指向深度学习的高中物理单元教学路径探究

摘 要：文章以高中物理课程中的“摩擦力”教学为例，探讨了深度学习与物理教学相结合的路径.首先，分析了大概念与深度学习融合的必要性，并剖析了教材，以确立核心素养培养目标；其次，通过趣味导入的方式，激发学生的学习兴趣，并引入了科学思维，创新实验，以培养学生的科学探究能力；最后，通过拓展练习应用和开展持续性评价，提高学生的深度学习能力.

关键词：深度学习；高中物理；摩擦力；科学探究；核心素养

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2025）03-0087-03

收稿日期：2024-10-25

作者简介：高源，本科，一级教师，从事高中物理教学研究.

文章以“摩擦力”教学为例，探讨深度学习与物理教学融合的路径.通过剖析教材，确立核心素养培养目标，设计趣味实验和创新实验，激发学生学习兴趣，培养科学探究能力和创新思维.同时，通过拓展练习应用和开展持续性评价，提高学生的深度学习能力，最终实现物理教学的现代化和学生全面能力的提升.

1 大概念与深度学习融合的必要性

将深度学习与高中物理教学相结合，对于提升学生的学习效果和培养其创新能力至关重要^[1].深度学习作为一种强大的计算模型，能够帮助学生更直观地理解物理现象，如通过模拟展示摩擦力与物体运动状态的关系.此外，深度学习的数据驱动特性能够培养学生分析数据、解决问题的能力，这对于科学素养的提升尤为关键.最后，深度学习技术的引入，能够激发学生的创新思维，鼓励他们运用新技术解决物理问题，如设计新型的摩擦力测量装置.因此，深度融合大概念与深度学习，对于物理教育的现代化和学生能力的全面提升具有重要的实践意义和长远的发展价值.

2 剖析教材，确立核心素养培养目标

在高中物理人教版教材中，摩擦力章节详细介绍了摩擦力的概念、分类以及计算方法.教师应引导学生理解摩擦力的基本概念，掌握摩擦力的大小计算公式，以及摩擦力在实际生活中的应用.教学目标应包括：培养学生掌握摩擦力的基本概念、计算方法，培养科学探究能力和科学思维，以及关注摩擦力在实际生活中的应用，培养科学态度.

3 趣味导入，激发学生学习的兴趣

3.1 引入趣味实验，激发学生的思考

为了更好地激发学生的学习兴趣，教师可以设计一个简单的趣味实验，让学生通过观察滑块在不同表面上的运动情况，直观地感受到摩擦力的存在.结合人教版高一物理必修一《摩擦力》这一节，在讲解滑动摩擦力时，可以设计以下趣味实验.

3.1.1 设计趣味实验

以摩擦力的概念和性质为例，设计以下实验：

（1）准备光滑的木板和粗糙的木板各一块，以及小滑块一个.

（2）将光滑木板放在桌面上，将小滑块放在光滑木板上，推动小滑块，观察其运动情况.

（3）将粗糙木板放在桌面上，将小滑块放在粗糙木板上，推动小滑块，观察其运动情况.

（4）将小木块放在光滑木板上，将小滑块放在小木块上，推动小木块，观察小滑块的运动情况.

3.1.2 实验过程与现象观察

在实验过程中，教师应引导学生注意观察实验现象，并提出相关问题.例如，在观察滑块在不同表面上运动时，可以提问：为什么滑块在光滑表面上滑行的距离比粗糙表面长？引发学生思考.

3.1.3 讨论与思考

在实验结束后，教师应组织学生进行讨论，分享观察到的现象和思考.通过讨论，学生可以互相交流想法，共同探究摩擦力的本质.同时，教师还可以引导学生运用所学知识解释实验现象，提高学生的思维能力和问题解决能力.

3.1.4 激发学生的思考

趣味实验不仅能够吸引学生的注意力，还能够激发学生的思考^[2].设计有针对性的问题，引导学生深入思考摩擦力产生的原因、影响因素以及在实际生活中的应用.通过思考，学生能够更好地理解摩擦力的概念，形成科学的思维方法.

3.2 科学思维，引入摩擦力方向

为了深化学生对摩擦力方向的理解，并培养他们的科学思维，结合人教版高一物理必修一《摩擦力》这一节，在讲解滚动摩擦力时，教师可以采用科学推理的教学方法.

3.2.1 科学推理教学

教师首先提出与摩擦力方向相关的问题，如为什么刹车时汽车会减速停下来？引导学生回顾摩擦力的概念、影响因素以及方向，确保学生具备解答问题所需的基础知识.随后，教师鼓励学生运用已学的物理知识对问题进行分析，尝试提出可能的解释，并构建科学推理模型.最后，学生通过讨论和论证，得出合理的解释，从而加深对摩擦力方向的理解.

3.2.2 案例分析与应用实践

学生针对问题进行案例分析，尝试构建科学推理模型.例如，分析汽车刹车时，摩擦力与车轮旋转方向相反，从而产生减速效果.同时，学生还可以运用所学知识，分析生活中其他与摩擦力方向相关的实例，如滑板运动、自行车刹车等.通过这些实例的分析，学生可以进一步加深对摩擦力方向的理解.

3.2.3 总结与提升

教师引导学生总结科学推理的过程，提炼出科学推理的一般方法，并将其应用于其他物理问题的学习中.通过这种方法，学生不仅能够理解摩擦力的方向，还能培养科学推理的能力，从而更好地运用物理知识解决实际问题.

以此，教师不仅能够激发学生的学习兴趣，还能够培养他们的科学思维和推理能力^[3].这种教学方法的运用，有助于学生对摩擦力方向的理解，同时也能够提升他们运用物理知识解决实际问题的能力.

3.3 创新实验，探究滑动摩擦力方向的特点

为了深化学生对滑动摩擦力方向特点的理解，结合人教版高一物理必修一《摩擦力》这一节，在讲解滑动摩擦力时，教师应设计一系列创新实验，让学生在实验中观察和探究滑动摩擦力的特点.以下是具体内容.

3.3.1 实验设计与操作

教师设计一个以斜面和小车为工具的实验方案，让学生通过调整斜面角度和小车重量来观察小车的运动状态和滑动摩擦力的方向.具体实验步骤如下：

（1）准备一个平滑的斜面、一个小车和砝码.

（2）将斜面固定在桌子上，确保其稳定性.

（3）将小车放在斜面顶端，并记录小车的初始位置.

（4）学生可以逐渐增加斜面的角度，观察小车的运动情况.

（5）在小车上方放置不同重量的砝码，观察小车的运动状态变化.

这种实际操作让学生亲身体验滑动摩擦力的作用，并观察其方向与物体运动方向的关系^[4].

3.3.2 数据记录与分析

学生在实验过程中详细记录各种情况下的实验数据，包括斜面角度、小车速度、滑动摩擦力大小等.通过对这些数据的分析和比较，学生能够总结出滑动摩擦力方向的特点，如总是与物体相对运动方向相反等.这种数据驱动的学习方式有助于学生深入理解滑动摩擦力的方向特点.

3.3.3 案例讨论与实践应用

学生针对实验结果进行案例讨论，分析滑动摩擦力方向特点对物体运动状态的影响.教师设置相关问题，让学生运用实验结论进行具体的解释，如解释为什么下坡时自行车需要刹车等.这种案例讨论和问题解决的应用实践能够帮助学生将实验结果与实际情况相结合，提高问题解决能力.

4 创新实验，培养学生科学探究能力

4.1 实验设计与操作

为了让学生深入理解物理现象，培养学生科学探究能力和创新思维，结合人教版高中物理中“磁场”的内容，教师设计一个以斜面和小车为工具的实验方案，让学生分组进行实验操作.具体实验步骤如下：

（1）准备一个磁铁、一个可移动的金属物体和一些线圈.

（2）将线圈固定在桌子上，确保其稳定性.

（3）将磁铁放置在不同的位置，观察金属物体的运动状态.

（4）调整磁场强度，观察金属物体的运动状态变化.

4.2 数据记录与分析

学生在实验过程中详细记录各种情况下的实验数据，包括磁铁位置、磁场强度、金属物体运动状态等.通过对这些数据的分析和比较，学生能够总结出磁场的规律.这种数据驱动的学习方式有助于学生深入理解物理现象，并培养他们的数据分析能力.

4.3 案例讨论与解题应用

学生针对实验结果进行案例讨论，分析磁场对金属物体运动状态的影响.教师设置相关习题，让学生运用实验结论解释具体问题，如解释为什么磁铁可以吸引金属物体等.这种案例讨论和问题解决的应用实践能够帮助学生将实验结果与理论知识相结合，提高问题解决能力.

5 开展持续性评价

（1）过程评估：在教学活动中，教师通过观察、互动和讨论等方式，持续评估学生的学习进度，以便即时掌握学生的学习状态并优化教学方法.

（2）周期性考核：定期进行阶段考核，检查学生对核心概念、深度学习原则以及分析思考能力和问题解决技巧的掌握程度.

（3）团队表现评估：教师评估学生在团队项目中的表现，关注他们的团队合作精神和沟通技巧，揭示学生在协作学习中的强项和改进空间.

（4）创新意识评估：鼓励学生在延伸练习和实际问题解决中展现创新思维，通过评估激发学生的创新潜力，增强学习动力.

（5）全面性评估：将过程评估、周期性考核、团队表现评估和创新意识评估结合，综合考量学生的整体学习成效，为教学策略制定提供支持.

6 结束语

文章以“摩擦力”教学为例，探讨了深度学习与物理教学的结合路径.通过剖析教材、设计趣味实验、创新实验和开展持续性评价，发现这些教学方法不仅能够提高学生的学习兴趣，还能够培养他们的科学探究能力和创新思维.

深度学习与物理学科的大概念教学相结合，有助于学生对核心概念的理解与内化.建议高中物理教师在教学中应注重大概念与深度学习的融合，通过设计创新实验、开展持续性评价等方法，激发学生的学习兴趣，培养他们的科学探究能力和创新思维.

参考文献：

[1] 兰海洋.基于核心素养的高中物理课堂深度学习的创设[J].数理化解题研究，2020（03）：61-62.

［2］ 杨癸.初中物理课堂如何开展趣味教学[J].现代职业教育，2018（27）：99.

［3］ 史淑华.浅析湘教版初中地理教材的特点及有效教学策略[J].新校园，2024（02）：35-37.

［4］ 贾东仁.一种不同质量物体加速度对比演示装置[J].科学中国人，2017（20）：31.

［责任编辑：李 璟］