“三新”背景下指向深度学习的高中物理教学探析

朱小飞

摘 要：文章针对高中物理教学工作进行研究。采用文献总结法、实例分析法，指出“三新”背景及深度学习的内涵，以人教版选择性必修一“动量定理”相关知识教学为例，对教材、学情和教学目标进行分析；从创设情境、体验探究、感悟内化、应用反馈4个阶段，详细阐述了指向深度学习的“动量定理”教学方法，总结了教学过程中的注意事项。希望为高中物理教学设计与实施提供参考，切实提高课堂教学效率和质量，更好地培养学生的科学思维。

关键词：“三新”背景；高中物理；深度学习；教学方法

高中物理课程的总目标，是发展学生的自主学习能力，养成良好的思维习惯，具有一定的质疑能力、问题分析解决能力和交流合作能力[1]。该目标要求教师创新教学观念，突出学生的主体地位，采用合适的教学形式拓展学生的思维，培养学科核心素养。“三新”对高中物理教学工作提出新的要求，深度学习教育理念开始崭露头角。以下笔者结合实践，探讨了“三新”背景下指向深度学习的高中物理教学方法。

一、“三新”背景及深度学习的内涵

（一）“三新”背景

“三新”指的是新课程、新教材、新高考。其中，新课程倡导以人为本的教育理念，教学过程中根据课程内容和要求，引导学生主动参与、积极探究，在实践中培养综合能力和素质。新教材既注重基础知识和技能，又强调自主学习、合作学习，要求教师探索适合学生的教学方法，真正提高学习效果。新高考注重考查学生的学科核心素养和综合素质，要求教师在教学中从这两个方面入手进行培养，为学生的未来发展打下坚实基础。“三新”背景下的教学活动，能适应教育改革需要和发展趋势，有助于促进学生健康全面发展，并且提高教师的教学水平和专业素养[2]。

（二）深度学习

深度学习就是在教师的引导下，学生全身心参与主题学习活动，在活动中学习知识、掌握技能、体验成功，实现自我发展的目标。笔者认为，高中物理的深度学习要立足于现实生活，深入分析物理教学内容，优化教学设计，采用多样化的教学活动，激发学生的兴趣，才能使其积极参与到学习活动中，最终完成学习任务、提升综合能力。例如，运用现代信息技术，为学生提供丰富的学习资源；设计具有探索性的实验课程，鼓励学生在探究过程中解决问题；组织知识竞赛、团队协作等活动，让学生的理论知识与实践操作结合起来等。

二、“动量定理”教学分析

（一）教材分析

“动量定理”是在牛顿运动定律之后，根据生活中的现象，对牛顿定律进行数学推导和实验验证后得到的定理，即物体在一个过程始末的动量变化量，等于它在这个过程中所受合力的冲量。动量定理表现了力连续作用后的累计效果与动量变化的关系，在物理学中应用范围广泛，尤其解决打击碰撞问题时非常方便。“动量定理”的学习，既是动量概念的延伸，也是动量守恒定律的基础。另外，课程知识内容与现实生活联系密切，具有较高的实用价值。

（二）学情分析

从学生的角度看，学习“动量定理”之前，已经掌握了力、加速度、牛顿力学定律、动量等知识，针对物理问题能通过建立模型的方式加以解决。其中，动量的概念虽然已经学习过，但在理解运用上存在不足，如力学分析时漏掉某个力，导致物体合外力冲量出现错误。另外，学生的好奇心和动手能力强，教师可设置体验性、实践性的活动，达到知识内化的效果[3]。

（三）教学目标

站在学科核心素养的角度，“动量定理”的教学目标包括：1.物理观念层面，能根据牛顿运动定律推导出动量定理的表达式，掌握动量定理的含义。2.科学思维层面，能运用动量定理解释现实中的物理现象，将复杂的物理过程转化为简单的物理模型。3.科学探究层面，研究物理问题时采用科学探究方法，发挥出物理模型的作用，提高科学探究能力。4.科学态度与责任层面，能激发学生对科学技术的热情，把握物理与生活的密切关联，能运用动量定理解决实际问题。

三、指向深度学习的“动量定理”教学方法

通过教学分析，“动量定理”的教学设计思路是：树立深度学习理念，开展体验探究活动，首先，教师创设情境、提出问题；然后，学生通过体验探究推导出动量定理，并借助实验进行验证；最后，对学习体验进行反馈，重点培养学生的科学思维。具体教学方法如下：

（一）创设情境，提出问题

教学导入环节，教师展示课前跟同学们一起做的“鸡蛋撞地球”挑战活动素材，同学们发现想要保护从高空下落的鸡蛋，必须有一定的缓冲装置，如泡沫垫、降落伞等。

演示完成后，让学生自主提出问题，为什么有保护装置的鸡蛋没有摔破？保护装置是如何保护鸡蛋的？根据这些问题，教师进行总结性提问：鸡蛋受到的冲击力与哪些因素有关呢？让学生再次尝试从不同的高度释放鸡蛋，发现鸡蛋依然完好。如此导入教学活动，能充分利用学生的生活经验，激发其学习兴趣；同时培养学生的观察、思考、分析能力，掌握物理问题的解决思路和方法。

（二）体验探究，推导定理

正式进入教学环节，教师引导学生思考：物体的动量变化与哪些因素有关呢？在牛顿运动定律中你发现了什么规律？学生应该意识到，物体的动量（动量是质量乘以速度）在运动过程中会发生变化。根据牛顿第二定律，物体所受的合外力等于物体的质量乘以加速度，即物体受力的大小和方向决定了它的运动状态，意味着力可以用来描述速度的变化，而速度的变化直接影响动量的变化。教师可通过案例，让学生在探究过程中推导出动量定理的表达式，得出在没有其他外部因素干扰的情况下，根据牛顿的运动定律，合外力等于物体的质量乘以加速度，将这个关系转化为动量的變化率，即合外力等于动量的变化率。

进一步理解冲量的概念，力的冲量是一个力与该力作用时间的乘积，力的方向决定了冲量的方向。教师进一步引导学生思考和讨论：如果力的大小发生改变，冲量会如何变化呢？为了解决这个问题，教师可引导学生想象力在时间上的变化，并通过绘制力随时间变化的图像进行探讨，通过微元法，将时间划分成小的时间段，每个小时间段内的力近似看作是恒力。每个微小时间段内的冲量可以看作是该段时间内力的大小与时间的乘积。由此可见，冲量是过程量，反映出力对时间的积累效应。

最后，教师进行总结。不论物体受到的力是恒定的，还是变化的，在一个过程中受到的合外力冲量，就是这一过程从开始到结束的动量变化量，这就是动量定理。学生通过体验和探究，在教师引导下推导出动量定理，掌握以下知识点：1.动量变化的原因是合外力的冲量，冲量属于矢量，是一个过程量。2.动量定理是矢量式，冲量方向与物体动量变化方向是一致的。如此开展教学活动，在体验过程中引发学生的思考，培养自主探究能力[4]。

（三）感悟内化，验证定理

在推导出动量定理的基础上，教师可通过实验验证并进一步探究动量变化量与冲量之间的关系。笔者设计了两个吊篮，吊篮中分别放有海绵垫和金属托盘，并用拉力传感器悬挂起来，在电脑中可以观察鸡蛋在两次下落过程中的F-t图像。F-t图中曲线所围面积的物理意义为冲击力的冲量大小，把鸡蛋重力的冲量也计算出来，在规定正方向后可以计算得出该过程的合力冲量。根据下落高度计算鸡蛋在碰撞过程汇总的动量变化量相对容易。学生在比对两组结果，发现它们惊人地接近，体验了探究的乐趣和成功的喜悦。

通过对动量变化量和冲量的计算，学生可以观察和比较它们之间的关系。这个实验帮助学生在实际的物理现象中理解动量定理，同时培养学生的观察、实验设计和数据分析能力。学生通过亲身参与实验，不仅能够复习已有的知识，还能够对新问题进行深入探究，更好地理解动量与冲量之间的关系。

（四）应用反馈，思维培养

动量定理教学结束后，教师设置若干个体验活动，让学生巩固新知识，深入理解掌握动量定理，达到学以致用的效果。

体验1：把一个小球悬挂在铁架上，小球上、下各有一个细线，如何操作才能让上面或下面的细线先断开？学生动手体验时，发现迅速拉动下面的细线，下面的细线断开；慢慢拉下面的细线，上面的细线断开。

体验2：将茶杯压在A4纸的一个角上，要想让茶杯慢慢移动，应该如何抽动A4纸？要想让茶杯不动，应该如何抽动A4纸？学生动手体验时，发现迅速抽动A4纸茶杯的位置几乎没有变化，慢慢拉动A4纸茶杯会随之移动。

这两个实验活动促使学生通过实践观察并用动量定理解释现象，同时培养了学生的观察力、实验设计和团队协作能力。在一定条件下，学生能够观察到不同因素对动量和冲量的影响，更深入地理解这些物理概念。

体验完成，教师进行课堂小结：易碎物品包装时使用泡沫材料，蹦极运动中使用的橡皮绳，碰碰车前端的橡胶垫，头盔内部的衬垫结构等，都运用到动量定理，针对动量定理相关的物理问题，从实际案例中生成物理模型，确定研究对象；对整个研究过程进行分析，重点是物体的初、末状态，以及过程中的受力情况；确定正方向，根据动量定理列出方程；求解并验证。课堂总结后，教师提出拓展性问题供学生思考。例如，飞机在空中飞行时，为什么害怕撞到鸟类？为什么不能高空抛物？利用这些问题，帮助学生建立新的知识体系，能运用动量定理解释生活中的物理现象、解决实际物理问题，满足深度学习的要求，培养学生的科学思维。

四、高中物理教学过程中的注意事项

“三新”背景下，指向深度学习的高中物理教学中存在一些问题，如教学方法不够灵活，学生的学习兴趣不高，教学资源有限，学科知识交叉不足等。这些问题的存在，不仅影响课堂教学活动，也会降低深度学习效果。为解决这些问题，笔者提出以下注意事项。

（一）增加教师知识储备

为满足新课程要求，首先教师要提升自身业务能力和素质，增加知识储备以便更好地指导学生。第一，了解并学习新的物理知识和技术，尤其是和教材相关的内容，通过自我学习与沉淀，建立完善的物理学知识体系，在此基础上优化教学设计，紧紧跟随新时代的发展步伐，教授学生有用的物理知识。第二，掌握理论知识的同时，教师还要积累实践经验，如课堂演示、实验探究、项目任务等，实现理论与实践的紧密结合。在实践过程中，对教学方法进行总结思考，不断优化改进以提高教学方案的科学性、有效性。第三，开展教育科研工作，提高自身的教育研究能力。以教育研究、教育心理学、计算机科学等理论和工具为抓手，对“三新”背景下的高中物理教学问题进行分析，明确未来的发展趋势，学习新的教学理念、方法和工具，服务于教学实践。

（二）创新课堂教学方式

物理课程知识具有抽象性和实践性，单纯口头讲解是不够的，为了调动学生的兴趣和积极性，必须创新课堂教学方式，例如，互动式教学、项目式教学、探究性学习等。以探究性学习为例，是在教师的引导下，让学生自主探究、发现问题并解决问题，从中学习新的知识、提高综合能力。第一，在探究性学习过程中，提出问题、设计实验、操作仪器、观察现象、分析数据等，每一个环节均要学生自己动手，将理论知识转变为实用技能，有助于培养学生的实践能力，形成科学思维，为今后的发展打下基础。第二，探究性学习是一个从无到有的过程，学生从已知条件出发，结合现有的知识体系和方法工具，最终求解出未知答案，有助于培养学生的创新能力和精神。第三，探究性学习是学生自主学习的过程，学生自主寻求知识、自主解决问题，在学习上更加积极主动、更加充满兴趣，有助于学生更好地体验和理解物理知识，培养学科核心素养。

（三）不同学科相互交叉

“三新”背景下，高中物理教学不能单纯着眼于教材，还要注重不同学科知识的交叉，以培养学生的综合素质。跨学科教学能让学生从不同角度思考问题，拉近物理学与现实生活的关系，真正做到学以致用。第一，物理与数学相交叉，这两个学科在一些概念和方法上是相通的。通过交叉教学，有助于深入理解学习知识，培养学生的数理思维。例如，在力学知识的学习中，引入向量、微积分等知识点，可将物理问题转化为数学问题，提供新的解题思路。第二，物理与生物、化学相交叉，物理教师与其他学科教师相互协作，共同开展学科交叉实验，让学生进行跨学科探究。例如，通过血液循环、心脏功率，探索生物体内的物理现象，帮助学生深入理解学科知识，提高知识整合和综合运用能力。

（四）合理运用信息技术

高中物理教学中，信息技术已经成为教学活动必不可少的一个工具，能为学生提供生动的教学体验，降低学生的知识理解难度。例如，利用多媒体课件，将物理概念、物理现象通过动画、视频等方式呈现出来，帮助学生更好地记忆。

结束语

综上所述，“三新”背景下的教学活动，能适应教育改革需要和发展趋势，深度学习能提高学生的自主学习能力，更好地培养学科素养。文章以高中物理“动量定理”相关知识教学为例，介绍了指向深度学习的教学方法。针对目前教学存在的问题，今后应注意增加教师知识储备，创新课堂教学方式，不同学科相互交叉，并合理运用信息技术，进一步提高教学效果。

参考文献

[1]刘秀贵.“三新”背景下高中物理教学中的问题分析与应对措施[J].考试周刊，2023（30）：94-99.

[2]陈雪峰.三新背景下高中物理“少教多學”教学研究：以“匀变速直线运动的速度与时间关系”教学为例[J].中学教学参考，2022（14）：35-37.

[3]高龙亚.基于大单元设计的动能定理和动量定理习题课对比教学[J].中学物理教学参考，2022，51（9）：47-48.

[4]陈小军.以核心素养为导向的新教材教学设计与实践研究：以“力的分解”第一课时为例[J].中学教学参考，2023（11）：49-52.

本文系广西教育科学“十四五”规划 2023 年度自筹经费一般课题（C类）“‘三新背景下物理科学思维培养的研究”（课题编号：2023C437）。