深度学习视域下初中物理课堂的高效构建

摘 要：在如今的教学过程中，高效践行素质教育变得越来越重要。深度学习作为深化素质教育的重要载体，能够有效地培养学生的学习兴趣，提高学生的创新思维能力，提升核心素养。本文以电学图像的分析与计算为例，论述了教师在教学中根据教学目标和实际学情设计层层深入问题的方法，从而引导学生自主探究、对比归纳、总结经验，旨在通过层层递进的教学环节，帮助学生达成深度学习、提高物理核心素养。

关键词：深度学习；电学计算；图像

1 指向“深度学习”的教学设计

1.1 深度学习

深度学习是指学习者在理解的基础上能够批判地学习新的思想和事实，将它们融入已有的认知结构中，通过在众多思想间构筑联系，将已有的知识不断地迁移至新的情境中，以此作为问题解决的一种学习方式。［1］

1.2 教学目标的构建

在初中物理学科中，有关电学的题目具有较强的综合性，对学生能力的要求较高，因此，学生在学习过程中普遍觉得困难。题干中出现图像时，学生解答题目会变得更加困难。笔者通过梳理发现，电学计算题中的图像大多为I-U图像。因此，如果学生能够对初中阶段常见的三个电学元件——定值电阻、灯泡、滑动变阻器的I-U图像有充分的认识，灵活掌握获取电学规律的基本方法，通过类比和引申，就能够高效地解决其他复杂电学图像等一系列问题。综上所述，笔者本节课的教学目标设定如下。

第一，以分析模拟调光灯电路为例，通过图像甄别、图像绘制和图像计算（数形结合）三个阶段，认识不同元件I-U图像的特点以及图像间的联系。

第二，通过主动绘制图像，总结和反思图像甄别的方法，学会思考与分析，训练科学思维能力。

第三，通过典型例题的练习，梳理相应题型的解决方法，进一步加深对不同元件的I-U图像的理解和运用。在解决问题的过程中，形成科学探索精神和团队合作意识，通过交流和合作，促进深度学习。

1.3 教学流程设计

为了将教学设计与深度学习有机结合，促进教学流程紧密衔接，本节课以学生常见的模拟调光灯电路为主线，让学生历经图像甄别、图像绘制、图像计算（数形结合）三个阶段，强化学生对定值电阻、滑动变阻器和灯泡的I-U图像的认识，使学生能够通过自主对比与总结，找到解决此类电学图像问题的方法，从而促进学生的深度学习。［2］笔者设计的教学流程示意图如图1所示。

2 指向“深度学习”的课堂教学实施

2.1 图像甄别

【活动一】

如图2甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定为3V，滑动变阻器的最大阻值为23Ω，如图2乙所示是灯泡（U_额＝2.5V）的I-U图像，你能从图像中获得哪些信息？

设计意图：教师通过该活动，能够帮助学生认识基本的图像、寻找相关物理量，进而通过简单计算得到新的物理量，以此开始本节课的学习。学生将由易到难，循序渐进地掌握定值电阻与灯泡的I-U图像。

追问：当滑动变阻器的滑片拨到最右端时，电路的总功率是多大？

设计意图：变式教学能从多个角度、多个侧面反映事物的本质，提升学生思维的灵活性，拓展思维的广度。首先，教师可以引导学生将R₁和R₂组合成一个阻值为25Ω的定值电阻；接着，向学生展示正确的解答方法——在图2乙中再添加一条定值电阻的I-U图像，通过这种方法便可以把复杂问题简单化；最后，留一定的时间让学生思考并总结应用图像的意义——①由点描成线，可以更好地看出物理量的变化规律，②有时添加图像能够更简单地解决问题。

2.2 图像绘制

【活动二】

如图3甲所示的电路，滑动变阻器从最右端移至最左端的过程中，电路中电阻R₁的I-U图像如图3乙所示，请你画出滑动变阻器的I-U图像。

设计意图：通过活动一的学习，学生对定值电阻和小灯泡的I-U图像已经有了更为深刻的认识，但

问题一：请你总结画出图像的方法。

设计意图：学生通过自己体验作图以及与同学间的相互评价过程，不仅能认识到图像中特殊点的重要性，还可以学会利用元件物理量之间的关联找到对称轴，从而更容易地画出图像。

追问：如图4甲所示的电路，将定值电阻换成小灯泡，滑动变阻器从最右端移至最左端的过程中，电路中小灯泡的I-U图像如图4乙所示，请你画出滑动变阻器的I-U图像。

设计意图：再次通过变式培养学生的迁移能力，由简单的直线图像逐渐加大难度变为曲线图像，虽然看似复杂很多，但是学生们应用之前总结的两种方法——描特殊点连线或者找对称轴画线，可以轻松画出此时滑动变阻器的I-U图像，如图4丙所示。

问题二：滑动变阻器的I-U图像在以上两个电路中，有什么异同点？

设计意图：这个问题蕴含了丰富的思维挑战，一旦学生能够深入理解并解答此问题，他们便能够准确把握三个元件的I-U图像特性。在实际教学过程中，我们观察到，学生通过积极地讨论，能够自主总结出滑动变阻器的I-U图像是直线还是曲线主要取决于与其串联的其他元件。此外，还有学生特别指出，他们被这种图像所展现的对称美深深吸引，并认识到利用轴对称原理可以有效简化复杂的物理图像分析问题。鉴于前期学习已采用梯度式深度教学法，学生在面对此问题时并未感到特别吃力，反而通过相互讨论与解答，进一步加深了对电学元件图像特征的理解。

2.3 图像计算

【活动三】

如图5甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定。闭合开关S后，将滑动变阻器R₂的滑片P由最右端向最左端移动，直至灯泡正常发光。此过程中，电流表A的示数随两电压表V₁、V₂（电压表V₂未画出）示数变化关系图像如图5乙所示。（1）画出电压表V₂的位置；（2）电源电压和R₁的阻值分别为多少？（3）若要R₂的滑片可以自由移动，灯泡能正常发光且安全，需要串联一个多大的电阻？

设计意图：通过前期的学习，学生已经对定值电阻、小灯泡及滑动变阻器的I-U图像形状有了初步认识。本环节旨在让学生通过这些问题，进一步应用并巩固他们刚刚总结的识图经验。学生将能够更准确地辨别以下信息。

图5乙中的①为灯泡图像，因其表现为一条过原点的曲线。令人欣慰的是，在判断电压表V₂的连接位置时，学生识图速度显著提升。一组学生分享了他们的解题思路：电压表V₂不可能与R₁并联，因为图5乙中的②图像并非过原点的直线；同时，V₂也不可能并联在R₁和R₂两端，因为①和②图像并不构成轴对称关系。由此推理，V₂只能并联在R₂两端。

让学生掌握这种快速且有效的识图方法正是本课期望达到的教学效果。

随后，通过问题（2）的小组讨论，学生基本掌握了解决相关计算题的方法。而问题（3）的解答则进一步体现了对图像中特殊点的应用，有效提升了学生的科学思维品质。

2.4 板书设计

本节课的板书设计如图6所示，该板书是在每个活动后对学生讨论结果的实时总结，旨在突出滑动变阻器的I-U图像和与其串联元件的I-U图像之间的关联、识图方法以及相关计算题的解题方法。

3 结语

深度学习的课堂鼓励学生自主参与、积极发现问题、提炼总结并创造性解决问题。对于每一个知识难点，教师可以通过精心策划的一系列有层次、结构化且具有可扩展性的问题，激发学生的思维活力，强化学生的主体参与感。同时，教师可以通过构建合理的教学情境和组织探究性学习活动，引导学生在学习过程中自主发现并提出新的、有价值的问题，进而帮助他们主动建构知识体系，有效突破难点，培养知识的建构转化能力和实际应用能力。在此过程中，科学问题发挥引领作用，不仅推动了深度学习的实现，还促进了学生在理解力、批判性思维、知识整合能力和自我反思等方面的全面发展。最终，这些努力将综合提升学生的创新思维和解决实际问题的关键能力。［3］

参考文献

［1］李建锋.指向“深度学习”的逆向教学设计与实施［J］.中学物理，2022，40（2）：18-21.

［2］解荣青.构建深度学习课堂 减轻学生作业负担［J］.中学物理，2022，40（2）：45-48.

［3］卢敏翔.指向深度学习的习题教学探索［J］.物理教师，2023，44（4）：11-14.