深度學習視域下高中物理教學的特征分析與實踐路徑

摘要：深度學習作為教育領域中對優質教學方式的高度凝練，具有重大的理論價值與實踐意義。在高中物理教學的范疇中，實現深度學習對于提升學生的學科核心素養起著關鍵作用。教師應緊密圍繞物理深度學習的五個鮮明特征，探尋實現高中物理深度學習的有效路徑。推動學生高階思維的發展以及核心素養的全面提升。

關鍵詞：高中物理教學；深度學習；核心素養

深度學習有助于學生深度理解知識，構建完整知識體系，能培養學生批判性思維與創造性思維等高階思維，提升學生解決復雜問題及自主學習能力，使其更好地適應未來社會，培養終身學習素養與創新精神。深度學習存在五個特征：一是活動與體驗，二是聯想與結構，三是本質與變式，四是遷移與應用，五是價值與評價。這五個特征不僅是判斷深度學習是否得以實現的重要標志，更是促進教師與學生之間形成良性互動的關鍵依據。在高中物理教學中，教師應緊密圍繞物理深度學習的這五個鮮明特征，探尋實現深度學習的有效路徑。

一、活動與體驗

從理論視角來看，活動與體驗在深度學習中占據核心地位，這一特征強調學生通過親身參與各種活動，能夠更加深入地理解知識的形成與發展過程，進而實現知識的深度建構。在高中物理教學實踐中，教師應當精心優化課堂活動的設計，積極組織學生廣泛參與，使學生在活動中親身體驗知識的發現、發展過程。

物理先驅在探索規律的過程中，不斷地發現問題并加以解決。學生在課堂活動中，肯定不會像物理先驅一樣去重復一遍某種規律的發現過程，而是需要教師設計典型、簡約的活動方案，讓學生去體驗。例如，“電學之父”法拉第在探索磁如何生電時，用了多種方法進行嘗試，經歷了較長時間的研究，最終取得了成功。教師在設計教學活動時，應當簡練地設計這個探究過程。

設計怎樣的活動才能增強學生的體驗感呢？教師應注重學生多感官體驗的設計，除了視覺、聽覺，還要有觸覺體驗。例如，針對“如何讓學生感受到不同液體摩擦力的大小差別”這個問題，首先，教師可以引導學生聯想到用手觸摸粗糙程度不同的固體表面的體驗，進而思考如何體驗不同液體的摩擦力。接著，教師可以引導學生思考人體除了手之外還有什么器官會對液體有靈敏的體驗，有的學生會想到喝水時喉部的體驗。通過讓學生分別喝純凈水與果汁，體驗二者差別，從而得出果汁對喉部摩擦力較大的結論。這個設計因為有喉部體驗，學生的印象就會深刻。

感官體驗更多的是讓學生做實驗或者自制教具，如在教學反沖運動時，教師可指導學生制做水火箭或反沖車，讓學生在實踐中感受反沖運動的原理。在教學靜電性質時，教師可指導學生制做簡易靜電吸塵器，體驗靜電吸附能力。如果由于安全等原因，不能讓學生做實驗，那么，教師應盡可能做對學生演示有較大視覺吸引力的實驗。例如，在教學“圓周運動”時，教師可以把自行車搬上講臺，讓學生觀察自行車車輪的運動，理解圓周運動的特點。在教學“離心現象”時，教師可進行趣味演示，如在大可樂瓶上打上若干圓孔，然后把可樂瓶豎直固定在水平旋轉臺上，在瓶中放入濕毛巾，讓旋轉臺快速轉動后，可看到水滴從瓶上小孔做明顯的離心運動。

有些教學內容不便于現場進行演示實驗與學生實驗。比如，學生在操場上進行短跑比賽的起跑階段，可以體驗加速度的物理意義，但在教室無法直接進行。類似的還有建筑工地上打夯機的工作過程、汽車剎車過程、切割機切鋼材產生火星的現象等，教師可以把這些物理現象用視頻或圖片的形式帶入課堂，增強學生體驗。

除了注重學生感官體驗的設計，還要注重情感體驗的設計。在物理課堂上教師可以引入游戲、故事、魔術表演、現場角色表演、電影片段等情感體驗類活動。例如，在教學“自由落體運動”時，教師可以讓幾名學生扮演伽利略與其研究助手，表演伽利略研究自由落體運動的場景。在教學“力的合成與分解”時，教師可現場表演“一指斷鋼絲”的魔術；教學“機械能守恒”時，教師可以帶領學生做“單擺碰不到鼻子”的游戲。

通常一節課上，教師不能只設計一個問題，而是要設計一個問題鏈。問題鏈如同上山的階梯，每個問題就是一個臺階。問題鏈的設計要注意層次分明、梯度合理，單個問題要細小具體。以“摩擦力”教學設計的問題鏈為例，其涵蓋了摩擦力的定義、產生條件、分類、大小判斷、與其他力的關系以及在實際生活中的應用等方面。學生可以圍繞問題鏈閱讀課本、小組討論、展示交流，教師則應引導分析、總結提高。這樣的問題鏈設計能夠促使學生逐步深入地理解摩擦力的概念和規律，提升物理思維能力。

二、聯想與結構

“聯想與結構”是指將當前學習內容與以前的已有經驗相關聯，并實現結構化。認知心理學認為，人的學習是一個不斷建立新舊知識聯系的過程。在高中物理教學中，教師引導學生將當前學習的物理知識與以往的生活經驗和學習經驗相聯系，能夠幫助學生更好地理解和掌握新知識。同時，通過對知識的結構化處理，能夠提高學生的記憶效果和知識的提取能力。

例如，在學習“加速度”前，學生就有量值變化的多少與快慢的經驗認識，但理解不透徹。教師可引導學生回憶生活中的各種例子，如吃飯、行走、睡眠、穿衣、寫作業等速度的快慢，分析二者區別，強化學生對數值變化問題中多少與快慢的認識。教師再接入“加速度是描述物體速度變化快慢的物理量”，為學生后面學習做功多少與做功快慢、磁通量變化多少與磁通量變化快慢等概念教學打好基礎。

三、本質與變式

在高中物理教學中，教師要抓住所學知識的本質屬性，引導學生把握知識的內在聯系。教師可演示分析圍繞同一本質的不同變式，培養學生舉一反三、聞一知十的能力。物理學科有眾多模型，教師要開展一題多變、多題歸一、母題化現、一題多解、解法歸源的教學與研究。通過對物理模型的深入分析和變式教學，能夠幫助學生更好地理解物理知識的本質，提升學生的物理思維能力。

例如，2022年全國高考理綜乙卷第19題（如圖1），就是對等量同種點電荷或者說對等量異種點電荷的組合變形。如果教師在平時教學中注重變式問題的研究與教學，就可以助力學生訓練高階思維，提升試題分析能力。淺層次的變式，學生容易發現和理解；而物理模型的深度變形，教師則需要對大量習題匯總研究，歸類教學，進而指導學生認識模型變形的途徑和方法。

再如，2022年全國高考理綜乙卷第16題是對等時圓模型的深度變形（如圖2）。本題看似沒有提到時間，實際卻是等時圓模型的深度變形。等時圓的模型就是物體沿著圓的弦運動，化曲線運動為直線運動，把物體看成沿著弦到q的運動。這道題的分析，能夠讓學生深入理解等時圓模型的本質屬性和變形方法。

四、遷移與應用

學生能否把所學知識應用到別的情境中是驗證教學效果的重要手段，也是學習的重要目的之一。在高中物理教學中，教師要設計遷移與應用性問題，引導學生將所學的物理知識應用到實際生活中，提升學生的知識遷移能力和問題解決能力。

例如，教師講授用試探電荷檢驗電場中不同位置電場強度時，很多學生對這部分內容不理解。于是，教師先提出風場強度，用樹葉檢驗不同位置風力大小和方向，再提出用樹林檢驗風場強度是否可行的問題。學生討論得出樹林會干擾風場強度，從而認識到檢驗電場強度的試探電荷應該體積盡可能小、帶電量盡可能小。

五、價值與評價

“價值與評價”應貫穿教學的各個階段和環節。在高中物理教學中，教師要引導學生對知識及知識發現、發展的過程進行價值判斷與評價。通過價值與評價的教學，能夠培養學生的批判性思維能力和科學精神，幫助學生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀。

例如，在對伽利略研究落體運動的評價中，伽利略研究自由落體運動由斜面上的物體運動規律推廣到自由落體運動的規律，教師要引導學生認識到這種推理過程的不嚴謹之處。通過對伽利略研究方法的評價，讓學生明白科學研究需要嚴謹的邏輯和實驗驗證的方法的重要性。在對亞里士多德的評價中，對于亞里士多德多次犯錯誤的情況，教師要引導學生對亞里士多德進行全面評價，認識到亞里士多德犯錯誤的原因主要是方法不正確，從而讓學生明白學習物理不能憑直覺，要進行嚴謹的實驗。在對牛頓與卡文迪許的評價中，牛頓發現萬有引力定律但未能給出引力常量，卡文迪許解決了這個問題。教師要引導學生分析原因，認識到術業有專攻。通過對牛頓和卡文迪許的評價，學生能夠明白科學研究是一個不斷發展和完善的過程。

總之，在高中物理教學中，教師要創設生動的教學情境，組織“學為中心”的課堂活動，努力提高教學的有效性、便捷性、趣味性，促進學生物理核心素養的提高。

參考文獻：

［1］趙波，趙柳，李春密.基于深度學習促進核心素養發展的物理作業設計［J］.物理教師，2023（11）.

［2］陳小明，張景璟.基于深度學習的高中物理習題教學探索：以“萬有引力與宇宙航行”為例［J］.物理之友，2024（7）.

（責任編輯：楊強）