學生如何處理實驗中的噪聲、校正數據，并使用特定的算法提取物理實驗中的重要特征。這有助于學生將深度學習方法運用到實際問題中，并得出有意義的結論。物理實驗操作規范掌握的過程中，高中生開始意識到物理實驗是嚴謹的，從實驗原理到實驗思路、從實驗方法到實驗結論，都需要保持以嚴謹的科學態度去審視和操作，由此讓物理實驗操作機制能夠朝著更加健全的方向進展，也為后續深度學習活動的開展奠定良好的基礎。

3.提升物理實驗的發散性

發散性指的是在同一個實驗環境下，引入多個物理實驗案例，鼓勵學生探索不同的問題和思考方式，比較不同實驗的結果，并分析其背后的物理原理和深度學習方法的應用。例如，在測量實驗中，引入不同變量的改變，可以在材料、長度、溫度等變量上處理，讓學生觀察并分析這些變化對測量結果的影響，并運用深度學習方法為不同情況下的測量結果建立模型。通過這種方式，學生能夠培養獨立思考和解決問題的能力，并深入理解深度學習與物理實驗的關聯性。

例如，在高中物理“重力加速度的測量”實驗中，教師會鼓勵學生用不同的知識去進行測量方法的設定。在這樣開放性的物理實驗中，學生迅速活躍起來，開始回憶自己學習到的相關知識，尋找不同的實驗方案，充分鍛煉學生的高階思維能力。在此期間，有的學生想到使用物體重力和重量公式去進行測量，有的學生會想到使用自由落體運動的知識去測量，有的學生會想到使用驗證機械能守恒定律和勻變速直線運動加速度測量相互結合的方案來測量，還有學生想到使用單擺實驗裝置來測量。

三、結論

綜上所述，將深度學習理論融人高中物理教學具有重要的意義。通過選擇合適的物理概念、設計深度學習習題課程、開展基于深度學習理論的高中物理實驗活動等策略，可以幫助學生更好地理解物理知識，培養他們的深度學習能力，提高解決問題的能力和創新思維。同時，教師在實施這些策略時，應注重激發學生的思維活躍度，引導學生進行合作與交流，創設深度學習的條件。通過這樣的教學實踐，可以為學生提供一個更加綜合和深入的學習環境，使他們能夠將所學的物理知識應用到真實世界中，為未來的學習和工作奠定基礎。在當前高中物理教學的過程中，教師為了能夠提升整體的教學質量效率，需要創新自身的教學手段與理念，圍繞著新課改的基本要求進行深度學習，更好地幫助學生學習物理知識，提升學生對物理知識的應用能力，為學生后續發展奠定堅實的基礎。

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