初中物理深度学习：从理解到发生

黄网官

摘要：初中物理深度学习应当是这样一种学习——在学习动机的驱动下，学生广泛而有效地激活先前经验，进而进行主动、高效的建构，以生成新的认识，并且能够顺利地用物理语言描述这些认识，以形成物理知识，最终将这些知识有效地运用于问题解决。初中物理深度学习的发生，至少需要这样五个条件：一是学生积极的学习动机;二是先前经验的有效激活;三是学生主动的建构活动;四是物理语言的运用;五是问题解决。深度学习的实施面临评价方式、教学习惯、学习惰性等方面的挑战。

关键词：初中物理深度学习学科核心素养能量

深度学习诞生于人工智能领域，被誉为“人工智能研究中最令人兴奋、最具开拓性的研究成果”。教育界之所以关注深度学习，是因为人们发现学生的学习与机器的学习存在诸多相似之处，对后者的研究成果可以作用于前者，这一点颇类似于将人脑比作电脑之后产生了“信息加工理论”的情形。对于一线教师而言，关注深度学习有三个基本要点：一是理解深度学习;二是让深度学习发生;三是了解深度学习面临的挑战。本文试以初中物理学科教学为例，略谈浅见。

一、对初中物理深度学习的理解

（一）关于深度学习的认知

在人工智能领域，深度学习被理解为：通过模仿人脑的思考方式，建立类似于人脑的神经网络，来实现对数据的分析;按照人的思维做出相关解释，形成人们易于理解的图像、文字或者声音。这样的理解中，“深度”体现在信息输入之后能够“按照人的思维做出解释”上。而迁移到教学领域，深度学习则被强调为“一种丰富学生精神生命的学习，是学生自觉而自为的建构意义的学习”。艾根（K.Egan）认为，只有在充分广度、充分深度、充分关联度上发生的学习，才是有深度的学习。

综合以上观点，结合学习发生的基本心理机制，笔者认为，初中物理深度学习应当是这样一种学习——在学习动机的驱动下，学生广泛而有效地激活先前经验，进而进行主动、高效的建构，以生成新的认识，并且能够顺利地用物理语言描述这些认识，以形成物理知识，最终将这些知识有效地运用于问题解决。

这样的界定，既满足传统学习理解中的想学（学习动机）、会学（学习策略）、学好（结果高效）、学以致用（能力迁移）等要素，同时也满足物理学科核心素养培育的需要。当前，深度学习被普遍认为是实现学科核心素养落地的重要方式。将深度学习与物理学科核心素养对应起来可以发现：在学习情境中激活哪些先前经验，很大程度上取决于学生的物理观念，反过来，先前经验被激活的过程，就是一个物理观念培养的过程;在主动建构、生成认识以及问题解决的过程中，科学思维是主要的影响因素，同时这个过程也就存在着丰富的科学思维的培养时机;实验探究作为一种学习方式，主要存在于主动建构的过程中;而科学态度与责任则更多地存在于问题解决的过程中。

当然，这样的对应还是显得有些笼统，找到这种对应关系也不意味着在实际教学过程中，就要对完整的教学过程进行“肢解”，以凸显学科核心素养的存在。在笔者看来，学科核心素养落地的过程，更多地应当是一种自然成长的过程，过于主观甚至刻意，其结果很有可能与教学初衷背道而驰。这个道理与把科学探究作为教学内容是一样的：当把一个完整的科学探究过程分解为若干个环节时，就意味着科学探究已经成为指令式的、机械式的操作，被矮化、教条化了。

（二）关于深度学习的误解

误解一：深度学习就是有难度的学习。

当前初中物理教学存在的一大问题是：每一个新的物理知识教学结束后，教师总喜欢将最新的、最具挑战性的问题（常常是中考题）呈现在学生的面前，美其名曰“增加课堂的深度”。这实际上是将难度误解为深度。大量实践表明，难度过大对于学生学习的伤害是非常大的，而只有在“最近发展区”内的难度，才能满足深度学习的需要，从而保证深度学习的发生。

误解二：深度学习就是环节多的学习。

课程改革过程中，曾提出“丰富知识发生过程”的观点。这是对“轻学习过程，重应用过程”的矫正，于是一个知识的生成过程包括多个学习环节就成为一种趋势。但这并不意味着学习环节多就能保证学习的深度。实际上，学习过程过多地“曲径通幽”会适得其反，会让学生失去学习兴趣，弱化探究动机。

误解三：深度学习就是“综合性”的学习。

理解深度学习的时候，教师难免会将自己头脑中的诸多理念综合起来，去为深度学习润色。这种正常的心理，会让深度学习在教师个体心中高度个性化，最终演变的结果就是又变成了“筐理论”——什么都可以往里装。诚然，深度学习具有一定的包容性，但以深度思维、高效建构为核心的深度学习，注定不是“筐”。实际学习与运用的时候，要注意其理论边界。

二、初中物理深度学习的发生

基于上述理解，初中物理深度学习的发生，至少需要这样五个条件：一是学生积极的学習动机;二是先前经验的有效激活;三是学生主动的建构活动;四是物理语言的运用;五是问题解决。站在教学的角度，如何让这些条件同时得到满足呢？下面，以“能量”概念的教学为例加以说明。

初中物理中，“能量”概念的重要性并不是很明显，教学设计常从动能、势能及两者的相互转化开始，并向电能等其他形式的能量拓展。正因为如此，学生对能量的认识，往往只停留在概念记忆水平。如果将目光延伸至高中物理，或者从物理学中能量的地位来看，初中物理“能量”概念的教学似乎不应当如此被淡化。那么，能否让学生在机械能知识的教学中经历深度学习的过程，以帮助学生形成基于能量视角分析问题的能力呢？这里，以“能量”知识体系中的第一个知识点“动能”为例，分教学设计与现场、教学总结与反思两部分进行阐述：

（一）教学设计与现场

1.创设情境，激发探究动机。

情境内容包括：（1）把吹足气的气球向学生反冲，看哪个学生能够接到;（2）用准备好的砖块做出随机扔出的样子，看哪个学生能够接到。

教学现场：情境（1）中，学生在气球飞的过程中抢着接;情境（2）中，学生看到老师扔砖头的姿势之后下意识地躲。

2.问题驱动，激活先前经验。

师为什么面对两种情境，你们会有不同的反应？

生砖头打人疼，而气球不会有事。

师为什么会有不同的作用效果呢？

生因为砖头重而气球轻。

师砖头重，但拿在我手上却没有对我造成伤害，这又是为什么？

生因为砖头在你手上是不动的。

……

3.现象解释，促进有效建构。

引导学生比较并总结：一个原本静止的砖头具有了速度之后，就多了让我们害怕的东西。

师气球很轻，它具有了速度之后，我们也没有感觉到害怕，是不是因为它没有我们刚才所说的“让我们害怕的东西”？

生是的，没有。

生不是的，也有。

师你能举个例子吗？

生静止的子弹可以“玩弄于股掌之间”，但飞行的子弹则能洞穿钢板。

“让我们害怕的东西”这个表达很接地气，而几乎所有学生此时都想用这样的话来表达自己的认识，于是笔者就将“害怕的东西”先作为课堂上过渡的一个语言。这一思路与德国教材中“能量携带者”的理解非常接近，对于初中生理解能量而言，有着高度的适切性。

4.运用物理语言，概括认识。

概括以上形成的认识：一个物体由静止变成运动，如果物体质量很大，那运动起来，就会让人害怕;即使物体质量不大，如果运动的速度很大，也会让人害怕。

教学现场：师生一起将生活语言向物理语言转换。“很重”是“质量很大”的意思，“运动起来”则是“有一定的速度”的意思。那“感觉到害怕”的是什么呢？此处要和学生厘清：害怕的不是砖头，而是砖头有了速度之后多出来的那个东西。明确了这一点之后，再从做功的角度让学生认识到这个让人“害怕”的东西，其实就是砖头做功的本领——物理学中将物体“做功的本领”称为“能量”。

通过上述过程，学生已经意识到了动能的大小与物体的质量以及运动的速度有关，因此，在利用控制变量法设计实验进行探究的时候，已经不存在思维障碍了，故此处不再赘述。

5.问题解决，形成能量视角。

提出问题：你觉得生活中的哪些现象可以用能量知识来解释？

教学现场：学生的答案集中在与“运动”相关的例子上，教师可引导学生从“能够做功”的角度进行思考，结果学生很容易向物体被举高、物体发生形变等方向切换——后面学生运用“动能”概念建构过程中形成的思路去建构“势能”概念，实际上就是“动能”概念建构过程中形成的探究能力的迁移。

（二）教学总结与反思

从教学关系的角度来看，学生进入情境以后，思维就锁定在物体有无能量的比较上，注意力的集中，保证了思维加工对象的明确。教师有意义的讲授帮助学生进行抽丝剥茧式的分析与探究，直到最后得出“能量”概念并运用它解决问题，尤其是动能及其大小影响因素的探究方法迁移到势能的探究过程中，体现了师生之间教学关系的和谐。

从学习心理的角度来看，生活实例的引入、比较方法的运用，都能够保证学生对“能量”知识的注意，这是学生进入深度学习状态的心理前提;学生对实例的分析实际上是动作表征或图形表征，形成的“能量”知识则是符号表征，这样的顺序保证了学生对知识表征方式的运用是高效的。

从深度学习的角度来看，以上教学设计符合此前深度学习的界定：学生对生活对象（气球、砖头）的思维加工，体现了“从生活走向物理”的理念，保证了思维的“广度”;学生对比较、分析、综合、转换等逻辑方法，物理学习方法的运用，保证了思维的“深度”;学生对“能量”知识的应用（即用能量知识解释生活实例），以及将探究动能所用的方法向势能迁移，保证了思维的“关联度”。此过程中，学生的思维是深入的，建构是高效的，从而也就实现了真正的深度学习。

三、初中物理深度学习的挑战

目前，深度学习更多地停留在理论层面，实践中的探究也多是在原有教学的基础上，将触角伸向深度学习的理论世界，并尝试向前走上一两步。总结课程改革中的经验，前瞻深度学习的实践，应当说面临挑战是必然的。

（一）来自当前评价方式的挑战

深度学习“不敌”浅层学习的可能性并非不存在，实际上还相当大。作为教学结果，深度学习在当前的量化评价（考试）中未必会占优势，尤其是初中物理教学的评价方式，相当一部分是识记性的，很多具有思维含量的题目也可以通过模式化的训练让学生掌握诸多应试技巧。因而，深度学习所生成的应试能力是否优于传统的教学方式，还有待观察。

（二）来自教师教学习惯的挑战

应试导向的物理教学已经让绝大多数教师形成了一套得心应手的教学习惯，这个习惯对应着“试题研究指引日常教学”的“教”的模式，从而也就决定了学生物理学习的“知识学习加习题训练”的“学”的模式。教师的教学习惯加上应试模式的运用，容易让师生形成较强的路径依赖，这对深度学习的制约是非常大的。

（三）来自学生学习惰性的挑战

类似于学生看起来对实验感兴趣，但是走到实验室后却顾左右而言他的情形，深度学习由于要保证注意力高度集中，突破原有的思维局限，对零散的知识进行整体建构，所以要对原有的学习模式进行突破。观察发现，“学优生”常因为有一套行之有效的学习（应试）方法而不愿意寻求突破，“中等生”或“学困生”本身就存在学习方法上的缺陷，更加不愿意在深度学习中付出努力。

面对深度学习面临的挑战，笔者以为合理的取向是：选择合适的知识，实施深度学习，以给学生留下深刻的印象，从而为深入学习的推广播下种子。譬如“能量”概念，在物理知識体系中具有重要地位，同时是高中物理教学的重要基础。借助于深度学习的思路，设计并实施能够让学生体验深度学习的过程，学生就能够在这样的过程中对“能量”概念形成深刻的认识，对物理学习方法及其运用有更加深刻的体会，深度学习的方式就有可能因此而落地生根。

综上所述，深度学习从理解到发生，需要建立理论上的基本理解，需要在实践中积极探究，需要结合实践进行反思，如此才能在初中物理教学中茁壮成长，进而为核心素养落地提供保障。

参考文献：

[1] 何静.人类学习与深度学习：当人脑遇上人工智能[J].西南民族大学学报（人文社科版），2017（12）.

[2] 钱旭升.论深度学习的发生机制[J].课程·教材·教法，2018（9）.

[3] Kieran Egan.Learning in depth：A simple innovation that can transform schooling[Z].London，Ontario：The Althouse Press，2010.

[4] 裴光勇，陈佑清.知识发生过程教学的内涵和价值[J].中国教育学刊，2001（1）.