指向深度学习的高中物理教学方式探讨①

(江苏省太仓高级中学,江苏 苏州 215411)

1 深度学习的内涵

深度学习被视为达成核心素养培养目标的必由之路，兼具理念和策略的双重属性，国内外学者对其内涵进行了深入的研究。有学者指出：深度学习是一种基于理解的学习，是学生积极主动地、批判性地学习新的知识和思想，并将它们融入原有的认知结构中，且能将已有的知识迁移到新的情境中的学习。也有学者认为：深度学习是在教师引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习。

深度学习强调学习者认知、情感、态度的高投入性、学习过程的沉浸性，不仅要了解和记忆事实性的知识，还要在此基础上体验知识发生的过程。强调学习者能够在众多知识与思想间建立关联，把握学科的核心思想、意义与本质。

2 指向深度学习的高中物理教学方式的变革

教学方式涉及教师的教育哲学、理念和价值取向，反映着教师的教学伦理准则和教学思想境界，教学方式的变革关键在于教学理念的落实，要突破传统的教学思维定势，以开放的视野、超越知识传授的理念设计课程教学，实现从专注“教”到助力“学”的战略转变，促进协同学习意义上的教学关系的建构。

指向深度学习的高中物理教学方式的变革需要学生沉浸式投入，整合传统与现代、加大学的成分，创设真实情境，让学生具身体验，课堂从封闭走向开放，增加学生自我反思的时间和机会。

3 指向深度学习的高中物理教学方式变革的策略

基于上述认识，指向深度学习的高中物理教学方式变革的策略可以从宏观、中观和微观三个层面予以着力。在宏观层面营造和谐平等的课堂文化，整合传统经验与现代技术；在中观层面创设具身体验的问题情境，设计有挑战性的学习任务；在微观层面利用问题驱动沉浸式投入，引导学生批判的自我反思。

3.1 营造和谐平等的课堂文化

和谐平等的课堂文化是一种凝聚人心的“引力场”，学生置身于这种文化氛围中，会处于愉悦、振奋和团结的状态，师生和生生间相互影响、共同进步。教师和学生是一种平等、共享和合作的关系，教师作为平等中的首席，维护着课堂的平等性、民主性，引导学生全身心参与到课堂的对话、倾听、协商、合作中，尊重每位学生的话语权。营造和谐平等的课堂文化是深度学习得以扎根的土壤，课堂文化的形成是教师用心经营和维护的结果，教师和学生拥有共同的愿景。

3.2 整合传统经验与现代教育技术

传统的经验是前辈们经过检验并行之有效的教学观念或策略，有重要的指导意义和价值。在现在信息技术飞速发展的背景下，一些传统的经验需要改变或整合，这样可以更好地帮助学生把握问题本质，建构知识的意义。

案例1：在“电容器的电容”教学中，借助DIS(数字化实验系统)进行研究，帮助学生深度理解电容器电容的内涵。

在传统实验教学中，笔者利用自制的电容充、放电实物线路板(如图1)，连接电源、电流表和电压表，通过投影，利用单刀双掷开关实现电容器的充、放电，让学生观察电流表和电压表指针的偏转情况。实验时需要引导学生观察：指针由于惯性，实验中会左右晃动。但是刚开始指针是静止的，根据动力学知识，起始阶段指针的偏转方向就是它实际的摆动方向。

在整合了DIS的实验中，研究电容器容纳的电荷量Q和两极板电势差U间的定量关系，需要借助DIS的电流传感器和电压传感器进行实验。

图1

图2

表1

设计意图：借助作图法得出电容器的i-t图像，通过定量探究得到实验数据，促进学生深度理解电容的物理意义。

3.3 创设亲身体验的问题情境

基于对身心二元论的批判和反思，引发了将主体身体体验引入认知过程的身心一元论的第二代认知科学——亲身认知理论的诞生。亲身认知理论强调心智、理性能力有赖于身体的生理、神经结构及活动体验，知识的获得、能力的提升根植于人的身体以及身体与世界的相互作用中。

案例2：在“电表的改装”的教学中，在学习了电流表和电压表的改装原理后，展示电流表和电压表的正面，引导学生尝试画它们的内部电路图，在学生画好后，老师打开电流表和电压表的后盖，给学生观看内部实际线路(如图3、图4)，让学生对实际线路进行分析并与自己画的电路图进行比较。

图3

图4

设计意图：通过学生的亲自动手作图、观察和分析，理解电表改装的原理。

3.4 设计有挑战性的学习任务

有挑战性的学习任务需要学生经过一定程度的努力才能达到，也就是学习任务要落在学生的“最近发展区”内。挑战性学习任务是深度学习的催化剂，学生在任务解决的过程中习得知识及内在逻辑，发展自己的“认知网络”，培养学生的科学思维能力。

案例3：在“电感和电容对交变电流的影响”教学中，可以设置如下两个挑战性的学习任务。

任务1.如图5所示，试分析电容器的作用，电容值应大一些还是小一些？

图5

任务2.让学生设计包括低音和高音的双声道扬声器电路。结合学生设计，给出参考设计出如图6所示的电路图。

图6

设计意图：任务1为任务2做铺垫，让学生综合应用所学知识解决有挑战性的实际问题。

3.5 利用问题驱动沉浸式高投入学习

深度学习的发生离不开学生持续性的高投入，课堂上设置有效的问题是促进学生沉浸式、高投入学习的有效途径，利用有梯度的问题帮助学生跨越认知的鸿沟，并增加学习的深度。问题的设置要有充分的广度、深度和关联度，以激发学生深度思考的欲望。

案例4：在“电动势”教学中，可以设置问题串，促进学生沉浸式学习，结合图7，理解非静电力的作用和电源内部的能量转化。

图7

问题1：在电源外部电子怎样移动？

问题2：在电源内部电子怎样移动？

问题3：电源内部的电场方向如何？

问题4：电源内部的电子受到电场力的方向如何？做什么功？

问题5：是什么力克服电场力做功？这个力做正功还是做负功？

问题6：在非静电力做功过程中，能量是如何转化的？

设计意图：非静电力是一个抽象、难理解的概念，用以上有梯度的问题驱动学生从它的作用效果出发认识其本质。

3.6 引导学生进行批判性自我反思

批判性思维、创造性思维和复杂问题解决能力等高阶思维能力的发展是深度学习的标志，引导学生对知识学习的过程和结果进行反思，追寻知识背后所蕴含的思想与方法、情感与态度、意义与价值，获得复杂问题的创造性解决方案，以提升其综合能力。

案例5：在“电阻定律”教学中，在实验探究得出金属丝的电阻与其长度成正比、与其横截面积成反比的关系后，引导学生进行批判性自我反思。

师：通过理论分析，能不能得到金属丝的电阻与其长度成正比这一结论？

生1：可以。金属丝长度加倍，相当于两个相同的电阻串联，电阻也加倍，与长度成正比。

师：非常好，金属丝的电阻与其横截面积成反比的关系又怎样得到呢？

生2：金属丝横截面积加倍，相当于两个相同的电阻并联，电阻变为原来的一半，与横截面积成反比。

设计意图：实现实验探究和理论探究相结合，进行灵活的迁移应用，对实验探究的结果通过理论分析，进行批判性反思，促进知识的融会贯通。

指向深度学习的高中物理教学方式变革倡导亲身体验、实际问题解决等以“学”为中心的教学行为，通过教与学方式的深度变革，教师从知识的拥有者与传递者变为学生知识创生和多维意义构建的引领者与合作者，有效引导学生从被动的信息加工者变为主动的实际

问题解决者，帮助学生突破核心知识，建构核心概念，发展高阶思维，促进深度学习。