基于深度學習的初中物理課堂活動教學思考與探索

吳之洋

(桂林市平樂縣教育局教研室，廣西桂林，542499)

課堂活動教學是教師指導下的，以技能性知識、情感性知識、問題性知識為基本內容，通過學生自主、開放、創造性的實踐活動，促進學生整體發展的一種教學形式。[1]初中物理課堂活動教學是指教師在物理課堂教學中根據課程標準、學生學習需要及其身心發展規律和特點為學生提供適切的教學情境，以激勵學生主動參與、主動實踐、主動思考、主動創造為基本特征，以促進學生整體素質的全面發展為目標；而學生在教師指導下，通過參與閱讀、觀察、實驗、討論、探究、制(操)作等多種實踐活動建構新知識的課堂教學過程。[2-3]深度學習是用以描述學生學習效益的術語，是一種基于理解的學習，是指學生以發展高階思維和解決實際問題為目標，以整合的知識為內容，積極主動、批判性地學習新的知識和思想，并將它們融入原有的認知結構，且能將已有的知識遷移到新的情境中的一種學習。[4]深度學習強調投入的主動性和持久性、知識的理解和遷移與高階思維的發展。而課堂活動教學強調通過學生具身體驗和經歷積累來獲得學科基礎知識，兩者有很強的關聯性、融合性、互促性。

一、課堂活動教學與深度學習的關聯性分析

(一)課堂活動教學與深度學習的相通性

1.主體性

課堂活動教學與深度學習都意在突顯教學的主體是學生，只有落實學生主體地位的教學，才是真正有意義的教學。兩者都強調教師要創設真實問題情境，激發學生參與學習與活動的強烈動機，以積極的態度全身心參與認知活動，主動探索和建構新知識，即兩者都強調學生在認知情感、態度上的高投入性，學習過程的沉浸性。[5]

2.親歷性

課堂活動教學與深度學習都強調學習不是直接將知識傳遞灌輸給學生的過程，而是學生有活動的機會，有親身經歷知識的發現、形成、發展過程的機會，進而實現新知識的自我建構。當然，學生的親身經歷不可能也不必像發現新知識那樣，而是要典型、簡約地經歷結構性的關鍵過程和關鍵內容，即強調學生在真實情境中全身心地“經歷”知識的探索過程。[6]

3.互動性

課堂活動教學和深度學習都屬于觸及學生心靈深處的對話式學習。因此，教師需要營造民主、活躍的課堂氛圍，讓學生在學習活動中有足夠的機會，實現與教師、與同學的平等互動，充分表達自己的見解，以保證學生持續全身心地投入深度學習中，即兩者都強調學生與教師、同伴深度互動以實現學習活動持續深入進行。

4.教育性

課堂活動教學和深度學習都強調學生在學習活動中不僅能實現對新知自我意義的建構和理解，還能對意志、道德、思維、情感態度與價值觀等方面進行“洗禮”，實現人格的獨立與完善、能力和素養的全面提升。兩者都強調培育學生的學科核心素養，落實立德樹人的教育目標。

由此可見，課堂活動教學和深度學習都強調學生始終是處于教學的主體地位，讓學生全身心投入互動性強的學習活動中，簡約地親歷新知識的發現、發生、發展等過程，實現知識的意義建構，并在此過程中提高學生的學科核心素養，落實立德樹人的教育目標。

(二)課堂活動教學與深度學習的差異性

課堂活動教學與深度學習雖有異曲同工之處，但一般說來也有下面幾方面的差異，如表1所示。

表1 課堂活動教學與深度學習的差異性

課堂活動教學和深度學習的差異性不僅反映在學習活動的難度、時空跨度上，還反映在學習活動的內容、思維品質的培養及遷移應用上。這些差異性正好為實現課堂活動教學與深度學習的深度融合與優勢互促奠定了基礎。

(三)課堂活動教學和深度學習關聯的作用與意義

分析上述兩者的相通性和差異性可知，雖然深度學習在各項的優勢均大于課堂活動教學，但深度學習的“深”要借助活動和任務等學習載體來實現。因此，兩者可實現深度融合與優勢互促：一方面，可以讓課堂活動教學借助深度學習的相關成果，實現課堂活動教學質量的提升；另一方面，可以使深度學習借助課堂活動教學的相關內容，拓展更多的活動和任務作為學習載體，有利于深度學習更靈活地開展。

二、課堂活動教學和深度學習關聯的實施策略

當前，課堂活動教學雖然在初中物理課堂上普遍存在，但這往往是為提高學生學習興趣或在某一環節使用，呈現碎片化、零散化的特點，即為活動而活動。這樣的課堂活動教學時常缺乏一條明晰的主線，缺乏深度思考，從而導致學生物理概念、規律的建構缺乏連貫性、整體性，學生仍停留在簡單記憶、初步理解及生搬硬套的淺層學習狀態。[7]因此，如何開展初中物理課堂活動教學、實現深度學習是亟待解決的問題。筆者經實踐與研究，認為可以采用基于學科大概念提煉單元核心概念，并以此為主線開展大單元教學的課堂活動教學策略。在進行大單元教學時，教師要設計基于核心單元概念的系列化真實核心活動，并進一步解構核心活動，設計并實施基于學習進階的序列化子活動，這能有效促進學生深度學習的發生。其設計與實施路徑如圖1所示。

圖1 基于深度學習的初中物理課堂活動實施策略

(一)跳出知識點，聚焦學科大概念

威金斯與麥克泰在《重理解的課程設計》中最早系統闡述大概念，之后，國內外學者雖從不同視角和側重點賦予不同內涵，但也形成一個大致共識：大概念(或核心概念)并不指向某一知識的具體概念，而是指向具體知識背后更為本質、更為核心的思想或看法，它是對概念間關系的抽象表述，是對事物的性質、特征以及事物之間的內在關系及規律的高度概括。[8]大概念具有中心性、可持久性、網絡狀和可遷移等特征。[9]學科大概念(或學科核心概念)則是指能夠反映學科特質，居于學科核心地位，具有較廣泛的適用性和解釋力，具有超越課堂的持久價值和遷移價值的思想、原理和方法。[8]這是經得起學生持續思考和理解的內容，是跨時間、跨文化、跨情境的，能幫助學生應對復雜的問題和挑戰。[10]因此，聚焦學科大概念的教學可實現學生的深度學習。

一般說來，確定學科大概念有兩種方法。一是借助課程標準中的高頻詞語，即熟悉課程標準，緊緊抓住課程標準中反復出現的高頻詞，如初中物理課程標準中的“運動”“能量”“科學探究”等。二是深度理解教材，即從知識的產生與來源、知識的本質與規律、知識的關系與結構以及知識的作用與價值等方面深度理解教材。[11]

(二)提煉單元核心概念，以此為主線設計大單元教學

學科大概念作為處于更高層次的概念，具有較強的抽象性、概括性和普適性解釋力，一般都不能直接將其作為教學內容進行教學。因此，筆者在教學設計時采用類似于確定學科大概念的方法尋找并確立它的下級(次級)大概念——單元核心概念，整合若干知識點，形成以單元核心概念為主線的大單元教學。例如，在進行“光和眼睛”教學前，認真分析這部分幾何光學知識后可發現其主要知識為各種光現象中光的傳播方向路徑和位置的規律，即教學內容圍繞“光線”這一概念展開，在思想、方法和探究技術上圍繞在各種光現象中如何看見光線、如何記錄光線、如何描述光線展開。因此，筆者將“光線”確立為初中幾何光學單元核心概念，并以此為主線設計大單元教學——“探尋光軌跡”。這既能有效整合光的直線傳播、光的反射、平面鏡成像、光的折射以及凸透鏡成像等光學主要內容，又能進一步幫助學生經歷進階式學習，形成良好的認知結構，以實現知識、技能以及思想方法的遷移應用。

(三)設計系列化真實核心活動，深度理解單元核心概念

在傳統教學中，教師多是直接給出物理概念、規律，再通過大量的習題訓練讓學生對這些概念和規律達到理解和應用的程度。但這種看似熟練運用概念、規律進行解題的程度往往僅停留在表層，一旦遇到新的問題，學生大多束手無策。而學生在真實情境中經歷了對物理概念、規律的學習活動過程，其理解往往更深刻、準確。例如，在進行“光和眼睛”教學時，筆者所在課題組經過多次研討，認為設計與實施具有真實情境背景的“探尋光軌跡”的系列化核心活動能實現學生對單元核心概念的深度理解。

“探尋光軌跡”系列化核心活動的具體內容如下：第一，通過生活中常見的激光束及模擬激光打靶等事實中光的路徑的呈現與分析，建構光線模型；第二，利用激光筆背對目標借助平面鏡擊中黑板上的靶心活動對光線的呈現、描述，探究光的反射定律；第三，利用激光筆射擊水中靶心的活動，仿照反射現象，認識光的折射規律；第四，通過激光束組(模擬平行光)的探究活動，認識生活中的透鏡及其成像。

在深度學習理論指導下，以單元核心概念為活動主線的合理活動載體(如有挑戰性的核心活動等)，學生在逐步深入的系列化課堂活動教學中領悟、理解了單元核心概念，促進了自身思維的進階，實現深度學習。

(四)解構核心活動，設計與實施基于學習進階的序列化子活動

由于核心活動承載了較多的概念、規律，有一定的挑戰性，學生想參與解決但又無法馬上解決，這能有效激發學生參與學習活動的興趣和欲望。因此，教師可以解構核心活動，進一步設計與實施環環相扣的序列化子活動，使學習活動持續深入地開展，即采用“核心活動+若干遞進式子活動”的活動化教學方式，使學生真正親歷知識、思想和方法發現和發展的建構過程，促進其對物理概念和規律的深度理解與深度應用。以“光的反射”為例，教師可以從核心活動“如何借助平面鏡在背對目標情況下利用激光筆擊中靶心”出發，讓學生初步了解光的反射現象及定義，再設計遞進式的連環探究子活動，并通過問題鏈、教具演示等方式，讓學生經歷“情境問題—探究活動—分析論證—解決問題—拓展延伸”的深度學習過程。下文將呈現“光的反射”的課堂教學過程。

核心活動：兩名學生一組(一人手持激光筆，一人手持平面鏡)，嘗試借助平面鏡在背對目標情況下利用激光筆擊中靶心的方法。

子活動1：如何看見反射光線？

利用教師提供的器材(滴入幾滴牛奶的盛水大燒杯、已沉入燒杯底的小平面鏡、固定在鐵架臺上的激光筆等)直觀呈現反射光路，思考可以在哪些角度發現有光的反射光路。

子活動2：如何記錄反射光線和入射光線？

第一，思考能否把自己看到的現象中的兩條光線的位置關系用兩根牙簽扎在塑料泡沫上來粗略地表示。第二，保持反射面和入射點不變，多次改變入射光線的方位或傾斜程度，思考能否再用不同顏色水性筆芯扎在原塑料泡沫上來粗略地表示看到的現象中的兩條光線。該活動效果如圖2所示。

圖2 用牙簽和不同顏色的筆芯表示光線

子活動3：如何描述反射光線的位置？

第一，思考反射光線與入射光線是否在一個平面以及觀察的依據是什么。第二，如果它們在一個平面內，那么思考這個平面與平面鏡的位置關系可能是怎樣的，是用什么工具粗略地判斷這種位置關系。第三，用一根細線懸掛縫衣針充當法線，觀察三線是否共面。第四，利用光的反射實驗器找出“兩角”之間的關系，并將光的反射規律描述得更完善。

教師在三塊紙板上分別畫出三次共點反射現象的反射光線和入射光線，再將三個紙板模型相交(圖3)，由此引入法線概念。

圖3 紙板模型引出法線

通過子活動1、子活動2和子活動3，學生經歷從看見反射光線到記錄反射光線再到描述反射光線的過程。這種遞進式環環相扣的序列化的子活動有利于學生的學習進階，從而有效掌握光的反射規律。同時，有利于發展學生的高階思維。

子活動4：實驗拓展。

在探究光的反射的活動中用于呈現光線的紙板與鏡面垂直，如果將紙板傾斜(圖4)，讓光線仍貼著紙板沿AO方向掠射向鏡面。請思考此時是否還會發生光的反射、紙板上能不能看到反射光線，并給予解釋。

圖4 實驗拓展

設計實驗拓展這一子活動是為了檢測學生對光的反射規律的批判性認識的程度，尤其是對法線的認識程度。

子活動5：提高應用。

第一，利用光的反射規律，完成如圖5所示的光路圖，并找出它們之間的相同點和不同點。第二，列舉生活中光的反射現象，并分析它們各屬于哪種反射。

圖5 光射到平滑鏡面與凹凸不平粗糙面

子活動5的設計是為了讓學生充分了解光的反射的兩種形式及它們的區別與聯系，以便應用于生活實踐。

子活動6：挑戰活動。

探索課前活動的失敗原因：第一，將剛才活動的示意圖呈現出來，即已知反射面、光源、目標的情況下，利用光的反射規律畫出光路圖分析擊中目標方法；第二，在保持反射面不變的情況下，如果將光源與目標的位置互換，思考讓光線原路返回能不能擊中目標，為什么？

子活動7：提升活動。

總結與延展：在剛才的挑戰活動中，要提高成功率，其實只要對準鏡中的目標照射即可。那么，鏡中真的有“目標”嗎？它是怎樣形成的？與今天所學的光的反射有什么關系？

設計子活動6既能與課前的核心活動相呼應，又能進一步提升學生的遷移應用能力。而設計子活動7主要是為后續學習做鋪墊。

三、融合實施的評價與反思

課堂活動教學作為一種教學方式，在初中物理教學的應用中具有得天獨厚的優勢，會產生較好的教學效果。但教師不能為活動而活動。綜合性不強、挑戰性不強的零散活動不足以激發學生內在的學習需求，不足以引起學生的持續思考以促成深度理解，更不能促進學生遷移應用與解決真實問題能力的提升。因此，教師可采取將基于單元核心概念的序列化核心活動為主線的大單元教學的方式，對于其中某一重點知識點(概念或規律)進行課時教學時可解構核心活動，進一步設計與實施遞進式環環相扣的系列子活動，實現學習與思維的進階。活動化的大單元教學和課時教學有利于學生實現對知識的深度理解，發展高階思維，建構學科大概念，從而實現學習的真實發生。

實施基于深度學習的初中物理課堂活動教學能讓課堂煥發新的生機，展現強盛的適應力與生命力，培育學生的物理核心素養，為落實立德樹人提供一種有效的、可選擇的路徑。