摘 要: 》深度学习是学习者通过批判性的思维方式，将原有的认知结构迁移到新情境中再加工 的过程，对培养学生核心素养至关重要.本文以人教版高中物理必修二《机械能守恒定律一 节 内 容的学习为例，探究如何将深度学习理论应用于课堂教学实践.

　　关键词: 深度学习,机械能守恒定律,教学实施策略

　　新课标明确要求在物理教育教学过程中要把学科核心素养贯穿始终，使学生在接受教育的过程中， 逐步形成适应个人终身发展和社会发展所需要的必 备品格和关键能力.而“深度学习”，不同于“浅层学 习”，它是基于理解的学习，深度学习者能够批判地 学习新的思想和事实，将其融入原有的认知结构，并能将已有的知识迁移到新的学习情境中，从而做出 决策并解决学习中的问题.这种逐步“内化”的过程 正是学生必备品格和关键能力的形成过程.本文基 于深度学习理论，以人教版高中物理必修二第八章 第四节《机械能守恒定律》为例，探索如何高质高效地开展深度学习.

　　1 通过实验创设物理情境，引导学生深入思考

　　深度学习是一种具有主动性和批判性的学习方 式，它要求学习者在激活先前知识的基础上，对于所 获得的新知识进行有效的深度加工.是基于一定的 理论基础，再到情境认知，继而过渡到元认知的过 程.所以课堂上可以通过趣味实验，创设与所学知识相关的物理情境，更好地激发学生学习的主体性、能 动性和发展性.因此，本节课新课导入部分，设计如 下实验:

　　实验 1: 装有小钢球的药丸壳沿杯壁下翻越来 越快，猜想: 过程中重力势能转化为动能.( 图 1)

　　实验 2: 悬挂着的小球从紧贴杯壁处释放，摆回 时，看还能不能碰到杯壁? ( 图 2)

　　问题: 为什么每次小球摆到杯壁处都碰不到 杯壁?

　　猜想: 小球过来时的动能太小了，如果小球的动 能没有减为零，它就会碰到杯壁.

　　问题:为什么小球到来时的动能总为零呢? 有什么规律吗?

　　猜想: 由于空气阻力的影响，小球的机械能有损 耗，所以总不能碰到杯壁; 若忽略空气阻力，小球摆 动过程中动能与势能相互转化，总的机械能恒定不 变，小球就能碰到杯壁了.

　　问题: 既然总的机械能保持不变( 守恒)，那么 你知道哪些情况下机械能守恒吗?

　　通过以上两个小实验，一方面帮助学生回忆动 能与势能相关知识，建立一定理论基础，同时，创设 新的物理情境，引发学生对动能和势能之间的相互 转化进行思考，激发学生的探究欲望和学习兴趣，为 后面的深入学习做铺垫.

　　2 问题链引导思维，注重知识的保持与迁移

　　问题能够引发思考，而层层递进的问题链能够 促进学生更深入地进行高阶思维，引发深度学习.所 以教学过程中教师要善于设问，巧于设问，且所设问 题要具有引导性、阶梯性和驱动性，帮助学生进行知 识的保持与迁移.因此，在本节课的理论分析部分， 通过二个过渡性的问题加上三个典型模型对机械能 守恒定律进行定量分析:

　　模型 1: 物体只受重力时的机械能

　　质量为 m 的物体自由下落过程中，经过高度 h1 时速度为 v1.下落至高度 h2 处时速度为 v2.不计空 气阻力，分析物体由 h1 下落到 h2 过程中机械能的变 化( 教师引导学生进行思考分析).

　　结论: 物体只受重力时机械能守恒.

　　问题 1: 物体除受重力还受其他力时，机械能守 恒吗? 猜想: 应该也守恒.

　　模型 2: 物体除受重力之外还受其他力，但其他 力不做功

　　光滑曲面下滑的小球，经过高度 h1 时速度为 v1.下滑至高度 h2 处时速度为 v2.不计空气阻力，分 析物体由 h1 下滑到 h2 过程中机械能的变化( 学生自 主进行推导).

　　结论: 在只有重力做功的情况下，物体动能和势能可以相互转化，而机械能总量保持不变.

　　问题 2: 势能包括重力势能和弹性势能，只有重 力做功时机械能守恒，那么只有弹力做功时机械能 是否也守恒呢? 猜想: 一定也是守恒的.

　　模型 3 : 系统内弹力做功时物体的机械能

　　水平面内的弹簧振子，简要分析系统弹性势能 与动能的相互转化，注意动能和弹性势能之间的转 化是通过弹力做功实现的.

　　结论: 在只有弹簧弹力做功条件下，物体系统的 动能与势能可以相互转化，总的机械能保持不变.

　　上述过程是本节课的重心，为了更好地推进学 生进行深度学习，笔者以层层推进的问题链为导向， 由浅入深，由简及繁，让学生从已学知识更好地迁移 到新知识的学习.三个模型看似条件越发苛刻，其实 是对机械能守恒定律从特殊到一般的推广，促进学 生的高阶思维，帮助学生利用一定的线索把相关体 系有机联系在一起.这样一方面大大提升学生对于 宏观知识的把握，另一方面也培养了学生的逻辑思 维能力.

　　3 启发学生自主总结和归纳，推进知识的再 建构

　　深度学习要求学习者必须对所学内容具有较强 的宏观把握能力.而当前的教育教学过程中，教师往 往追求知识的细枝末节，生怕遗漏一个考点，过于关 注考什么，而忽略了学生学什么.学生在学习过程中 也由于缺少自主消化和吸收新知识的时间，很少 对所学知识进行归类总结.这也是很多学生在当 前新高考模式下不能举 一 反三，继而畏惧创新题 型的原因.所 以 在 平 时 的 教 学 过 程 中，教 师 要 有 意识地启发学生及时总结和归纳，推进知识的再 建构. 因此，在上述模型 1 的推导过程中，笔者通 过以下两种方程表示，引导学生推出机械能守恒 定律的表达式:

　　表达式( 1) △Ek = -△EP， 这是从能量转化的角度，认为过程中物体动能的增加等于势能减小量， 反之亦然.

　　表达式( 2) Ek 1 + Ep 1 = Ek2 + Ep2.这是从能量守 恒的角度，认为物体运动过程中，初状态和末状态机 械能相等.

　　同时，总结出机械能守恒定律的适用条件: 只有 重力或弹力做功( 自由落体，光滑曲面下滑小球，弹 簧振子等).

　　该部分通过总结归纳，旨在帮助学生在掌握定 律内容的同时形成所学知识的框架和体系，从而完 成自我构建的过程，也为学生初步应用定律提供了 科学的方法.

　　4 转变教学评价方式，让学生所学内容真正 “内化”

　　深度学习是以学习者为中心的，是自我导向的， 是学生在已掌握知识的基础上，不断地深入理解，加 上批判性思维，继而不断的反思，最后将所学知识应 用于实践的过程.而教学评价是教学的重要环节，深 度学习理论下的教学评价不能仅仅停留在做题、解 题，应该更多地关注过程性评价，贯穿整个学习过 程，同时关注学生的自我反思，让学生所学内容真正 “内化”.

　　例如，本节课理论分析第一个实例结束后，笔者 给学生布置了分组实验，要求学生利用已有器材 ( 铁架台、打点计时器 <附纸带>、刻度尺、重锤) 设 计实验验证机械能是否守恒.这样就从理论推导和 实验验证两个方面对自由落体运动机械能守恒的结 论进行了深入而严密的分析.一方面把实验探究贯 穿到理论推导中，让课堂教学“活”起来; 另一方面， 在实验探究过程中的数据处理、误差分析等也能帮 助学生更好地理解机械能守恒的条件，以便后续更 好地应用于实践.

　　再如，当学生得出机械能守恒成立条件时，笔者 让学生举例说出生活中有哪些情况下物体机械能守恒，而没有 直 接 展 示 生 活 情 境 让 学 生 判 断.这 样 可以充分发挥学生作为学习者的能动性，也能关 注到更多真实场景下的实际结论，使后续教师教 学更具有 针 对 性. 同 时，学 生 在 思 考 讨 论 的 过 程 中，发散性思维也可以提升自我反思和 自我评估 的能力.

　　最后，针对学生举出的生活实例，我又布置了两 个小任务留待学生课后自行解决，巩固学生对机械 能守恒定律的理解和掌握.

　　任务一: 新课开始时演示的小球碰杯实验，请大 家想出一个办法使小球总能碰到杯壁，并且听到敲 击的声响?

　　任务二: 质量为 m 的运动员从一定高处自由下 落到蹦床上，试分析该过程中的能量转化关系.

　　( 1) 系统涉及几种形式的能量?

　　( 2) 哪些力对运动员做了功?

　　( 3) 机械能是否守恒?

　　( 4) 运动员运动过程中的能量转化情况?

　　这样，让学生充分体会到物理来源于生活，又回 归于生活、服务于生活.让物理学习从“外界灌输 式”变成“自我要求式”，促进以自我为需求的深度 学习.

　　本节课以深度学习理论为指导，开展高中物 理《机械能守恒定律》的教学活动.过程中通过四 种方式推进学生深度学习，从典型的物理情境出 发，总结出 科 学 的 结 论.这 只 是 深 度 学 习 理 论 用 于高中物理教学的一个案例，而深度学习作为高 中生学习物理行之有效的方式，值得我们更进一步地研究和推广。

　　参考文献:

　　[1] 雷向才.在高中物理教学中促进学生深度学习的探讨 [J].中学生数理化，2020( 10) : 62.

　　[2] 傅竹伟.在高中物理教学中促进学生深度学习的策略探究[J].物理教师，2014.35( 4) : 6-7.15.