基于深度学习的初中物理概念教学

蒋园园

[摘   要]概念学习是物理学习的必由之路，如何在物理概念教学中实现深度学习，提高学生的物理核心素养呢？基于深度学习的初中物理概念教学主要由四环节构成：①创设情境;②问题驱动;③概念形成;④迁移应用。教学中的注意点：一是联系真实情境，将抽象概念具体形象化;二是发挥问题驱动作用，挖掘思维深度;三是注重前后联系，重视方法指导。

[关键词]深度学习;概念教学;教学实践

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）05-0046-03

物理概念是物理学的基础，是研究物理学的起点，它是观察、实验和物理思维的产物，反映了客观事物共同的物理属性和本质特征[1]。在实际教学中，记忆、背诵、重复、机械训练等表层学习较多，存在通过识记和刷题来强化记忆、巩固概念的现象。因此，我们需要引入深度学习的理念来重构物理概念教学，通过概念学习，培养学生在真实情境中解决实际问题的能力，使学生在迁移与应用中提高高阶思维能力。这也符合新课标所提出的培养学生物理学科核心素养的要求。

一、对“深度学习”的解读

深度学习最初在计算机领域出现，近几年开始运用到各科的教育教学中。从学习论的角度来看，深度学习是相对表层学习、机械学习、无意义学习而言的，是学习者认知、情感、思维高度摄入的一种学习方式，不仅突出学习者对学习内容的深度理解和个体建构，而且强调学习者基于个体经验实现对学习内容的同化、顺应，进而内化到个体的认知结构，并在差异化的情境中实现迁移[2]。在物理教学中，深度学习就是在真实的生活情境或物理实验中，发现问题，运用物理思维方法解决问题，习得新知识，并将新知识运用到现实中，解决新问题。由于学生面对的是真实情境，因此需要学生具有理性、开放性、创新性和批判性的思维，逐步探究和深入，最终解决具有一定挑战性的问题，实现从低阶思维走向高阶思维。

二、基于深度学习的概念教学的基本环节

在物理概念教学中运用深度学习，大致经历四个基本环节，如图1所示。

创设情境指教师通过图片、视频、游戏等形式展示生活实例，或者通过物理实验展示某种现象，将学生带入某个真实情境中。学生从现象中发现问题，产生探究的欲望。

“问题驱动”和“概念形成”两个环节紧密相连，是指教师借助问题链驱动学生思维，引导学生由具体到抽象、由个性到共性，层层深入，从而发现某一特点或性质，让学生体会建立新概念的必要性。在此过程中，学生需要综合运用多种思维方法研究问题，比如实验探究、归纳总结、理论推导、类比、迁移等。

最后是迁移与应用。迁移是经验的拓展与提升，应用是将内化的知识外显化、操作化的过程[3]。教师通过列举生活实例，回归生活情境，帮助学生建立抽象物理概念与具体生活实际的联系。而学生经历同化和顺应的过程，将新知识纳入到原有的认知结构中。

三、基于深度学习的概念教学案例

下面以苏科版物理第十章第一节《压强》为例，探究如何将深度学习应用到概念教学中。

1.以情境激发思维，引入问题

【教学设计1】播放视频：跑男节目中的指压板游戏片段。提出问题1：人站在平地上不会感到脚疼，为什么站在指压板上会觉得疼？为什么背上大妈后走在指压板上会感到更加疼痛？

设计意图：利用学生熟悉的游戏设置情境，吸引注意力，同时引导学生思考问题，使学生产生疑惑，在好奇心的驱动下探究问题，激发学生思维。

2.以问题驱动思维，构建概念

【教学设计2】教师引导学生联系力的相关知识，观察图2并提出问题2：压力也是一种力，压力作用在物体上也会产生作用效果，那么压力的作用效果可能与什么有关呢？让学生体验如图3所示的实验，感受两端手指受压的感觉有什么不同？用力后，这种感觉有何变化？在此基础上引导学生提出猜想。

设计意图：将压力与力的相关知识联系起来，实现知识的迁移;同时观察指压板游戏并结合亲身体会，学生可以有依据地提出猜想。

【教学设计3】提供实验器材：小钉桌、装有沙子的水槽、重物、海绵、装有水的矿泉水瓶、细线、橡皮泥等。提出问题：①实验时选用什么器材？②控制哪些量不变，改变哪些量？③观察什么来比较压力的作用效果？④观察到了什么现象以及对应的结论？鼓励学生分组实验，自由选择器材，运用控制变量法设计方案，自主探究，并按小组交流汇报。最终分析归纳出结论：压力大小一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显;受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显。

设计意图：实验前借助问题链，推动学生有目的、有方向地进行探究。开放且多样化的实验方案，还可以培养学生的创新意识，锻炼学生的动手实践能力、合作探究精神和运用物理思维解决问题的能力，而所得到的结论是建立压强概念的基础。

【教学设计4】引导学生将实验结论应用到实际情境中，如图4所示。比较钉桌对沙面的压力的作用效果时，甲、乙两幅图运用“相同受力面积比压力大小”，乙、丙则运用“相同压力大小比受力面积”。

提出问题3：如何比较甲、丙两幅图中压力的作用效果？组织学生讨论，引导学生类比“比较物体运动快慢”的方法，迁移运用到比较压力的作用效果中。学生发现压力和受力面积的比值越大，压力的作用效果越明显。因此这一比值有特殊意义，可以描述压力的作用效果。运用比值定义法，类比速度，从而建立压强概念。

设计意图：从“相同受力面积比压力大小”到“相同壓力大小比受力面积”再到“压力大小和受力面积都不相同”，思维难度逐步加深。通过独立思考、互相讨论，不同的思维发生碰撞，再类比速度，用比值定义法初步建立压强概念。