深度学习理论下的高中物理课堂重构

许文文

摘   要：深度学习是培养学生核心素养的重要手段。以“曲线运动”为案例，阐述了基于深度学习理念的具体课堂教学策略，从教学目标、知识框架、教学活动、知识运用四个角度渗透深度学习理论的研究成果，旨在剖析深度学习对于教学实验的指导意义，便于深度学习在教学实践中更好地落地生根。

关键词：深度学习;曲线运动;教学实践

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2020）11-0013-4

深度学习是对新课改中培养学生核心素养的积极响应，在教育领域的深度学习是一种基于理解与迁移的学习方式，是指学习者能够批判性地学习心得思想和事实，并将它们融入原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有知识迁移到新的情境中，作出决策和解决问题[1]。近几年，关于深度学习的研究是教育研究最热点、最活跃的话题之一，众多专家学者都对其进行了大量的理论和实践研究。实际教学中，越来越多的一线教师也认识到深度学习理念对于教学方式变革的重要性。本文是在深度学习相关理论研究指导下，以人教版物理必修二的“曲线运动”为例，探索如何在教学中高质量、高效率地开展深度学习。

1    确立高阶思维发展的教学目标，引导学生深度理解

教学目标是教育者对教学活动所要达到的结果的预设，是对学习者发展的预期，引领着教学活动的发展方向[2]。从最早的“双基”到“三维目标”，再到现在的“核心素养”，目标越来越全面，越来越内化，越来越强调培养有独立思维、有创新观点、有批判能力的新时代学生。这对教学目标提出了更高要求，即要以高阶思维的发展为暗线贯穿课堂教学。据此，制定的教学目标如下：

（1）知道什么是曲线运动。

（2）通过实验归纳曲线运动中瞬时速度的方向，能在曲线运动的轨迹图中画出各点的速度方向;会对运动性质进行评价。

（3）通过实验归纳做曲线运动的条件，掌握速度和合外力方向与曲线弯曲情况的关系，会分析物体的受力对物体运动的影响。

（4）能将物理知识迁移，运用所学知识解决生活中的问题。

本节课的教学目标旨在学生能够灵活运用并迁移所学知识，不仅注重学生对于基础知识的掌握，更为后面结合受力情况分析运动性质的学习做铺垫，让学生逐步掌握分析和评价的能力。

2    架构模块化知识，丰富学生的认知结构

学生在日常学习过程中接触的学科较多，内容繁杂，缺乏自主构建知识体系的能力和经验，易将知识碎片化。而深度学习强调的是在教师的引导下，学生根据自身的经验，对学习内容进行深度加工，实现知识生成和认知建构的过程。要引导学生从物理知识入手，以深度学习为手段和方法，最终完成模块化的知识体系建构。

本节课以运动学的研究切入，从直线运动到曲线运动，初步搭建运动学的框架，打破之前仅限于直线运动的片面了解，让学生对物体的运动有结构化的认识，如图1。

教学片段一：曲线运动的引入部分。

幾种运动对比，总结区别。用滴定管中水流在引力的影响下轨迹由直线变为曲线的实验现象让学生更真切地感受曲线运动。

【问题1】用什么物理量来描述曲线运动？（对比直线运动的描述）

【问题2】 飞机飞行中的一段轨迹，如图2，从O点运动到A点，位移怎么表示？O点到B点，位移怎么表示？O点到C点，位移怎么表示？曲线运动中的位移与直线运动中的位移有何不同？

曲线运动是生活中常见的运动形式，将其与学生已经掌握的直线运动对比学习，让学生观察二者的异同点，鼓励学生自主生成曲线运动的研究方法。奥苏贝尔提出“有意义学习”，实质就是将新知识与已有知识建立起非人为的和实质性的联系。让学生从已有知识出发，生长出新的知识，在知识的联系和结构中扩展，建构出运动的知识体系。这样，在学生的理解中知识就不再是一个个分割的知识点，而是在结构中的填充和扩展，有助于学生对知识的理解、记忆和迁移。

3    突出实验和学生活动，促进学生深度体验

在教学过程中，教师要在课堂上充分激发学生的主体性、能动性和发展性。实验与学生活动可以更好地把课堂还给学生，促进学生深度体验、走向深度学习。在活动中，学生的思维可以得到发散，学生有更强的课堂参与感，更能发挥学生的主观能动性，给学生更多的发展空间。

教学片段二：曲线运动速度方向。

【实验1：砂轮】 器材：砂轮、钢条。

现象：钢条与砂轮接触处火花沿切线方向射出（图3）。

结论1：如果是圆的轨迹，速度的方向是沿着切线方向的。

质疑1：是否对所有曲线运动都成立呢？

【实验2：曲形管道】 器材：倾斜轨道，水写纸，墨水，裹布的小钢球，可拆卸曲形轨道。

现象：小球两次都沿轨道的切线射出（图4）。

结论2：一般曲线运动的速度方向也是沿着切线方向的。

质疑2：你真的知道什么是切线吗？

【理论探究】 Geogebra软件动画演示（图5）。

数学上的割线对应了物理上的平均速度，切线就对应的是瞬时速度。

结论3：曲线运动某点速度的方向就是该点的切线方向。

【深入研究】 根据结论3，画出飞行轨迹上A、B、C三点的速度（图6），观察速度变化情况。

结论4：曲线运动一定是变速运动。

砂轮给学生强烈的感官刺激，让学生对圆周运动的速度方向有非常直观的认识。那一般曲线呢？设问的同时，挑起学生探究的兴趣。因为学生在数学基础上只学习了圆周的切线，未学习一般曲线的切线方向，通过自制道具的实验演示和连环质疑，调动了学生的参与感和探究感，激发他们对于知识的渴求。最后，又通过对速度的深入研究，总结出曲线运动一定是变速运动的结论。

教学片段三：曲线运动的条件（见表1）。

通过学生活动，发散学生思维，让学生在活动中探索物体做曲线运动的条件，促使高阶思维目标的达成。在深入研究中，从力的作用效果知道合力可以分解到垂直于速度和沿着速度这两个方向，迁移了学生在学习力的分解时对力的处理方法。

这两个部分是本节课的重难点，均以实验为突破口，实现学生的高参与、高探究、高思维，充分体现学生学习的挑战性、体验性和迁移性。实验中创设问题引导、任务驱动学習，使学生思维活动由外在转为内在，自主思考，以主人翁的身份走进课堂、走入教学。通过学生个体和环境的交互，让知识在学生头脑中生长出来，并在实践中促进知识、能力、情感、价值观的深度融合。

4     创构促进深度学习的真实情境，引导学生积极体验

深度学习要求学生在理解知识后，还要能够对知识进行迁移，能在不同的情境中运用知识解决具体问题。情境认知理论认为，学习的终极目标是要将自己置于知识产生的特定情境中，通过积极参与具体情境中的社会实践来获取知识、建构意义并解决问题。物理学是一门实用学科，与生活紧密相关，知识的情境化是学习的目的，更是激发学生兴趣的关键点。

教学片段四：设计自行车挡板。

【生活情境】 下雨天，小朋友骑着没有挡板的自行车会出现什么现象？水是怎么溅起来的？

【演示实验】 利用陀螺、水写纸、水，当陀螺旋转时在边缘滴水，水滴瞬间加速然后被甩出，陀螺旋转就类似于自行车车轮。

【问题解决】 设计一个经济实用的挡板。

本片段让学生将生活中的情境抽象为物理模型，运用所学知识解释生活中的现象，解决生活中的问题，感受生活与物理的联系。教师要认识到真实情境在物理教学中的重要性，物理来源于生活，服务于生活，在知识的联系（下转第31页）（上接第15页）和迁移中，融合物理与生活，让学生真正感受到物理的魅力，领会学习物理的乐趣。在解决生活问题中，实现能力的提升，才是深度学习的价值所在。

5    结  语

本节课从课前设计到课堂实施始终围绕着深度学习的理念展开，从高阶思维的教学目标出发，把握新旧知识的联系，建构系统的知识体系，让学生在实验和生活实例中学习并运用知识，实现深度学习。本文仅是深度学习融入课堂实践的一个案例，而深度学习是一个很宽泛、很深层的上层理论，对其开展的有效性和可操作性还需要在后续教学和研究工作中进一步探讨。

参考文献：

[1]崔友兴.基于核心素养培育的深度学习[J].课程·教材·教法，2019，39（2）：66-71.

[2]张诗雅.深度学习中的价值观培养：理念、模式与实践[J].课程·教材·教法，2017，37（2）：67-73.

[3]安富海.促进深度学习的课堂教学策略研究[J].课程·教材·教法，2014，34（11）：57-62.

[4]吴敏，刘霁华.促进深度学习的课堂教学构建[J].物理教学，2019，41（11）：18-20，17.

（栏目编辑    赵保钢）