以深度學習為導向的中學物理課堂教學問題設計策略研究

吳紅紅 周翠茸

【摘要】深度學習與傳統學習模式的流程有較大差異，學生主體探究的比重更大，這種學習方式更符合新時期立德樹人的教育要求.中學物理教師需要正確認識深度學習內涵，同時注意中學生自主探究和思考意識不足的問題，由此加強問題設計與引導教學，以便有效促進學生深度學習.本文探討課堂教學問題設計對學生深度學習的促進作用，從問題難度、問題層次、教學過程中的引導三個方面分析相關問題設計與教學策略，以期為中學物理教師提供參考.

【關鍵詞】初中物理；深度學習；課堂教學

早在2014年教育部就開展了深度學習教學改進的試點工作，并在項目說明中指出應逐步改變傳統教學、學習模式，轉變教學活動中的師生關系，即轉變為由教師引領、學生自主全身心參與和深度體驗特定的有挑戰性的學習活動，重點在于培養學生的學科思想、科學思維能力和自主性學習意識.2017版高中物理課程標準和2022版初中物理課程標準都明確提出了培養學生核心素養和保障學生主體性的要求，深度學習模式恰恰符合要求；新高考“3+1+2”模式下的教學內容并無變化，但新高考物理取消了選考題，增加了光、機械波相關知識點的考查，難度上升，學生通過海量練習提高成績的預期效果將大打折扣，這種情況下深度學習更有利于提高學生的理解水平和應用能力.由此來看，深度學習更符合新時期課程標準要求和高考要求，教師應當主動轉變教學理念，圍繞深度學習做好教學方法改革和創新.本文主要討論中學物理課堂教學中的問題設計改革和創新策略.

1 中學物理課堂教學促進學生深度學習的基本方式

在中學物理課堂教學中構建深度學習模式的策略主要有三種：一是開展基于情境的生活化教學，讓學生結合生活經驗總結規律，得出“后驗”的經驗性知識，由此培養學生自主總結規律、從現實中發現問題的意識，從而在學生具備自主意識的前提下開展教學活動；二是開展基于單元整體教學的深度知識融合學習，這類教學活動能夠全面滲透核心素養教育，并且能夠理順知識關系，從而有效推動培養學生的學科思維，使其形成利用學科知識分析和解決問題的自覺意識；三是開展問題導入教學，通過設置不同類型的問題引導學生進行思考，可以充分保障學生在探究和學習活動中的主體地位，教師也能靈活地指引學生思考，從而提高學生的自由探索效率.

2 中學物理課堂教學中問題設計對學生深度學習的促進作用

從中學物理課堂教學問題設計的角度來看，服務于深度學習的問題設計要關注三個要點：其一，要設計能夠有效激發學生思考的問題，且問題本身需要學生應用學科素養或其他高階思維來解決.其中前一目標需要通過構建客觀情境或模擬情境來實現，教師需要從學生角度出發選擇學生真正感興趣的話題來設置為背景；后一目標需要圍繞特定思維方法或核心素養設計，不能一味強調“難度”，而要明確具體的探究或思考目標，確保學生能夠充分地體驗探索的過程.

其二，要設計能夠滿足不同學生發展的多樣化問題.一方面，要提供多個層次的問題，從簡單問題過渡到復雜問題，從思維方法探究過渡到理論和實踐性問題探究，從而將高階思維培養與知識教學有效融合；另一方面，要設計引導學生從不同角度進行思考的問題，避免學生拘泥于某種定式思維.

其三，要做好問題之外的設計，即教師不僅要關注問題設計，更要著重思考如何優化問題描述以便更好地引導學生思考，思考如何在學生探究和思考的過程中給予學生更有效的指導、點評和解析.一方面要確保問題式教學設計的完整性，充分發揮教師對學生自主學習的輔助作用；另一方面是保證教、學、評一體化，從而不斷強化學生認知.

3 以深度學習為導向的中學物理課堂教學問題設計過程

3.1 設計可引導學生深入思考或應用高階思維的問題

以深度學習為導向的物理課堂教學問題設計可以先聚焦于特定的深度學習目標，一般是以特定核心素養教學為核心的單一問題設計，這類問題是組成問題式教學的基本單位.具體問題設計可分為三步.

第一步，確定所需培養的物理核心素養或高階思維，以此為目標設計基本問題.這一階段的單一問題設計可以暫不考慮設問方式，而是重點考慮如何通過問題來凸顯思維培養任務.

例如 以人教版初中物理九年級第二十章第2節“電生磁”中安培力認知教學為例，教師應當先結合課程標準和教學大綱分析本節核心素養教學目標，其中物理觀念培養目標側重于讓學生習慣性運用左手定則，屬于淺層化思維，真正的深層次思維需要通過物理實驗能力來培養，即引導學生以猜想、實驗驗證和總結的方式發現或理解安培力，這樣才能將高階思維訓練和知識學習有效融合起來.因此，該節深度學習問題應圍繞發現和驗證安培力來設計.

第二步，設置學生感興趣的情境來引入問題，激發學生思考的興趣.

例如 以“電生磁”中安培力認知教學為例，目前常見的教學實驗都屬于偏學科化的應用，多數初高中學生接觸過很多電生磁現象但很少真正觀察內在的發生物理作用的結構，直接展示相關實驗很難引導學生聯想，也就很難引起學生重視.教師可以轉變思維，先引導學生回憶生活中見過的磁力現象，讓學生結合前一節所學知識，嘗試區分永磁體和電磁體引發的磁現象，在此基礎上總結學生可能遇到過的小型電機、電磁阻尼車門、學校自動柵欄門等現象，指出相比永磁體而言以安培力為核心的可控電磁現象的為我們提供了現代化工具和各類安全設施，通過多個問題構建生活化情境，讓學生逐漸意識到安培力在生活中的普遍性及其重要性，進而激發學生主動探索和學習的意識.

第三步，設置有深度的探究問題，引導學生深入思考，在這一過程中促進學生核心素養和高階思維能力的發展.

例如 以“電生磁”中安培力認知教學為例，教師依據上述兩步設計做好前置引導后，可進一步通過問題引導學生進行深度思考.由于生活中常見的安培力現象多封閉在完整的設備中，學生沒有直接拆解相關設備的條件，教師需要調整設問策略.例如，一般思路下教師可以拿出一個常見的電動玩具內置小型電機讓學生嘗試拆解，并測試通電后磁力作用，這種問題設置相對粗糙，為充分考慮學生的動手能力，給出的探索方向不夠明確.教師可以轉換問題，將拆解任務轉換為猜想任務，讓學生猜想電機轉動機制，然后根據學生猜想進一步引導學生猜想安培力方向是否與電流方向有關，在此基礎上再直接引入簡化的實驗性問題，讓學生以通電導線和磁感應針組合實驗來測試安培力方向.在這種問題式教學中，教師向學生拋出多個問題，重點在于引導學生猜想、思考和驗證，為學生提供完整的思維訓練過程，可以有效鍛煉學生的高階思維能力.

3.2 合理組織和規劃問題結構與層次

以深度學習為導向的物理課堂教學問題設計應當多樣化.一方面，要保證問題的遞進性，讓學生逐步從初階思維過渡到高階思維;另一方面，是為學生提供不同的思考方向，充分考慮學生多元智能差異，使所有學生都能找到合適的思考策略，并讓學生在交流過程中了解不同的認知策略.基于這一思想，可將單一問題組合為復合問題.

第一，設置多層次的遞進性問題，構建更加平緩的思維進階梯度.

例如 以“電生磁”中安培力認知教學為例，上文提到了優化后的問題設計分為了現象猜想、原理猜想、實驗探究三類問題，其本質就是劃分問題層次，讓學生逐步從低階思維過渡到高階思維.具體到問題設計中，教師可依據兩類標準劃分問題層次：一是基于最近發展區理論劃分層次，先設置所有學生都能根據經驗認知思考的問題，再根據學生已學知識、思維能力等設置更有難度的問題；二是基于中學生知識內化的基本過程來劃分層次，即分別設置“關注特殊現象—總結現象規律—思考現象本質—驗證課程知識—開展生活化應用”五個層次的問題，使學生通過不斷探究逐步認識和理解所學知識，并在這一過程中樹立物理觀念，同時強化學生的物理思維和物理實驗能力.

第二，在設計初階和中階問題時，提前準備多種不同的設問方式或引導學生思考的方案.這種問題設計要關注兩個重點，一是兼顧學生多元智能特點，二是為學生提供多種思維方向.

例如 以人教版高中物理必修一第二章“勻變速直線運動的研究”教學為例，這類教學中的傳統問題設計常圍繞自由落體等現象來討論，教師通常是直接說明這類現象或讓學生回顧此類現象，再通過觀察、測量等方式發現勻變速運動的特點，這類探究性問題設計通常需要學生運用數學方法分析和認識此類問題.顯然，部分數理邏輯思維能力較差、數學基礎不佳的學生在探究時可能無法很好地把握重力加速度在促成勻變速直線運動時的作用.對此，教師應預設兩類問題：一類是引導學生以測量不同時間段下落物體速度方式來觀測速度增長的趨勢；另一類是引導學生以重力和空氣阻力受力分析圖來理解受力的單一和恒定性.備用問題可以在部分學生無法理解或存在思維定式的情況下拋出，以促進學生思維和拓寬學生視野，也能讓學生真正理解提供恒力是實現勻變速直線運動的必要條件.

3.3 做好思考和解題過程中指導與解析策略設計

以深度學習為導向的問題教學存在一定的不確定性，這是由于學生掌握了主動權，對于教師而言學生的探究和思維過程不是完全可控的.無論從保障教學效率還是學生學習質量的角度來說，教師都需要提前做好指導和解析計劃，確保課堂教學效率.

第一，教師要預估學生思考的發展情況，提前做好應對.一方面是預估學生思維偏差的情況，及時進行引導.

例如 例如，“勻變速直線運動的研究”教學中部分學生可能過度關注時間段和速度，忽略了速度的瞬時性，無法發現勻變速直線運動中速度“均勻變化”的特征，也有部分學生可能只關注速度和時間，忽略了對力的觀測，無法發現勻變速直線運動中力的作用特征.針對此類情況，教師需要提前做好應對準別，并在教學過程中時刻關注學生的討論和思考方向，適時提醒學生觀察和分析相關要素及其特征；另一方面是及時解答學生疑問.如，“勻變速直線運動的研究”教學中部分學生可能會發現現實中觀察到的（非真空）自由落體運動并非勻變速的.此時教師應當引入空氣阻力變化的概念，引導學生思考和測試物體在不同移動速度下受到空氣阻力的大小差異.這樣可以引入新問題并引導學生思考，使學生理解這種現象是由于非真空下物體自由落體的合力并非恒力，從而讓學生加深對自由落體屬于勻變速直線運動的前提是“真空狀態的理解”.

第二，教師要在應用題訓練或其他訓練中設置引導性的解析方案.一方面，可以在發布訓練任務時引導學生以特定方法思考問題，而不是套用特定范式解決某些類型題，提高學生的應用能力；另一方面，是在課堂重難點解析、隨堂測試問題解析、課后作業解析過程中同時講解解題方法和思路.教師要將解題思路的分析和說明作為重點，使學生真正掌握思路，從而應對更多、更復雜的變式問題.

4 結語

總體而言，以深度學習為導向的中學物理課堂教學問題設計要充分激發學生的自主性，并將培養核心素養、鍛煉高階思維作為教學的重點.教師在設計問題時應科學處理問題難度，重組問題并劃分問題層次，做好配套的指導和解析策略設計，這樣才能有效通過問題引導來提高學生的學習能力和深度思維能力.

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