深度學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的高三物理習(xí)題課教學(xué)

馮蘭

(吳江中學(xué)，江蘇 蘇州 215200)

0 引言

深度學(xué)習(xí)也可以叫做深層學(xué)習(xí)，是相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)提出的概念。深度學(xué)習(xí)是在掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上，更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者對(duì)原本掌握的知識(shí)和新學(xué)知識(shí)之間的對(duì)比、分析、整理、融合、理解、提升，最終實(shí)現(xiàn)新知識(shí)內(nèi)化為深層次的知識(shí)。深度學(xué)習(xí)要求教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)教學(xué)目標(biāo)、方法、內(nèi)容以及評(píng)價(jià)等方面做出變革，高三物理課，教師的主要任務(wù)是幫助學(xué)生把高中學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行回顧，并引導(dǎo)學(xué)生在情境中建模以解決實(shí)際問(wèn)題。下面，筆者以應(yīng)用斜面體上拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律突破跳臺(tái)滑雪類(lèi)難題為例，淺談深度學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的高三物理習(xí)題課教學(xué)的開(kāi)展。

1 實(shí)例

2022 北京冬奧會(huì)的成功舉辦，我國(guó)運(yùn)動(dòng)員在多個(gè)項(xiàng)目中奪冠，在近期的各類(lèi)試題中，出現(xiàn)了很多以東奧項(xiàng)目為情境的試題。其中滑雪大跳臺(tái)運(yùn)動(dòng)涉及到斜面上的直線運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)以及圓周運(yùn)動(dòng)等多種運(yùn)動(dòng)模型的組合，尤其得到了命題老師的親睞，2022 年江蘇省鹽城三模的選擇題第10 題考察的就是自由式滑雪的情境。

1.1 原題再現(xiàn)，情境分析

1.1.1 原題再現(xiàn)

2022 年2 月8 日，在北京冬奧會(huì)自由式滑雪女子大跳臺(tái)決賽中，我國(guó)選手谷愛(ài)凌成功奪冠。圖1 中甲圖為滑雪大跳臺(tái)的滑道示意圖，在助滑道與跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接，助滑道與著落坡均可以視為傾斜直道。運(yùn)動(dòng)員由起點(diǎn)滑下，從跳臺(tái)上同一位置沿同一方向飛出后，在空中完成系列動(dòng)作，最后落至著落坡。運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)跳臺(tái)至落到著落坡階段的軌跡如圖1 中乙圖所示，不計(jì)空氣阻力，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)。關(guān)于運(yùn)動(dòng)員在空中的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是：

圖1

A.離著落坡最遠(yuǎn)時(shí)重力的功率為零

B.在相等的時(shí)間內(nèi)，動(dòng)量變化量逐漸變大

C.在相等的時(shí)間內(nèi)，動(dòng)能的變化量逐漸變大

D.落到著落坡時(shí)的速度方向與飛出時(shí)速度的大小無(wú)關(guān)

1.1.2 試題分析

A 選項(xiàng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員離著落坡最遠(yuǎn)的時(shí)候，速度方向與斜面平行，速度方向并不是水平方向，速度在豎直方向有分速度，根據(jù)p=mgvy可知重力的功率并不為零。

B 選項(xiàng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)屬于勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的特征，全程的加速度都是g，由Δp=mΔv=maΔt=mgΔt，可知，在相等的時(shí)間內(nèi)，動(dòng)量的變化量保持不變。

C 選項(xiàng)，在上升階段，豎直方向上，速度逐漸減小，在相同時(shí)間內(nèi)上升的高度逐漸減小，由W=mgh，可得克服重力做的功逐漸減小，根據(jù)動(dòng)能定理可知，動(dòng)能的變化量逐漸減小。

針對(duì)D 選項(xiàng)，將本題情境抽象出如圖2 所示模型，假設(shè)跳臺(tái)傾角為α，位移與水平方向夾角為θ，從跳臺(tái)飛出時(shí)速度為v0，將斜拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)。則位移關(guān)系：

這道題目給出的參考答案是D，這是一道錯(cuò)題，而本題的D 選項(xiàng)是一個(gè)難點(diǎn)，也是教師在講評(píng)試題時(shí)需要進(jìn)行深層教學(xué)的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

1.2 追根溯源，拓展延伸

1.2.1 追根溯源

圖3

因此，如果物體在斜面上平拋，出發(fā)點(diǎn)和著陸點(diǎn)都在斜面上，那么速度方向就是一致的。

點(diǎn)評(píng)：這是學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，學(xué)生們都已經(jīng)了然于胸的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，屬于淺層學(xué)習(xí)范疇，如果學(xué)習(xí)停留在這個(gè)層面，很容易錯(cuò)選成D 選項(xiàng)。

1.2.2 拓展延伸

圖4

綜上所得，拋出點(diǎn)和著陸點(diǎn)在同一個(gè)斜面上的拋體運(yùn)動(dòng)，初速度方向不變的情況下，末速度的方向與初速度大小無(wú)關(guān)。

點(diǎn)評(píng)：這個(gè)推導(dǎo)過(guò)程在教師的引導(dǎo)下，由學(xué)生來(lái)完成。學(xué)生不能成為教師的“提線木偶”，教師設(shè)計(jì)好問(wèn)題，用任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)，只有學(xué)生自己掌握了學(xué)習(xí)方法，才能夠舉一反三，由此及彼。

1.3 類(lèi)比分析，模型應(yīng)用

依據(jù)上述結(jié)論：如果斜面的延長(zhǎng)線交于拋出點(diǎn)，不論初速度大小如何，只要拋出方向相同，速度方向都相同。反之則不同。

鹽城三模的選擇題第10 題可將斜面延長(zhǎng)，如圖5 所示，與上述結(jié)論進(jìn)行類(lèi)比，由于延長(zhǎng)線不過(guò)拋出點(diǎn)，則速度方向相同，由于速度大小不同，則上升過(guò)程交于斜面延長(zhǎng)線上時(shí)速度方向不同，因此，落到斜面上時(shí)速度方向不同。

圖5

點(diǎn)評(píng)：在教學(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極思考，激活學(xué)生的思維狀態(tài)，形成新的知識(shí)點(diǎn)。遇到復(fù)雜的物理問(wèn)題時(shí)，建模能力和遷移能力就顯得格外重要，因此，在日常學(xué)習(xí)中，不能一解出答案，就萬(wàn)事大吉。而應(yīng)看一看此題中用到什么物理規(guī)律，結(jié)論能否推廣，能不能這道題中總結(jié)出更普遍規(guī)律，從而，應(yīng)用它們?nèi)ソ馄渌嗟牧?xí)題。通過(guò)歸納總結(jié)，構(gòu)建物理模型，探索物理規(guī)律，是提升分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的最有效的方法。

2 小結(jié)

教師在確定了教學(xué)內(nèi)容和深度學(xué)習(xí)的課題后，課堂教學(xué)的過(guò)程一定是學(xué)生親自經(jīng)歷的學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探討問(wèn)題的過(guò)程是不可壓縮的。就好像“化蛹成蝶”的過(guò)程那樣，應(yīng)該是從內(nèi)部努力破繭而出，而不可以外部幫助。因此，需要物理教師經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究，深入理解物理試題所考查的知識(shí)點(diǎn)。