指向深度學習的初中物理ADDIE模型探究

摘 要：推動學生進行深度學習是教育改革的迫切需求。目前，針對深度學習的教學流程的研究相對較少。ADDIE教學模型為此提供了一套可資借鑒的實踐方案。結合ADDIE教學模型，建構了一個旨在促進深度學習的初中物理教學流程，并擬定了五個關鍵的教學目標，以適應初中生的物理深度學習需求。最后，以“壓強”單元復習課第一課時為例，探討了如何運用ADDIE教學模型促進學生的深度學習。

關鍵詞：深度學習；ADDIE教學模型；壓強；單元復習

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）12-0086-7

現代教育的需求不僅在于傳承知識成果，更在于促進學生的全面發展以滿足社會需求，實現學科的育人價值。基于此，自２０１４年起，教育部基礎教育課程教材發展中心在全國多個實驗區啟動“深度學習教學”改進項目，其目的是深入研究教學活動如何有效地成為培養人的活動，并使之能夠適應時代進步和社會發展的需求。深度學習的探究已成為現代教育革新的必然趨勢，亦是各學科教育研究的核心議題。深度學習的培育需求與物理學科核心素養存在一定的相通性，物理教育亦持續致力于深度學習的實踐探索。目前，物理學科在這方面相關的研究主要聚焦于深度學習的教學目標、教學策略以及課程實例分析等方面，而針對教學實施流程的研究則相對較少。因此，本研究針對初中物理教學中深度學習教學實施流程的落實問題展開探討。

１ 初中物理深度學習教學目標的制訂

深度學習是一種主動的、高投入的、理解記憶的、涉及高階思維的，并且學習結果遷移性強的學習狀態和學習過程［1］。具體是指在教師引領下，學生圍繞著具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發展的有意義的學習過程，具有聯想與結構、活動與體驗、本質與變式、遷移與應用、價值與評價五個特征［2］。

義務教育物理課程是一門以實驗為基礎的自然科學課程［3］。該課程要求教師引導學生在觀察、實驗的基礎上，通過科學的推理和論證技能來掌握物理知識，培養其物理思維，提升其知識遷移和應用能力，提升其科學態度和責任感，實現從表層學習向深層次學習的轉變，從而落實物理學科核心素養。

本研究認為，在教育理念層面，物理學教育與深度學習的理念存在共通之處。在初中物理教學過程中，深度學習的落實需要在教師的指引下開展，要將科學探究作為教與學的關鍵手段，把培養物理學科核心素養當作核心教學目標，這是一個培養學生自主學習能力、涉及高階思維且富有意義的學習過程。鑒于深度學習的五大特征和初中物理課程的特定屬性，我們基于學科核心素養，對初中物理深度學習教學的核心目標進行了設計，以便于評估深度學習的發生情況，如表 １所示。

２ 指向深度學習的初中物理ＡＤＤＩＥ教學模型建構

２．１ ＡＤＤＩＥ教學模型

羅伯特·Ｍ·加涅在《教學設計原理》中提出ＡＤＤＩＥ教學模型，將教學過程系統化地設計為分析（Ａｎａｌｙｓｉｓ）、設計（Ｄｅｓｉｇｎ）、開發（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）、實施（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）和評估（Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）五個主要成分［4］，是課程設計中的經典理論模型，如圖１所示。

將ＡＤＤＩＥ 模型各環節與深度學習教學相融合。在分析環節深入挖掘學生起始狀態與知識背景，明確與深度學習目標的契合點，為教學打基礎。設計環節則圍繞深度學習的復雜認知目標組織內容，設計分層問題促進思維進階，這是教學實施的關鍵。開發與實施環節是核心，教師應引導學生深度建構知識，助力高階思維養成，培養問題解決能力，為學生學會學習筑牢根基。評價環節是該模型的顯著特點，應注重教學設計的系統性和迭代性，以適應學生深度學習需求變化。

２．２ 指向深度學習的初中物理ＡＤＤＩＥ教學模型建構

結合表１中初中物理深度學習的教學目標，我們把 ＡＤＤＩＥ 教學模型流程概括為科學探究的準備、實施、評價三個核心階段，這構成了實現初中物理深度學習教學的基本路徑，如圖２所示。

在準備階段，需要明確課程標準規定的基本目標以及建議發展的進階目標，了解學生現有的知識經驗水平與目標之間的差距，掌握當前所具備的教學條件資源，據此制訂探究活動的腳本，準備探究開展所需要的資源，這是深度學習教學的準備階段。

在實施階段，教師引導學生進行實踐和知識轉化至關重要。讓初中生采用完全自主的學習方式并不適宜，應堅持教師主導、學生主體的教學理念。值得注意的是，對學生而言，更重要的是經歷知識生成的核心探究過程而非全部過程。所以，教學應簡潔高效，旨在輔助學習，避免額外負擔。此階段目標是讓學生掌握基礎知識，初步建構知識框架，培養其自主學習能力，這是學生深度學習的起始階段。

在評價階段，通過多種形式習題和活動項目的設計，全面評估學生將知識轉化為實際操作的能力，用評價結果倒逼、優化各個教學環節。物理教育不僅局限于知識傳授，更關鍵的是培養學生運用物理方法，從物理視角理解和分析日常生活現象的能力。評價環節的核心是確保物理育人的最終目標得以充分實現，這是學生深度學習的轉化階段。

３ 指向深度學習的初中物理ＡＤＤＩＥ教學模型實施案例

以“人教版”教材“壓強”單元復習第一課時為例，在九年級中考復習階段開展教學，介紹如何實施促進深度學習的初中物理ＡＤＤＩＥ教學模型，教學設計如圖３所示。

３．１ 分析環節

課標分析：本章屬于“運動和相互作用”主題。基本教學要求包括通過實驗理解壓強，知道增大和減小壓強的方法；探究并了解影響液體壓強的因素；知道大氣壓強及其與人類生活的關系；了解流體壓強與流速的關系；了解壓強在生產生活中的應用。課標要求以觀察和實驗為手段，運用學生已有的力與運動知識，通過科學探究獲取壓強知識，讓學生明白壓強的實用性，且重視培養他們的科學探究和思維能力。

學情分析：課前前測顯示學生對壓強有一定認識，但仍存在一定的問題：①學生對固、液、氣的聯系缺乏系統性，知識碎片化，未建構壓強知識體系，這意味著學生沒將學習內容與經驗有效結構化，“聯想與結構”“本質與變式”需加強，可采用一鏡到底的教學設計。②在固、液、氣實際應用和計算上找不到切入點，存在物理量代入錯誤、固、液壓強公式亂用等問題，反映出學生對壓強內涵理解不深，難以在實際操作中排除非核心因素的干擾，將理論知識轉化為實踐技能，即“本質與變式”“遷移與應用”需要強化，具體可參考中考年報大數據。③學生對壓強的學習與知識實用有困擾，未很好地體會壓強與生活、科技、社會的緊密聯系，教師可參考工程實踐思想設計教學，在課后預設研究性、跨學科作業。

教學條件分析：①學生已經掌握了密度、重力、壓力等核心知識，對固、液、氣壓強的概念有了初步的認知，具備了初步的受力分析能力。因此，在中考復習階段，我們可以更側重于引導學生通過對實際問題的探討，回顧并深化對壓強的理解和應用，突破學習難點。②鑒于學生的知識體系基礎，本次復習課程將利用礦泉水瓶創設情境，系統性地串聯固體、液體和氣體壓強的基礎知識。

３．２ 設計環節

依據課標，本章節學習方法主要是觀察和實驗。針對前測中暴露的問題，如學生已有的固、液、氣壓強知識碎片化、對知識與生活應用的聯系有困惑、難以將知識轉化為技能等問題，本節課對壓強復習的教學內容、教學目標以及教學手段進行了對應的規劃，如表２所示。

本節課采用一鏡到底的設計方式，簡潔地將固、液、氣壓強的基礎知識進行系統性串聯。利用礦泉水瓶作為主要實驗工具，回顧固、液、氣壓強的三個基礎實驗，并以實驗為依托，結合中考題目設計練習題，以加深對固、液、氣壓強理論的理解和掌握。選題專注于廣州中考年報數據中常見的易錯點，旨在引導學生通過解題實踐主動發現并填補知識上的空白。最終，布置研究性作業，目的是讓學生探究壓強與日常生活及生產活動之間的聯系，從而實現物理知識的育人功能。

３．３ 開發與實施環節

（一）創設情境——經驗與知識的相互轉化

【教師演示實驗１】 如圖4所示，同一瓶水，同一塊海綿。圖4甲中正立放置；圖4乙中在手輕扶下倒立放置（手對瓶子的作用可忽略）。

問題１：請在實驗甲、實驗乙中分別作出海綿受到塑料水瓶壓力Ｆ、Ｆ的示意圖。

問題２：壓力Ｆ、Ｆ的大小相等嗎？

設計意圖：前測結果發現，學生對壓力的掌握良好，該設計簡單地再次鞏固前面所學壓力的基本知識：作用點、方向，壓力與重力大小的關系。將已學知識與本節課的內容聯結起來，使學生感知知識的連貫性。

問題３：實驗甲、實驗乙中海綿所受到的壓力的作用效果有什么不同？你是通過什么判斷該效果的？由此你得出什么結論？

設計意圖：引出壓強，將“壓力的作用效果”的物理表述與學生生活經驗中的“凹陷程度”相聯系，并通過實驗探究“壓力的作用效果”與“接觸面大小”的關系。

問題４：在實驗乙的基礎上，實驗丙中操作者用力向下壓瓶子，那么海綿所受到的壓力的作用效果有什么變化？由此你得出什么結論？

設計意圖：前測發現接近２３％的學生對壓強的影響因素有所遺忘，但是對壓強定義的掌握相對牢固。所以，以教師演示實驗為主即可，以喚醒學生對“壓力的作用效果”與“壓力”和“受力面積”之間關系的感知，并通過理解壓強的定義來深化對實驗設計的認識。

小結：在本環節中，通過建構問題鏈，學生在物理情境中回顧壓強的物理意義、定義，以加強對壓力的理解。

（二）關聯知識——獲得與建構知識體系

【教師演示實驗２】 如圖5所示，瓶子對海綿有壓強，那瓶內的液體有壓強嗎？有什么特點？

問題１：水從小孔中噴射出來，說明什么？

問題２：ａ點的水射程比b點大，說明什么？由此你得出什么結論？

設計意圖：對于液體壓強與深度之間的關系，學生在日常生活中有著豐富的體驗。因此，設計了教師演示實驗以進行簡要回顧復習。

問題３：如果要算出ａ點所受液體的壓強，還需要測量出什么物理量？請你動手測量，并估算你手中瓶子ａ點處的液體壓強大小。

設計意圖：分析前測數據發現，“深度”概念常為學生所誤解，接近４０％的學生混淆了深度、高度的區別。該環節旨在通過引導學生親自參與測量實踐，在實踐中暴露問題，以直觀的方式揭示并幫助學生解決這一認知難題。同時，回顧液體壓強的計算公式，并通過基礎計算練習，闡釋各物理量的含義及其適用范圍。

【學生探究實驗３】我們已經復習了液體壓強的計算公式，并理解了其與深度及密度之間的關系。現在，請您利用桌面上的實驗設備（圖6），設計一項實驗來探究液體壓強與深度或者密度的關系。

設計意圖：探究液體壓強的特點是課標要求的學生必做實驗。在此之前，學生已經掌握了相關的基礎知識，因此，在這一環節中，教師可以放手讓學生自主地進行合作設計和實驗操作。學生可以在實際操作中進一步鞏固和深化對液體壓強概念的理解，同時，這種自主探究的過程能夠有效地培養科學探究能力，萌發創新意識。

【教師演示實驗４】 如圖7所示，把瓶內氣體擠出后擰緊瓶蓋，發現瓶身發生形變。

問題１：瓶身發生形變的原因是什么？

問題２：能否設計實驗驗證你的猜想？。

【學生探究實驗５】 設計一個實驗，證明確實是大氣壓的存在使得瓶身形變的，并分析。

設計意圖：前測結果表明，學生對大氣壓的生活實例很少留意。因此，設計學生實驗引導學生體驗大氣壓強，并指導學生通過設計實驗來驗證大氣壓的存在，通過逆向推理的方式，將大氣壓強的知識轉化為實際操作，培養學生的科學逆向思維能力。

問題３：１６４３年６月２０日，意大利科學家托里拆利首次進行了測量大氣壓值的實驗。將液體壓強與大氣壓強進行了很好的銜接。請分析，大氣壓強p與水銀柱的壓強p之間的關系？若此時大氣壓的大小p＝１×１０５ Ｐａ，則大氣壓能托起多高的酒精柱？

設計意圖：通過將液體壓強與大氣壓強的知識相結合，使學生理解這兩種壓強并非彼此孤立存在，進而幫助學生建構起知識之間的聯系。

小結：在本環節中，通過實驗探究與問題鏈的設計，引導學生觀察并體驗瓶子在受到液體和大氣壓力作用后的變化效果，從而串聯起液體和氣體壓強的基礎理論知識，并解決理解上的難點。

（三）遷移應用——辨析本質與變式，深化對知識的理解

【應用１】請計算圖8實驗中海綿受到的壓強大小：已知瓶蓋對海綿的壓力Ｆ１為１５ Ｎ，水和瓶的重力Ｇ１為１０ Ｎ，海綿的表面積Ｓ１為０．１４ ｍ２，瓶蓋與海綿的接觸面積Ｓ２為０．００１５ ｍ２。

（１）用題中物理量符號寫出瓶蓋對海綿的壓強表達式p＝＿＿＿＿＿；

（２）該壓強是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿Ｐａ。

設計意圖：本題是依據20２３年廣州中考題設計的。該小問主要考查學生能否根據壓強的計算公式，正確找出壓力大小以及受力面積大小，并且根據要求準確表達壓強。結合20２３中考年報數據分析得到，小題１滿分１ 分，難度０．４３８，區分度０．６６１，作答情況并不理想，源于學生的概念混淆、審題能力不足等。

【應用２】 如圖9甲所示，當瓶中水溫從０ ℃升到１５ ℃時，水的密度ρ和水溫ｔ的關系如圖9乙所示，在溫度升高的過程中，水的質量不變，且不考慮圓柱形容器的熱脹冷縮。水溫為０ ℃時，瓶底受到水的壓強為p０，當溫度升至ｔ１，此過程中，瓶底受到水的壓強p０ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（變大／變小／不變）

甲 乙

圖9 應用2實驗及數據圖

設計意圖：本題是在參考２０20年廣州中考題目的基礎上進行簡化改編而成。據年報數據所示，有４９．４％的學生選擇了應用液體壓強的計算公式ｐ＝ρｇｈ進行分析，反映出學生對液體壓強推導式的內涵理解不足，停留在簡單的識記層面，難以在實際應用中排除非核心因素的干擾。因此，設計該題旨在讓學生在試錯中理解液體壓強是基于壓強基本定義進行推導的，同時也啟示學生不可機械地套用公式，而應進行深入分析與理解。

３．４ 價值評估——落實物理育人

【課后學習任務】 請在以下任務中任選１項完成：

（１）查閱資料，從壓強的角度分析我國航天員在外太空時為什么要穿航天服？針對這一原因，航天服在設計上有什么特點？

（２）查閱資料，分析我國長江三峽水利樞紐工程中船閘是怎樣利用連通器特點讓輪船通行的。

（３）探究日常生活中大氣壓力的具體表現，并推測在缺乏大氣壓力的情況下，我們的生活將會怎么樣？

設計意圖：工程實踐思想是物理教育的突出特點。物理學教育致力于促進科學知識的傳承與社會進步，培育具備物理學科核心素養的人才。本環節通過創設研究性作業，使學生認識到壓強在現實生活中的應用價值，理解物理與科技、社會與環境之間的相互關系，從而深刻理解物理知識的實用性，這符合物理學教育的目標。

4 小 結

推動學生深度學習是培養物理學科核心素養的關鍵路徑和基本要求。ADDIE教學模型，作為一種經典的教育設計理論模型，在推動深度學習的實踐中展現出其獨特優勢。該模型以其系統性、實用性和操作性，為教學的準備、設計與執行提供了更為明確和程序化的指導；同時，該模型極為重視評價對教學的逆向作用，為教學設計提供了優化方向。在運用該教學模式的過程中，教師應根據教學實際情況靈活調整，不必拘泥于刻板的流程順序。然而，該教學模式在實際教學中對深度學習的落實尚需持續完善與優化。目前，我們發現該教學模式與復習課程、單元作業設計的結合較為順暢，但在與新課教學的融合方面，尚未尋找到簡潔有效的方法，這亦是后續研究的方向。

參考文獻：

［１］郭元祥．論深度教學：源起、基礎與理念［Ｊ］．教育研究與實驗，２０１７（３）：１－１１．

［2］郭華．深度學習及其意義［Ｊ］．課程·教材·教法，２０１６，３６（１１）：２５－３２．

［3］中華人民共和國教育部．義務教育物理課程標準（２０２２年版）［S］．北京：北京師范大學出版社，２０２２．

［４］羅伯特·米爾斯·加涅．教學設計原理［Ｍ］．王小明，龐維國，陳保華，等譯.上海：華東師范大學出版社，２０１８.

（欄目編輯 李富強）

收稿日期：2024-10-05

基金項目：廣州市南沙區教育科學規劃2024年度一般課題“核心素養導向的初中物理ADDIE教學模型的實踐研究”（NSJYKY2024101）；廣州市教育科學規劃課題2025年青年教師專項課題“基于‘玩中思·研中學’的初中‘物理+’跨學科主題項目式學習實踐研究”（202419741）；廣州市黃埔區教育科學“十四五”規劃2022年面上一般課題“智慧教育視域下的初中物理力學實驗科學方法教育實踐研究”（2022097）。

作者簡介：梁國瑛（1992-），女，碩士研究生，主要從事中學物理教學研究。

*通信作者：陳東濱（1987-），男，中學一級教師，主要從事中學物理教學及研究。