指向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)路徑研究

【摘要】深度學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)參與并獲得高階思維能力發(fā)展的理想學(xué)習(xí)狀態(tài)，對(duì)于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量具有重要意義.本文簡(jiǎn)要論述深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與基本特征，分析指向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)的重要意義，重點(diǎn)以實(shí)際教學(xué)案例為支撐，從確立單元主題、創(chuàng)設(shè)單元情境、組織學(xué)習(xí)活動(dòng)、實(shí)行過程評(píng)價(jià)四大方面闡述指向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)路徑，旨在為有效實(shí)施高中物理單元教學(xué)提供思路和方法.

【關(guān)鍵詞】 深度學(xué)習(xí)；高中物理；單元教學(xué)

隨著高中物理課程改革的持續(xù)深入，深度學(xué)習(xí)成為高中物理教師關(guān)注的焦點(diǎn).深度學(xué)習(xí)是以促進(jìn)學(xué)生高階思維能力發(fā)展為目標(biāo)，以深度思維為本質(zhì)的理想型學(xué)習(xí)狀態(tài)和現(xiàn)代化教學(xué)理念.與淺層學(xué)習(xí)相比，深度學(xué)習(xí)下學(xué)習(xí)者充分發(fā)揮自身主體作用，依靠穩(wěn)定、持續(xù)且強(qiáng)烈的內(nèi)在動(dòng)因主動(dòng)投入到學(xué)習(xí)活動(dòng)當(dāng)中，以自我理解和意義探索為目標(biāo)將零散的知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化，提高自身的認(rèn)知水平并在學(xué)科領(lǐng)域、現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中遷移運(yùn)用所學(xué)的知識(shí).深度學(xué)習(xí)和單元教學(xué)具有一致性的目標(biāo)，重在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，并且遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，符合學(xué)生的思維發(fā)展特點(diǎn).鑒于此，高中物理教師需要以深度學(xué)習(xí)理念為指導(dǎo)，積極探索高中物理單元教學(xué)新路徑，提高物理單元教學(xué)水平.

1 深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與基本特征

深度學(xué)習(xí)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，注重培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力和綜合素質(zhì)，以學(xué)生為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境以引領(lǐng)學(xué)生理解基礎(chǔ)知識(shí)，領(lǐng)悟?qū)W科思想方法并運(yùn)用知識(shí)以解決實(shí)際問題的學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)狀態(tài).深度學(xué)習(xí)的基本特征主要體現(xiàn)在五大方面：（1）聯(lián)想與結(jié)構(gòu)：以原有知識(shí)為基礎(chǔ)，調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)來參與當(dāng)下的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)與已有經(jīng)驗(yàn)的相互轉(zhuǎn)化，依靠關(guān)聯(lián)能力和系統(tǒng)化思維從整體上建立知識(shí)結(jié)構(gòu)，在知識(shí)結(jié)構(gòu)中各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間相互支撐、相互說明，具有極強(qiáng)的邏輯關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，從而以關(guān)聯(lián)性的知識(shí)點(diǎn)來解釋生活、自然現(xiàn)象；（2）活動(dòng)與體驗(yàn)：判斷教學(xué)是否發(fā)生的依據(jù)為學(xué)生是否有主動(dòng)的觀察、思考、表達(dá)、實(shí)踐操作等活動(dòng).深度學(xué)習(xí)以活動(dòng)為主線，由淺入深、由易到難、由認(rèn)知到應(yīng)用的系列化活動(dòng)共同構(gòu)成深度學(xué)習(xí)的運(yùn)行機(jī)制，并且在有效的活動(dòng)中伴隨著學(xué)生的情感、審美、溝通等多重體驗(yàn)，從而使學(xué)生通過有目的的活動(dòng)來掌握知識(shí)；（3）本質(zhì)與變式：深度學(xué)習(xí)建立在學(xué)生原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，依靠順應(yīng)—同化的思維屬性，學(xué)生在深度學(xué)習(xí)中通過深度加工處理具有典型意義的學(xué)習(xí)材料以把握學(xué)科本質(zhì)，經(jīng)過與學(xué)科內(nèi)容的深度交互以演化出更多的變式；（4）遷移與創(chuàng)造：在把握學(xué)科本質(zhì)的前提下，將所學(xué)知識(shí)、學(xué)科觀念和思想方法等遷移到陌生情境中，將學(xué)習(xí)內(nèi)容外化為解決問題過程中的思維品質(zhì)、行動(dòng)能力；⑤價(jià)值與評(píng)判：由學(xué)生評(píng)判知識(shí)與學(xué)科的應(yīng)用價(jià)值、審美價(jià)值或文化價(jià)值，評(píng)判自己的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)結(jié)果，以批判性思維審視學(xué)習(xí)優(yōu)劣勢(shì)并加以改進(jìn)[1].

2 指向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)的重要價(jià)值

2.1 轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的重要基礎(chǔ)

深度學(xué)習(xí)是源于人工智能領(lǐng)域的概念.信息智能時(shí)代的到來使得人們的生活、工作和學(xué)習(xí)環(huán)境發(fā)生了深刻的變革，也對(duì)教育領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的沖擊.原本機(jī)械性、被動(dòng)式的學(xué)習(xí)方式已經(jīng)無(wú)法滿足學(xué)生的發(fā)展需要，不利于學(xué)生的終身發(fā)展以及未來更好地適應(yīng)社會(huì).深度學(xué)習(xí)是符合信息智能時(shí)代特點(diǎn)，以高階思維能力為支撐的學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)狀態(tài).深度學(xué)習(xí)視域下，高中物理單元教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)高中生的認(rèn)知規(guī)律及其終身發(fā)展需要來確立以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的單元目標(biāo)體系，通過創(chuàng)設(shè)情境、組織活動(dòng)等方式支持學(xué)生批判、反思、創(chuàng)新等高階思維活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生由淺層學(xué)習(xí)逐漸走向深度學(xué)習(xí)，并主動(dòng)解決物理學(xué)科領(lǐng)域、相關(guān)領(lǐng)域和現(xiàn)實(shí)生活中的問題，對(duì)于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式具有重要價(jià)值.

2.2 培育學(xué)科核心素養(yǎng)的重要條件

學(xué)科核心素養(yǎng)從學(xué)科課程的學(xué)習(xí)結(jié)果出發(fā)，清晰描述了學(xué)生通過學(xué)習(xí)物理課程所需要具備的，能夠?qū)崿F(xiàn)終身發(fā)展，適應(yīng)復(fù)雜社會(huì)環(huán)境的品質(zhì)、能力和素質(zhì).在傳統(tǒng)的物理單元教學(xué)模式下，學(xué)生對(duì)物理知識(shí)簡(jiǎn)單性記憶和應(yīng)用，未能把握物理學(xué)科本質(zhì)，在頭腦中建立整體化的知識(shí)體系，在面對(duì)復(fù)雜的問題情境時(shí)學(xué)生往往會(huì)感覺力不從心，并且缺乏創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力.而指向深度學(xué)習(xí)的物理單元教學(xué)更加關(guān)注學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和意義建構(gòu)，將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)、選擇權(quán)適當(dāng)?shù)亟唤o學(xué)生，讓學(xué)生不再一味地接受教師所傳遞、呈現(xiàn)的現(xiàn)有知識(shí)，而是通過實(shí)驗(yàn)，合作探究，觀察等多種方式來建構(gòu)知識(shí)體系，在反思中重構(gòu)學(xué)習(xí)行為并調(diào)適自己的學(xué)習(xí)過程與方法，綜合發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)、科學(xué)探究能力、物理觀念，有助于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)[2].

3 指向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)的有效路徑

3.1 確立單元主題，布置學(xué)習(xí)任務(wù)

深度學(xué)習(xí)的聯(lián)想與結(jié)構(gòu)特征決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容為結(jié)構(gòu)化內(nèi)容，這就需要教師深入細(xì)致地研究教材，找準(zhǔn)物理學(xué)科核心觀念，掌握物理學(xué)科的本質(zhì)屬性以及物理教育的一般規(guī)律.在此基礎(chǔ)上統(tǒng)籌規(guī)劃、整體設(shè)計(jì)單元教學(xué)，著眼于物理學(xué)科的基本思想和基本方法以明確單元主題.同時(shí)，在課前做好學(xué)情分析和前測(cè)，分析并掌握影響學(xué)生深度學(xué)習(xí)的智力因素與非智力因素，了解學(xué)生的深度學(xué)習(xí)需要，緊密圍繞單元主題布置單元學(xué)習(xí)任務(wù)，促使學(xué)生在完成任務(wù)的過程中由淺入深地抵達(dá)物理學(xué)科本質(zhì).

例如 在“運(yùn)動(dòng)的描述”單元教學(xué)中，結(jié)合單元內(nèi)容和核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)確立單元主題—描述物體在運(yùn)動(dòng)中存在的時(shí)間和位置變化兩類問題.該主題涉及到物理學(xué)研究的基本方法，初步開啟學(xué)生的科學(xué)思維活動(dòng)并培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念和科學(xué)態(tài)度.結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)情況布置單元學(xué)習(xí)任務(wù)：（1）觀察生活、自然中物體的運(yùn)動(dòng)，分析實(shí)例以了解質(zhì)點(diǎn)的含義，領(lǐng)悟質(zhì)點(diǎn)模型在物理學(xué)研究中的意義，將特定情境中的物體抽象為質(zhì)點(diǎn)并用不同的參考系來描述物體的運(yùn)動(dòng)；（2）理解并掌握時(shí)間，位移，速度的定義，實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)間和位移，平均速度與瞬時(shí)速度；（3）探究位移—時(shí)間圖象，速度—時(shí)間圖象的繪制方法，從速度—時(shí)間圖象中計(jì)算加速度；（4）回顧學(xué)習(xí)過程，總結(jié)描述物體運(yùn)動(dòng)的方法[3].

3.2 創(chuàng)設(shè)單元情境，串聯(lián)單元知識(shí)

單元情境是單元教學(xué)要素之一，可以在物理學(xué)科和生活、自然、社會(huì)、科技等多個(gè)方面建立聯(lián)系，促使學(xué)生在情境分析與體驗(yàn)中理解單元主題并找準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo).深度學(xué)習(xí)視域下，教師所創(chuàng)設(shè)的情境既需要契合單元主題，符合高中生的認(rèn)知規(guī)律，又需要激活學(xué)生的知識(shí)背景，以情境串聯(lián)單元內(nèi)容，讓單元內(nèi)容呈現(xiàn)出知識(shí)點(diǎn)相互支撐、相互說明的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合原有知識(shí)或生活經(jīng)驗(yàn)來探究性學(xué)習(xí)新知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生深度加工典型學(xué)習(xí)材料，掌握物理學(xué)科本質(zhì).

例如 在“運(yùn)動(dòng)的描述”單元教學(xué)中，在布置單元學(xué)習(xí)任務(wù)后課件出示列車行進(jìn)視頻，列車內(nèi)與列車外分別有兩人在討論列車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).以多媒體情境吸引學(xué)生的關(guān)注，并由情境引出本單元所需解決的關(guān)鍵問題—如何描述物體的運(yùn)動(dòng).學(xué)生結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)提出猜想：描述物體的運(yùn)動(dòng)方向，運(yùn)動(dòng)快慢，進(jìn)一步引出時(shí)間、位移、速度三大物理量的概念，將單元重要知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)成有機(jī)整體.在單元情境的帶動(dòng)下，學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，由被動(dòng)接受物理概念轉(zhuǎn)變?yōu)閺淖陨聿孪氤霭l(fā)探究和建構(gòu)物理概念，開啟學(xué)生的高階思維活動(dòng).

3.3 組織學(xué)習(xí)活動(dòng)，完成學(xué)習(xí)任務(wù)

3.3.1 實(shí)驗(yàn)探究，建構(gòu)知識(shí)體系

指向深度學(xué)習(xí)的物理單元教學(xué)以活動(dòng)為主線，關(guān)注學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)、思維等多種活動(dòng)中的多重體驗(yàn)，這種體驗(yàn)既包含學(xué)生個(gè)體在全神貫注中的內(nèi)在體驗(yàn)，也包含學(xué)生在師生、生生互動(dòng)中的情感、思維、溝通體驗(yàn).所以教師要突出學(xué)生在單元學(xué)習(xí)中的主體地位，積極開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，采用小組實(shí)驗(yàn)的方式為學(xué)生之間的交流互動(dòng)創(chuàng)造有利條件，促進(jìn)學(xué)生在合作探究、實(shí)驗(yàn)操作中建構(gòu)知識(shí)體系.

例如 “運(yùn)動(dòng)與描述”單元涉及兩大實(shí)驗(yàn)，即利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量位移、時(shí)間；利用多種方法測(cè)量平均速度與瞬時(shí)速度.后一個(gè)實(shí)驗(yàn)建立在前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，所以可以將前一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，借助微課介紹打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法和注意事項(xiàng)，呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)流程圖和操作方法，學(xué)生以小組為單位并結(jié)合微課內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用表格記錄時(shí)間與位移，并繪制位移—時(shí)間圖象；將后一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為探究型實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生回顧第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)方法，以小組為單位自主選擇打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，實(shí)驗(yàn)室用位移傳感器測(cè)速裝置等測(cè)量?jī)x器和實(shí)驗(yàn)材料，合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算瞬時(shí)速度、平均速度，小組對(duì)比測(cè)量結(jié)果并分析測(cè)量誤差，通過更換測(cè)量?jī)x器、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)流程等方式減小誤差，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化和創(chuàng)新意識(shí).上述實(shí)驗(yàn)活動(dòng)符合深度學(xué)習(xí)的基本特征，幫助學(xué)生建立時(shí)間、位移、速度以及用圖象描述物體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)體系[4].

3.3.2 內(nèi)化遷移，感悟?qū)嵺`價(jià)值

遷移與運(yùn)用是深度學(xué)習(xí)的基本特征之一.當(dāng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)建構(gòu)知識(shí)體系后，接下來的教學(xué)重點(diǎn)便是促進(jìn)學(xué)生吸收內(nèi)化所學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來解釋生活現(xiàn)象或科技原理.為此，教師要深入挖掘單元教學(xué)資源，延伸單元情境，為學(xué)生提供更加豐富的學(xué)習(xí)材料，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己的想法.

例如 在“運(yùn)動(dòng)的描述”單元教學(xué)中，課件出示倒車?yán)走_(dá)超聲波測(cè)速器的基本結(jié)構(gòu)、基本原理.車輛在A點(diǎn)時(shí)，用t1表示超聲波由發(fā)射器傳播到障礙物的時(shí)間，用t3表示反射超聲波由障礙物傳播到接收器所用的時(shí)間；用s1表示A點(diǎn)與傳感器之間的距離；當(dāng)車輛到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，用t2表示超聲波由發(fā)射器傳播到障礙物的時(shí)間，用t4反射超聲波由障礙物傳播到接收器所用的時(shí)間，用s2表示B點(diǎn)到傳感器之間的距離，用v0表示空氣中聲音的傳播速度.請(qǐng)學(xué)生計(jì)算出車輛由A點(diǎn)到B點(diǎn)的平均速度.解決上述實(shí)際問題需要學(xué)生運(yùn)用到時(shí)間、位移、速度、平均速度、瞬時(shí)速度等知識(shí)，可以鍛煉學(xué)生的思維能力、解題能力，并且讓學(xué)生感受到物理學(xué)科的應(yīng)用價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感.

3.4 實(shí)行過程評(píng)價(jià)，促進(jìn)反思重構(gòu)

指向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)中，評(píng)價(jià)是重要的一環(huán).教師需要將評(píng)價(jià)嵌入到學(xué)生的單元學(xué)習(xí)過程中，當(dāng)學(xué)生完成一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)后及時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)總結(jié)，在檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的同時(shí)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果調(diào)整單元教學(xué)計(jì)劃和活動(dòng)方案，使單元教學(xué)處于動(dòng)態(tài)優(yōu)化之中，有效地促進(jìn)學(xué)生反思自我、提升自我.

例如 在“運(yùn)動(dòng)的描述”單元教學(xué)后，當(dāng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)間、位移并繪制位移—時(shí)間圖象后，利用交互式電子白板呈現(xiàn)學(xué)生繪制的圖象，采用學(xué)生互評(píng)方式評(píng)價(jià)學(xué)生所繪制的圖象要素是否完整、數(shù)據(jù)標(biāo)注是否準(zhǔn)確等.同時(shí)課件出示測(cè)試題，請(qǐng)學(xué)生觀察、分析圖象并解決問題，根據(jù)學(xué)生解題的正確率來判斷學(xué)生是否掌握時(shí)間、位移知識(shí).如果學(xué)生的錯(cuò)誤率較高，則對(duì)易錯(cuò)題進(jìn)行重點(diǎn)解析，指導(dǎo)學(xué)生在問題和知識(shí)點(diǎn)間建立聯(lián)系，開啟學(xué)生的解題思路，指導(dǎo)學(xué)生深化對(duì)知識(shí)的理解.

4 結(jié)語(yǔ)

指向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)有助于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).教師要把握深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與基本特征，以學(xué)生的物理知識(shí)背景為起點(diǎn)確立單元主題，依托單元情境串聯(lián)單元知識(shí)并形成結(jié)構(gòu)化教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、單元主題和單元任務(wù)來組織開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，支持學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究和交流討論，促進(jìn)學(xué)生由淺層學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樯疃葘W(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理知識(shí)的遷移創(chuàng)新，并且在過程評(píng)價(jià)中促進(jìn)學(xué)生提升自我.

參考文獻(xiàn)：

[1]巫如江.深度學(xué)習(xí)理念下高中物理大單元教學(xué)探究[J].廣東教育（綜合版），2024（01）：56-57.

[2]韓雨濤.深度學(xué)習(xí)視野下高中物理單元教學(xué)的思考[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)，2023（35）：12-14.

[3]柯西.指向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元逆向設(shè)計(jì)研究[J].數(shù)理天地（高中版），2023（22）：48-50.

[4]陳新南.以學(xué)習(xí)進(jìn)階推動(dòng)深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].試題與研究，2023（35）：4-6.