指向深度學習的高中物理智慧教育課堂構建和實踐

摘 要：深度學習是培養學生核心素養的重要途徑，而指向深度學習的物理智慧教育更是培養物理核心素養的有效渠道.高中物理是一門難度較高的學科，學生想要學好物理知識，則需要具備相應的知識、能力和素養，教師可以借助信息技術、網絡資源構建智慧教育課堂，提高物理學習效率.本文簡述深度學習背景下構建高中物理智慧教育課堂的必要性，并多角度提出實踐措施，旨在促使學生保持物理學習激情，提高自身綜合素養.

關鍵詞：深度學習；高中物理；智慧教育

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）30-0083-03

收稿日期：2023-07-25

作者簡介：展云飛（1976.10-），男，江蘇省南通人，本科，中學高級教師，從事高中物理教學研究.

基金項目：本文系江蘇省南通市教育科學“十四五”規劃2022年度課題“基于智慧教育的物理立學課堂的教學設計與實踐研究”研究成果（立項編號：GH2022091）

近些年來，隨著科學技術的發展，人工智能、5G通信、大數據等手段融入了人們的生活中，推動了“互聯網+教育”融合的腳步.高中物理教學中，教師應轉變教學理念，積極引入智慧課堂教學，培養學生的高階思維與能力.

1 深度學習背景下構建高中物理智慧教育課堂的必要性

1.1 貼合培養學生核心素養的目標

新課程標準中，對學科核心素養的培養提出了明確的要求，高中物理智慧教育課堂更加注重培養學生的高級能力，與社會對現代人才的需求相匹配.培養物理核心素養有助于提高學生的創新思維與實踐能力，成為優秀的物理預備人才.而從宏觀角度分析，一個國家技術的發展離不開物理人才的努力，由此可見，積極探索深度學習背景下構建智慧課堂的有效開展措施，不僅是教育改革需要，更是時代發展的需求^[1].

1.2" 物理學科核心素養的內在要求

物理核心素養，從狹義角度分析，是學生學習物理必需的素質和能力，從廣義角度分析，物理核心素養不僅可以應用在物理學習中，還可以應用在其他學科學習中，從某種意義上來說，具有跨學科特點^[2].但在高中物理教學中，若是依靠傳統教學形式來培養學生的核心素養，顯然是不可能的，單一的教學方式無法培養和拓展學生的思維能力，只有深度學習才能保證智慧課堂有效開展.

2 深度學習下高中物理智慧教育課堂構建策略

2.1 利用已有經驗，深度自主學習

高效的課前預習需要學生利用已學知識，在自主學習中展開思考和探究.在智慧教育手段的支持下，課前教師應在網絡學習平臺上發布微課視頻，視頻內容應分為兩個部分，前一部分內容是對相關舊知識的復習，后一部分則是對新知探究過程及演示實驗.學生在課堂學習前，自主下載微課視頻并觀看，并以小組合作的形式在QQ、微信等互動軟件中討論預習經驗，從而實現深度自主學習^[3].

以人教版高中物理必修第一冊《摩擦力》教學為例，各種摩擦力及影響摩擦力大小的因素，是本課中的主要內容，教師應設計微課視頻調動學生的已有經驗，指導學生完成深度自主學習.首先，教師先結合初中物理“摩擦力”相關知識設計簡短的微課視頻，讓學生在預習中復習以往學習過的知識，也為自主探究活動開展奠定良好的基礎.然后，教師再通過自主拍攝或網絡下載搜集一些與摩擦力相關的現象，如冰面上滑冰、塑料瓶蓋上的豎紋等，將素材內容與理論知識相結合設計微課視頻，供學生自主學習使用.隨后，學生在觀看微課視頻時，根據已掌握的知識對其中的現象展開思考，主動發現問題.在此基礎上，學生再閱讀教材中的文字內容，對問題展開思考，掌握本課中的基本知識.最后，教師指導學生借助微信、QQ等社交軟件進行即時互動，圍繞“影響摩擦力的因素”這一問題展開討論，這一過程中，學生可以提出預習中發現的問題，也可以幫助他人解決疑惑.教師不要過多干預學生的思路，而是將學生互動中提到的問題整理起來，作為課堂教學中的重點.基于此，在智慧環境下，學生通過高效預習提前掌握基礎知識點，并在互動中明確自身的不足，接下來的課堂學習中有目的地進行聽講.

2.2 創設物理情境，導入核心任務

為了構建高效智慧課堂，在高中物理教學中，教師應充分發揮現代信息技術的優勢，利用圖片、動畫或視頻的方式創設生動形象的教學情境，多樣呈現物理知識的同時，結合情境引出相應的問題，組織學生在思考、交流和討論中表達個人看法和見解，進一步鞏固課堂所學物理知識.

以人教版高中物理必修第一冊《自由落體運動》教學為例，為了加強學生對知識的認識，教師應創設物理情境，引導學生沉浸在深度學習之中.首先，教師利用課件播放“黃果樹瀑布”視頻，并吟誦古詩“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”，再展示牛頓被蘋果砸到的圖片，借助常見的自由落體運動引導學生思考“生活中經常可以看到落體運動，這種運動有什么特點呢？”由此，教師借助現代信息技術手段創設問題情境，引導學生積極思考，為學生深度學習奠定良好的基礎.隨后，教師要求學生借助移動終端近距離觀看兩個演示實驗，實驗一：一枚硬幣及與硬幣同等大小的紙片，從同一高度上由靜止開始同時下落，發現硬幣先落地；實驗二：將一顆小石子與一張比小石子重的紙片，讓二者從同一高度同時下落，發現小石子先落地.學生結合兩個實驗得出兩個相反的結論，形成了認知沖突.基于此，教師將教學情境與實驗教學相結合構建智慧課堂，助力學生初步理解自由落體運動的條件、性質及規律，以培養學生的觀察能力和推理能力.

2.3 基于智慧環境，引導深度學習

智慧環境的塑造是學生深度學習中的重要因素，充分利用智慧環境的優勢開展實驗教學，能讓學生在設計實驗、操作實驗、分析問題、解決問題中，提高探究能力等思維品質，使學生沉浸在生動的實驗環境中，真正實現深度學習^[4].

以人教版高中物理必修第一冊《牛頓第二定律》教學為例，為了讓學生掌握牛頓第二定律并運用知識解決問題，教師應利用智慧環境設計深度學習活動.首先，教師在課堂導入環節提出具有爭議性的問題，啟發學生的思維“小車的加速度與所受的力成正比，與它的質量成反比，這句話是否具有普遍適用性呢？”學生結合已掌握知識經驗展開思考，一部分人認為這一結論具有適用性，另一部分人則認為這一結論不具備適用性.然后，教師要求學生結合自己的觀點展開討論，以小組合作的形式設計實驗加以驗證，并利用手機設備的攝像功能，記錄實驗的過程.小組分工實驗結束后，教師要求支持不同觀點的學生上臺闡述實驗過程，并將實驗視頻同步到投影中，方便其他同學觀看，結合實驗結果佐證觀點的正誤，讓學生深化對知識理解的同時形成科學研究意識.學生通過探究，深入理解牛頓第二定律，深化對知識的理解.

2.4 小組合作探究，實施智慧教學

小組合作探究是保障智慧教學有效性的重要措施，學生要在教師的引導下自主研究問題，結合所學發現問題，再以小組合作的方式促使學生深度分析和探究.

以人教版高中物理必修第三冊《實驗：導體電阻率的測量》教學為例，為了培養學生的核心素養，在實驗教學中培養科學探究能力與科學思維，教師應在課堂中組織小組合作活動.首先，教師利用課件展示電路圖及演示實驗，向學生講解實驗的目的，讓學生在視聽結合中明確本節課的實驗目的.同時，教師提出問題“應該從何處入手測量導體的電阻率？實驗中哪些物理量需要測量？請同學們通過小組合作的形式探究問題，并設計實驗加以驗證.”由此，教師借助問題引導學生以小組合作的方式探究實驗原理，為深度學習做準備.隨后，學生應圍繞問題展開探究，結合公式R=ρ（l/S）發現要測量導體的電阻率，需要先求出電阻R、長度L和直徑d，并根據公式中參數的關系明確實驗原理.在此基礎上，學生在小組討論中制定實驗步驟：

（1）利用螺旋測微器來測量金屬絲的直徑，為減少實驗誤差，在金屬絲上選擇三個不同的位置，各測量一次后求出平均值；

（2）利用ipad、手機等移動終端設備登錄虛擬實驗軟件，拖動軟件中提供的實驗器材，按照電路圖連接好電路；

（3）測量金屬絲的長度與金屬絲的電阻值.

由此，學生在小組討論中借助集體智慧設計出科學的實驗方案，有助于思維能力和創造能力的發展.

2.5 分層布置任務，深化鞏固知識

課后作業是物理教學中不可或缺的一個環節，也是學生對自身知識結構體系查缺補漏的重要途徑.但由于學生的物理基礎和綜合能力不同，課堂中的聽課效率也不同，導致每個學生的知識缺陷不同.智慧教育課堂中，教師應利用大數據技術對學生課前預習、課堂學習中的表現展開分析，精準查找學生學習中的薄弱點，設計具有難度差異的個性化作業，并分配給學生適合自身難度的作業內容，以保證學生的學習具有深度性.

以人教版高中物理必修第二冊《向心加速度》教學為例，教師在利用大數據分析學生課堂表現，掌握學生基本學情后，可以在課后設計層次分明的課后作業，具體內容如下：

題目一：滑冰是經典冬季運動項目，在男女雙人花樣滑冰運動中，雙方通過配合作出托舉、跳躍、旋轉等高難度的動作，假設花樣滑冰中男女的轉速相同均為30 r/min，女子觸地冰鞋的線速度為4.8 m/s，求男子拉女子做圓周運動時，女子做圓周運動的角速度、觸地冰鞋做圓周運動的半徑及向心加速度的大小.

題目二：某光滑的水平面上有A和B兩個鐵釘，二者相距0.1 m，A上系有一根1 m長的細線，細線的另一端則系在一個小球上，小球質量為0.5 kg.設最初小球在A、B連線上一側，現給小球以垂直于線的2 m/s的速度做圓周運動，若細線承受最大的拉力是7 N，從開始運動到細線斷裂，需要經歷多長的時間？

這兩道題目具有明顯的難度差異，題目一考查的是學生對向心力公式F=mωv的直接運用，更適合基礎薄弱的學生完成；而題目二考查的知識點則更全面，包括力與運動等多方面知識，更適合基礎較好的學生完成.

總的來說，智慧教育作為教育信息化的重要手段，為智慧課堂的構建提供了技術支持.但這些只是智慧教育開展的手段，而非教育的真正目的，教師應創新教學模式，為學生營造深度學習的環境，在智慧課堂中培育學生的學科核心素養.

參考文獻：

[1] 李玲.基于高階思維培育的高中物理深度教學研究[J].廣西物理，2022，43（04）：129-131.

[2] 楊盼.智慧課堂下巧用解題后反思提高高中物理解題實效性[J].數理化解題研究，2022（18）：97-99.

[3] 楊盼.智慧課堂下的高中物理教學研究[J].高考，2022（05）：24-26.

[4] 李廣志.深度教學視角下高中物理智慧課堂教學質量的評價探究[J].考試周刊，2021（72）：130-132.

[責任編輯：李 璟]