指向深度学习的初中物理双师课堂的实践研究——以“新能源与可持续发展”为例

曾映智

（广东省深圳市第二实验学校，广东深圳 518003）

一、问题的提出

初中物理深度学习围绕具有挑战性的学习任务，开展以实验研究为主的多种学习活动，运用多种思维方式，解决综合复杂问题，促进低阶思维走向高阶思维，从而获得结构化的物理核心知识[1]。深度学习聚焦高阶能力的培养[2]，是落实和培育物理学科核心素养的重要教学手段。双师课堂是一种远程协作教学模式[3]，由线上线下教师协作完成，将优质教育资源有效整合。5G网络等多种现代技术支持下的双师课堂，实现教育教学中诸多要素的全新组合[4]，对促进物理深度学习提供了更多的可能和途径。本文以“新能源与可持续发展”为例，基于深度学习理论，建构了初中物理双师互动课堂教学模式，通过多种技术与教学的融合实践，以期对创新教育教学提供一些借鉴。

二、概念界定

（一）深度学习

深度学习是指在教师引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题，全身心积极参与，获得发展的有意义的学习过程。深度学习强调对旧知识与习得的新知识进行有效和精细化的深度加工，最终达到所学知识与情境建立联系并实现迁移的目的，从而有效发展学生的高阶思维能力。

（二）双师课堂

双师课堂是指在同一间教室由两位教师相互配合、任教，通过师生互动、师师互动等多种互动方式来创设良好的学习情境，激发学生的学习兴趣与积极性，以此来提高课堂教学效果。其中，两位教师可以是真人教师与AI教师组成，也可是两位专业的教师的组合。

三、研究现状

“双师课堂”教学模式的主旨是以信息技术促进教育均衡发展，其具体实施状况受到诸多的关注。金煜良在分析了“双师课堂”模式的基础上，从东莞教育的现状和需求探索了具有特色的“双师教学”模式[5]。张巧文阐述了“双师课堂”模式对乡村教师培训的价值，解读“双师教学”模式的操作流程并做了详细描述[6]。伊娟分析了“双师课堂”模式在某小学的应用现状，探讨了“双师教学”模式下农村教师专业发展面临的机遇与挑战，提出了“双师教学”模式下农村教师专业发展路径[7]。

综合来看，国内在“双师课堂”教学模式的研究还在起步阶段，且大多集中在高等教育、职业教育方向，主要强调对促进教育均衡发展的重要作用。但在基础教育领域“双师课堂”的研究相对较少，在促进学生深度学习方面的教学实践尤为少见。

四、指向深度学习的双师课堂教学模式

面向深度学习的双师教学模式流程图

双师课堂教学具有多种形式[8]，双师教学是指两位类似专业的教师在同一课堂中，根据教学任务的分配，相互配合的教学形式。上图为面向深度学习的初中物理双师教学的模式流程图。在课前环节，线下教师分享学生实际学习情况、教师教学水平等，两位教师基于学情与教学内容进行协同备课，并分配教学任务。课中环节是双师教学的“主战场”，两位教师根据先前的任务分配进行授课，以真实的物理情境激发学生的学习热情与兴趣，再将物理情境中包含的物理知识以问题、任务驱动学生进行合作探究，实验探究过程中，教师将问题层层推进，挖掘思维的深度，促成学生深度学习，最后学生展示自己探究的结果，并接受质疑和补充。课后环节两位教师的教学反思是必不可少的，研讨教学过程中的优点与不足，思考是否真地促进了学生的深度学习。

五、教学实践

对“新能源与可持续发展”课例教材上的教学内容进行分析，发现教材的编排虽然体现了新课标的理念，重视学生科学态度与责任的培养，但教材中对太阳能、核能的利用情况仅做简单的介绍。此外，链式反应、核电站发电原理均是学生较难理解与掌握的知识点。基于对教材的分析以及对学生情况的了解，教师对本章内容进行重新整合，增加太阳能、核能发电原理、核电站构造等拓展知识，并设计了相关的探究活动，促成新旧知识的融合与迁移应用，让学生在解决综合问题中习得高阶能力，达成初中物理深度学习。

针对本节课中核能部分关于链式反应、核电站发电原理核电站构造等知识点，均是学生较难理解与掌握，教材配套的素材也不足以支持教师做深入讲解等问题，本节课借助5G网络与全息技术的力量引入专业的核电研究者讲解这一部分的知识，运用指向深度学习的双师课堂教学模式，不仅可以极大激发学生的学习兴趣与热情，也能更好地突破教学难点。

（一）创设情境，引入新课

PPT展示常规汽车与新能源汽车的车牌，提出问题：这两种车牌有何区别？为什么鼓励使用新能源汽车？有何好处？

【设计意图】利用生活常见的场景，吸引学生兴趣，启发思考。

（二）拓展知识，启发思维

图文展示并讲解“能源危机”与环境污染，指出使用新能源势在必行，简介常规能源和新能源的区别。对新能源的利用，主要是指将各种新能源转化为电能。利用动态图片和模具拓展了水力发电、风力发电的原理。

利用三维教学素材，配合3D教学一体机和3D眼镜，给学生提供类似于观看3D电影感受的沉浸式学习环境，让学生身临其境体验和理解太阳能转化为电能的两种方式（光热发电和光伏发电）。

【设计意图】现行教材中对太阳能利用情况仅做简单介绍，对于现代人类利用太阳能产生电能的方法没有提及，针对这一不足，教师增加了太阳能转化为电能的两种方式（光热发电和光伏发电）的介绍。针对太阳能光热发电厂难以接触、半导体P-N节发光原理难以理解等问题，利用3D显示技术，给学生营造沉浸式学习环境，让学生身临其境体验和理解光热发厂的基本组成和P-N节发电原理。使得这一具有不小难度的学习任务，在技术赋能下，转化为可视化的场景。学生在沉浸式的学习环境中，经历了复杂且有一定难度的问题学习的过程，理解掌握学科概念，启发学科思维。

（三）问题驱动，合作探究

提供太阳能电池板、导线、小灯泡、开关等器材，连接电路，用太阳能电池板代替干电池驱动小灯泡工作。提出问题：①太阳能电池与干电池的区别；②太阳能电池输出电压及其影响因素；③输出电压超过小灯泡额定电压时，电路如何改进。

【设计意图】在此实验探究环节，教师发挥引导作用，运用问题链[9]，将问题层层推进，在反思和追问中，挖掘思维的深度。在实验探究中通过问题解决，形成能力，培育良好的科学态度与责任。此外，实验探究环节也是对前面所学电学知识的迁移应用，深度学习强调新旧知识的融合，面向实际问题的解决，逐步优化问题解决的策略。

（四）远程互动，启发思维

借助5G远程全息技术，将身在异地的核电研究者史老师“请”到课堂中，讲解①原子的构成与核能的产生—核裂变（链式反应）；②原子弹原理—不可控核裂变；③核电站的构造与发电原理；④我国核电站的分布以及核废料的处理等知识。

【设计意图】核能的来源、种类、核能发电原理、核电站的构造与运行等问题，现有的素材不足以支持教师对这些问题做深入地讲解，因此借助技术的力量，让专业的研究人员向学生普及关于核电知识，在这新颖的学习方式下，学生学习的热情非常高涨。兴趣是学习的基础，而激发学生的兴趣是促进深度学习的重要手段。同时，利用全息技术，将核裂变、核电站构造等难以理解的知识用可视化的方式呈现，助力学生抽象思维的形成和建构。另外，5G网络大带宽、低延时的特点[10]，让学生与教师几乎能实时“面对面”互动交流，及时解决学生的疑问，促进学生的思考。

（五）展示交流、培养责任

引导学生交流分享生活中节能减排的做法。

【设计意图】科学态度与责任是物理学科核心素养之一，通过交流分享节能小贴士，培养学生节能意识与社会责任。

六、教学效果

（一）技术赋能，提升课堂效率

在3D显示、5G全息等新技术的支持下，笔者将难以理解的物理概念、思维过程用可视化的方式呈现，突破了教学的难点，同时助力学生的抽象思维等高阶思维的培养与形成。另一方面，5G网络大带宽、低延时的特点，有效缓解了传统双师课堂中交互体验的问题，使得学生与线上教师的交流几乎是零延时的，快速有效解决学生的疑问。

（二）双师配合，促进深度学习

双师课堂不是两位教师在课堂上简单的组合叠加，而是在课前、课中、课后三个阶段双师之间精密的合作研讨、专业的智慧分工、高效的动态调整。双师课堂中双师的配合，发挥两位教师的优势，在物理知识的广度、深度做了较好的拓展，以问题驱动学生的学习，激发学生的求知欲，学生在自主合作探究过程中挖掘思维的深度，在问题解决过程中习得知识与能力。深度学习是一种有意义的学习方式，表现在学习过程中的主动性，而技术支持下的双师课堂，在教师引导下，学生的学习主动性和积极性高涨，在活动中提升学生的物理核心素养。

七、结语

提升学生的物理核心素养是物理教学的价值与目的，而深度学习是使核心素养落地的重要教学手段，新一代技术与教学的融合，为物理深度学习提供新的形式与途径。双师课堂中，线上线下教师优势互补，创设真实的物理情境，通过实验探究等活动，习得解决复杂问题的能力，促进高阶思维的形成，提升物理核心素养，为学生的发展打下坚实的基础。