深度学习理念下高一“动态平衡”微专题课堂教学

深度学习聚焦学生能力的获得，而非浅层知识的识记，强调教师通过设计具有挑战性的学习任务或主题，引导学生全身心投入，积极参与相关活动，主动在已有知识经验的基础之上建构新的知识，是一种高情感投入，有深度的意义学习过程。通过这些过程的参与，学生能够掌握学科核心知识，理解知识本真及其中所蕴含的思想方法，促进概念与规律的内化，有助于学生批判性思维、创新思维等高阶思维的发展，它与时下“核心素养”育人目标高度契合，在其视域下的教学有助于核心素养目标的落实［1］。

在高一的新课教学中，运动学规律的运用是学生学习的难点，动态平衡问题是学生学完受力分析问题的又一难点。在以往的教学中，教师通过例题的讲解与分析，总结了解析法、矢量三角形法、相似三角形等常用的方法［2］，期待学生能够较为熟练地解决相关问题，但结果常常不尽如人意。笔者在教学中曾经对进入高一的“初学者”进行过访谈，“不知道物体是怎么动的”“不知道如何构造三角形”“不知道采用何种方法分析问题”是大部分学生的困惑，其本质在于学生无法建构正确的动态平衡的模型。为此，笔者尝试借助虚拟实验平台，采用如下思路（图1）进行教学，引导学生体验模型建构的过程，领悟模型建构的方法，以期促进学生建模能力提升的同时，搭建高效课堂，促进深度学习。

1    具身体验强感知

学生通过亲自动手实践，将动作与思维相结合，在真实情境中解决问题，不仅是学生参与课堂的有效方式，而且是其获得感性认知、建构知识并生成意义联结的重要途径。

问题：物体静止在斜面上，改变斜面的倾角，物体受到的支持力和摩擦力分别如何变化呢？

教师引导学生利用手充当斜面，结合身边的材料尝试模拟这一过程（笔者为学生准备了木块）。学生一般会用文具盒模拟物块，并将其放置于手上，或者将木块放置于手上，缓慢增大手的倾角（图2），能够感受到手受到的摩擦力变大，受到的压力变小。借此，学生通过实践直接体验到物体受到支持力和摩擦力的变化，增强了其直观感受。

活动：铁架台的一端用轻绳经过弹簧测力计系了一个钩码（图3），用另一个方向的细绳水平缓慢拉动钩码，逐渐向一个方向拉动，观察或感受两个细绳的拉力分别如何变化。

学生结合生活的经验能够知道两端绳子的拉力逐渐变大，但无法肯定。因此，可以请一个学生到讲台前体验这一过程，并和大家分享自己的感受。通过实验，能够感受到水平方向的拉力越来越大，根据弹簧测力计的读数，能够看到倾斜方向的拉力也越来越大。这两个小实验让学生感受到了系统在动态变化时，对应力的变化特点。

2    动态模拟建模型

现代化的信息技术手段有效丰富了教学形式，借助相应的模拟软件对上述过程进行动态仿真模拟，能够有效帮助学生抓住问题的主要矛盾，忽略次要因素，抽象建构物理模型。

教学中，笔者借助NOBOOK软件［3］对上述过程进行模拟（图4、图5），通过与实际情境的结合与比较，学生在脑海中能够抽象建立理想状态下的动态图景，同时引导学生在进行受力分析之后，观察力的特点，自主探究解决问题的策略或方法。

通过分析，学生能够发现两个过程中，总有两个力的夹角是90°，可以使用三角函数将相应的力表示出来，根据角度的变化分析力大小的变化。教师引导总结，指出这种分析动态平衡的方法叫作“解析法”，同时也需要强调，如果力在变化过程中，其之间的夹角不再恒为90°，则使用“解析法”就不再方便。

3    自主探究凝方法

对问题所涉及的方法自主进行反思与总结，在对问题的拓展研究中，归纳凝练行之有效的方法或策略，得到更为普遍的结论，能够有效促进知识的意义生成，促进学生批判性思维能力的提升与理性思维、创新思维的发展。

动态平衡的问题类型有很多，采用的方法也不尽相同。那么，如何让学生在解决问题的同时，对相应的方法有深度的认识与理解，并生成可迁移的经验呢？笔者尝试在教学中引入相应的典型问题，并对此进行模拟与拓展，引导学生自主对问题进行小组探究与思考，总结相应的解决思路，具体教学过程如表1所示。

通过相应问题的设计，借助虚拟实验室模拟相应理想状态下的过程，辅助学生建构相应的模型。而后变式分析，并对不同情形下模型特点及处理思路进行梳理与总结，加深学生对相应方法的认识，有效促进其建模能力、科学推理与论证能力、创新能力的提升。

4    迁移运用提能力

迁移运用是促进学生深度学习的有效方式，学生通过积极参与课堂活动，习得了多种解决问题的方法，将这些方法迁移到实际情境或者其他情境中，综合解决实际问题，有助于其认知结构的清晰化、结构化，促进其学科素养的有效提升。

教学过程中，笔者设计了如下两个真实情境下的问题，引导学生对相关问题进行分析，综合迁移解决相应的问题。

情境1：（教材问题改编）如图6所示，在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为α，网兜的质量不计。若改变悬绳的长度，即改变绳子与竖直墙壁的夹角，试讨论绳子的拉力和墙壁对足球支持力的变化情况。

情境2：生活中能见到使用小推车搬运桶装水的情形（图7），若缓慢改变小推车的倾角，结合所学知识讨论桶装水对两个支撑面压力的变化。

学生通过对相应研究对象的受力分析并观察力的特点，可以很快知道所采用的方法，进而分析出对应力的变化。通过这一过程，学生将实际生活情境抽象建立理想化的物理模型，使用课堂所学习动态平衡的方法迁移解决了实际问题，不仅促进学生模型建构能力、迁移能力的提升，而且促进了其相应方法本质的深度理解。

通过教学归类与整合，学生能够总结得到动态平衡处理的本质思想是“化动为静”“构造三角形”。通过本专题的学习与引导，能够促使学生学会“透过现象看本质”，从更高一层的角度去审视、分析并解决生活与学习中遇到的问题，有助于学生的终身发展。

参考文献：

［1］台运金，郜攀.基于深度学习的高三微专题教学——以“万有引力定律在人造卫星中的应用”教学为例［J］.物理教学，2023，45（5）：66-70.

［2］程峰. 物体的动态平衡［J］.中学物理教学参考，2023，52（1）：45-48.

［3］万琴. NOBOOK虚拟实验室辅助下的高中物理实验教学的实践研究［D］.南昌：江西师范大学，2023.