《基于“深度学习”的教材解读与物理高效课堂构建》课例研究——以高中物理教材选修3-5中“教科版”的《碰撞现象》一节为例

作者：张平   单位：四川省成都市成都武侯高中

   深度学习的概念源于人工神经网络的研究。含多隐层的多层感知器就是一种深度学习结构。深度学习通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征，以发现数据的分布式特征表示。 深度学习的概念由Hinton等人于2006年提出。

   一、“深度学习” 的教材解读

   1、什么是深度学习？

  深度学习就是程度很深的学习，即在理解学习的基础上能够批评地学习新的思想和事实 ，并把它融入原有的认知结构中，能将已有的知识迁移到新的情景中去，并做出决策或解决问题的学习。

  深度学习离不开深度课堂，但有深度的课绝不是指难度大的度。课改走向深入的时候，深度学习必然是绕不开的关键词。什么是深度学习？深度学习是一种全身心投入，经历思维探索过程，获得深度体验的生命化深刻学习。深度学习是与浅层学习相对而言的概念。浅层学习是机械的、接受式的，以记忆和复制为特征，是不求甚解的学习；深度学习则是主动的、有意义的学习，注重理解，以反思性、批判性思维能力培养为目标。深度学习有利于知识的迁移和应用，能提升学生在解决问题过程中的创新能力。

  当然，也有观点认为，深度学习是一种基于理解的学习，学习者以高级思维的发展和实际问题的解决为目标，以整合的知识为内容，积极主动、批判性学习新的知识和思想，并将它们融入原有的认知结构，且能将已有的知识迁移到新的情境中的一种学习。如何实现深度学习？深度学习离不开深度课堂。有深度的课绝不是指难度大的课。难是就知识本身而言的，但深度说的是课堂的教学境界。深度学习与课堂密不可分，真正能够实现学生深度学习的好课堂，应该是用自主学习的成就感吸引学生，用合作学习的丰富体验吸引学生，用探究学习的神秘感吸引学生，用学习中的情感交际吸引学生，用“不会”到“会”的成功体验激励学生。总之，要用精彩的知识吸引学生，用学习的本真迷住学生，让学生沉浸在生命成长的幸福感中。

深度学习的本质在于深度思考。 要引发学生深度思考，需要有好的问题。 为此，课前就要对教材深度解读。

   2、怎样深度解读教材？

  （ 1.）立足学生，做个读者。教师把自己当成学生，从学生的视角解读教材，会发现教材中的难点和可能产生的发散点。

  （ 2.）立足教材，做次编者。在对教材和学生充分的解读后，教师还应站在编者的角度，揣摩本节和本章在本章教学和整册书中的地位，揣摩课中问题的设计，把握教学的重点和难点。从编者角度明白编者的意图。

  （ 3.）立足课堂，做位教者。作为教师，在弄清教材编者的意图后，还应根据实际，立足课堂，做回教者，两种问题的设计，前者是教学重点，后者是教学难点。教师不仅是读者，教者，更是编者，要明白教材编者的意图。教师课前须对教材解读到位，才能把握准教学的重点和难点，才能做好充分的预设，才能做好引发深度思考的教学计，才能提出引发学生深度思考的好问题，才能达到高效课堂的目的。

总之，教材是教师进行教学的重要资源，是专家们精挑细选出来供学生学习的材料。在当今的社会形式下，怎样才能使学生在不增加负担的前提条件下，让学生学习到更多更有用的物理知识，同时使学生观察能力得到很好的培养，使学生具有较强的动手能力和创新能力，教师就应该进一步深度解读教材，研究物理教材怎样使用才最好。坚持“以学生的发展为本”的原则，以崭新的内容和形式，为每个孩子们提供发展的空间，课堂上体现让每个孩子得到不同的发展。为了充分理解这一编排意图，有效达到教学目标，教师应深度解读教材，合理运用教材，懂得用好教材去教物理，而不是教教材上的物理，从而发挥教材最佳作用。

   二、教科版中动量与动量守恒各节目录及编排

   第一章  碰撞与动量守恒

   1、碰撞----------------------------------------------------------------- 2

   2、动量-------------------------------------------------------------------5

   3、动力守恒定律的应用--------------------------------------------11

   本章小结--------------------------------------------------------------------16

   习题------------------------------------------------------------------------17

   温馨提示：教科版动量定理放在了发展空间

   三、人教版中动量与动量守恒各节目录及编排

   第十六章  动量守恒定律-------------------------------------------------------1

 1、实验：探究碰撞中的不变量-------------------------------------------------2

 2、动量和动量定理-----------------------------------------------------6

 3、动量守恒定律---------------------------------------------------------12

 4、碰撞--------------------------------------------------------------17

 5、反冲运动    火箭-------------------------------------22

   温馨提示：人教版中动量和动量定理单独成节

   教科版与人教版对照

   ?教科版、人教版均通过碰撞实验引入

   教科版通过实验介绍了碰撞的分类，而人教版则将碰撞放在了动量守恒定律之后才做介绍。人教版直接在碰撞实验中去探索守恒量，引出动量的概念。

   人教版在引出动量概念后直接学习动量定理、冲量，而教科版教材则将动量定理和冲量放在了发展空间的课外阅览中

   ?教科版中的《碰撞》编排在动量之前，遵循先观察生活实例再总结规律的逻辑。比较可知，教科版更符合人类探究未知事物规律的一般过程。

   高考考纲对碰撞与动量守恒的要求：

   四、碰撞---教材中的地位和作用

碰撞是人类生活中最常见的物理现象之一，它的研究开启了物理学中另一条重要定律——动量守恒定律的新篇章，解决了经典力学的局限，使力学规律得以完善。本章第一节，让学生观察思考，主要是通过对两体碰撞现象的分析，引出碰撞的定义，通过实验探究碰撞前后动能的变化特点。然后，根据碰撞前后动能的变化特点将碰撞分类。“碰撞”的过程分析一般较为复杂，难于理解，为此，在教学时，主要采取对身边特殊的物理现象和特殊物理实验的分析，通过实验探索规律的基本研究方法来逐层深入地展开讨论，体现出物理学科的特点（物理学是一门实验学科，是建立在观察和实验的基础之上的），也体现了规律的一般性和特殊性的关系，对学生科学的世界观的形成有着重要的意义。

  动量守恒定律是自然界普遍适应的基本规律之一，它比牛顿定律发现的早，应用比牛顿定律更为广泛，可以适用于牛顿定律不能够解决的接近光速的运动问题和微观粒子的相互作用；即使在牛顿定律的应用范围内的某些问题，如碰撞、反冲及天体物理中的“三体问题”等，动量守恒定律也更能够体现它简单、方便的优点。动量守恒定律作为高中物理3-5(教科版)的重要内容来学习，可以加深学生对物理基本体系的了解，掌握研究物理问题的方法，提高解决物理问题的能力。

  守恒这一部分在高考中都占有较大的比重，故教科版重点研究动量守恒定律的应用。纵观高考题，对“动量守恒定律”知识点的考查主要表现为对“碰撞现象”的分析，必须予以必要的重视，特别是近年来，《考试说明》中已经明显降低了对“定理”的要求，这样，“守恒定律的应用”就显得犹为重要，而作为其核心的“碰撞分析”则更为突出。搞好“碰撞分析”的教学不仅有助于学生深入理解守恒定律，还能使学生的分析和解决物理问题的能力得到提高。

特别提醒：教科版把动量定理放在发展空间。这提醒我们，编委已把动量定理及其应用放在次要位置。目的是强化动量守恒定律及其应用

   五、教学重点、难点

  本章的主要目的是为了掌握动量守恒定律这一应用广泛的自然规律，要达到这目的，就必须让每个学生正确理解其成立的条件和特点，因此，确定本章的教学重点和难点为：

   1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。

   2、掌握动量守恒定律成立的条件及定律的推导 。

   3、应用动量守恒定律解决实际问题。

   4、难点是理解动量守恒的物理内涵，动量及动量守恒方程的矢量性，动量的相对性以及研究对象的系统性、物理状态的同时性。

   六、《碰撞现象》几点建议

   1、采用“徒手钉木板”等类似的来源于生活的小实验，引入课题，激发学生的求知欲望。这体现物理源于生活的思想。

   2、通过几个来源生活、具有震撼力的碰撞实例，进一步激发学生学习物理的兴趣，培养学生观察物理现象和实事求是的科学态度。让学生分析归纳碰撞的概念及特点。进一步培养学生归纳、分析物理问题的能力及学生的创新意识，并使学生获得成功的体验。

   3、通过分组实验：让学生自主探究碰撞中的能量变化情况。通过探究实验培养学生的动手能力及分析处理物理实验数据的能力。让学生进一步理解碰撞现象的特点；让学生归纳出碰撞三种不同的类型（弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞）；学会运用碰撞现象的三个结论解决问题。

   4、调整教材中的实验表格，目的是便于对照碰撞前后速度及能量的变化。这说明：“用教材教，而不是教教材”，这也是对解读教材、设计教学的引领。因此，教师深度解读教材是实现高效课堂的关键。

   5、教师最后提出如下课后作业

练习：观察实验数据，尝试填下列表格。

实验记录及分析（a-2）

实验记录及分析（a-3）

实验记录及分析（b）

实验记录及分析—（c）

思考：从表格数据中可以发现什么？

 让学生分析表格中数据，去发现新东西，做到“温故而知新”，让学生课后根据实验数据自主探究碰撞中的不变量。培养学生运用已有物理知识，去观察、分析问题和解决问题的能力，开拓发展学生综合运用知识的思维能力。同时，这也借鉴人教版编者的思想。

   通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

总之，教师深度解读物理教材是学生深度学习物理的前提。理解教材------解读教材的基础；挖掘教材------解读的深入；活用教材-------解读的完善。只有真正读懂教材、理解教材，才能活用教材。教师要把握好教材的编写意图，明确教学目标，掌握教学方向，时刻为学生注入物理思维活动，为学生创设物理课堂活动，丰富学生活动经验。教材是教师教学资源的重要载体与依据，但不是唯一的标准。使用教材时要尊重教材，能从学校、学生与自身的实际情况出发，主动地、合理地、创造性地对教材进行再加工，切实发挥新教材的作用，引领学生走进教材，走进生活，去感受物理的内涵，体会物理魅力、价值，让学生尽可能达到“深度学习”。