基于深度学习的高中物理课堂构建探析

唐桂平(江苏省淮安市洪泽湖高级中学 223100)

《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》明确将科学思维与科学探究能力作为物理学科核心素养的组成内容,这意味着物理教学要进行深层次的学习探究与拓展。为提供更具挑战性和实践性的学习体验,教学中需要创设真实情境,将物理知识融入现实世界,让学生能在实践中应用所学。同时,教师在课堂中扮演重要角色,通过有效引导和指导,激发学生主动性和参与度,使学生在学习过程中成为真正的知识探索者。

一、进行深度学习的课堂背景: 创设真实情境

深度学习要基于真实情境,给学生提供一个贴近实际、具有实践性的学习环境。这种背景下的教学方法能激发学生的主动性和参与度,培养他们在真实场景中应用物理知识解决问题的能力,从而加深对知识的理解和内化。传统的课堂教学往往局限于理论知识的讲授和计算题的练习,学生很难将所学知识与实际生活联系起来。创设真实情境能将物理知识与现实世界相联结,使学生能够在真实情境中进行学习和应用。创设情境需要将物理知识融入学生日常生活和实际场景中,使其在实践中应用所学。通过引入真实的生活事件或物理项目,学生能更好地理解物理概念和原理,并将其应用到实际问题的解决中。

以人教版高中物理必修一“自由落体运动”为例,教师可以提出一个学习挑战,让学生设计一个保护装置,保护一个鸡蛋从一定高度自由落下时不破碎。这个项目创设了真实情境,模拟了现实生活中可能会遇到的问题。学生需要运用所学物理知识,包括自由落体的运动规律、速度和加速度的计算等,来设计一个有效的保护装置。他们需要考虑装置的结构、材料的选择、缓冲措施等因素,以减小鸡蛋落地时的冲击力,从而保护鸡蛋不破碎。通过这个项目,学生不仅能够将“自由落体运动”中的理论知识应用到实际中,还能培养他们的实验设计能力和解决问题能力。他们需要进行实验、收集数据、进行数据分析和结论推断,不断改进和优化设计。这样的教学情境能将学生从传统课堂学习中解放出来,在实际问题中发挥自己的思考和创造能力。

二、进行深度学习的基础: 教师有效引导与学生高度投入

在基于深度学习的高中物理课堂构建中,教师的有效引导和学生的高度投入是两个关键要素。一方面,教师的有效引导是实现深度学习的基础。教师在课堂中扮演着重要角色,不仅是知识传授者,更应成为学生的学习指导者和启发者。教师应该采用启发式教学方法,通过提出问题、引导思考、激发好奇心等方式,引导学生主动思考和探索,促进他们的自主学习和深度思考。另一方面,学生的高度投入是实现深度学习的重要保证。学生应当积极参与课堂活动,对学习内容进行主动提问、思辨和探索,也要积极与同学进行合作、讨论和交流,互相启发和促进,共同构建知识的共同体。

以学习人教版高中物理必修一“摩擦力”为例,可以引导学生通过探究的方式来理解和应用摩擦力的概念和原理。首先,可以提出一个问题,如何减小或增大物体的摩擦力? 激发学生思考和探索欲望,使他们主动参与到学习中。然后,组织学生进行小组合作,共同设计实验来解决这个问题。在这个过程中,教师通过提问、讨论和解释,引导学生理解摩擦力的概念和原理,并指导他们在实验中进行操作和观察。学生通过实验和观察,收集大量数据后,需要进行数据分析和结论推断,与小组成员讨论交流,分享实验过程和结果,互相启发和促进。这种深度学习的过程,不仅提高了学生对摩擦力的理解和掌握程度,更培养了学生的批判性思维、创新意识和科学素养。

三、构建基于深度学习的课堂共同体

1.愿景引导:凝聚个体与群体的期待

在高中物理课堂中,教师需要明确并传达积极而具有挑战性的愿景。可以是鼓励学生充分发展自己的思维能力、培养创新意识,或者是激励学生将所学物理知识应用于解决实际问题,促进社会进步。通过愿景引导,向学生传递对物理学的热爱和追求,让学生认识到学习物理的重要性和意义。这种愿景引导,不仅仅是教师的期待,也是学生个体和整个学习群体的期待。教师可以与学生一起探讨和制定学习目标,并将其与愿景相连接。通过与学生的互动和合作,了解学生的兴趣和需求,进一步调整和精化课程愿景。教师还可以鼓励学生在实践中发现自己的潜力和兴趣,让他们对学习物理保持持续的动力和激情。

以人教版高中物理必修三“串联电路与并联电路”为例,可以向学生展示电路在现实生活中的广泛应用,如电子设备、电动车辆、太阳能发电等。通过这些实际应用的例子,激发学生对电路的兴趣,并引导学生思考如何运用所学电路知识解决实际问题,促进社会进步。与学生一起制订学习目标,如探索如何设计一个节能、高效的电路系统,以应对能源危机和环境污染等挑战。教师可以引导学生思考和讨论,让他们了解到学习电路知识的重要性,以及将所学应用于实际问题的潜力。这样的愿景引导能够推动学生学习动力和自主学习,促进深度学习实现。

2.氛围营造:打破学生的心理围墙

创造积极、包容和鼓励的学习氛围,有助于激发学生学习动力,使他们更加积极主动地参与深度学习。在课堂上,教师应该传递一种尊重和关怀的态度,让学生感受到他们的存在和重要性。教师可以倾听学生声音,关注他们的需求和兴趣,并积极回应和支持他们的学习。还可以鼓励学生表达自己观点和想法,给予肯定和鼓励,打破学生内心困惑和顾虑,建立起师生之间的信任关系。与此同时,也要创造积极、包容的学习环境,让学生感受到学习的乐趣和成就感。教师可以通过组织互动活动、小组合作和讨论等方式,促进学生之间的互动和合作。这种互动可以促使学生之间的交流和思想碰撞,拓宽他们的视野,打破个人心理围墙。也可以鼓励学生分享学习心得和经验,让他们相互学习和借鉴,形成学习共同体。

例如,在“串联电路与并联电路”讨论电路概念时,教师可以邀请学生分享自己对电路的理解或实际应用经验,通过肯定和鼓励,激发学生对物理学习的兴趣和自信心。其次还提供一系列的电路实验,让学生以小组形式设计、搭建和测试电路,通过互相交流和合作,共同解决实际问题。接下来,再鼓励学生展示自己的电路设计、实验结果或解决问题的思路,从而启发其他同学。教师可以提供机会让学生进行展示、分享或小组讨论,从而促进学生之间的学习交流和合作。这种学生间的分享和互相学习打破了学生个人心理围墙,激发了他们对学习的主动性和深度思考。

3.情境创设:升级学习的进阶

创设具体问题的情境,有助于提升学生的学习体验和深度思考,使学生在实际情境中应用物理知识,从而实现学习应用的进阶。在课堂上,教师在情境创设中可以充分利用多种教学工具和资源,以丰富学生的学习体验和深度思考。比如,可以通过使用模型、实验设备或计算机模拟软件等教学工具,让学生亲自进行实际操作和观察,从而深入理解物理现象和原理。通过实践,学生能够亲身体验物理规律的实际效果,增强对知识的直观认知。教师还可以引入来自真实世界的数据和案例,让学生进行数据分析、解释和实证研究,从而进一步深化对物理概念和知识的理解。这种情境创设可以激发学生的实践能力、创新思维和问题解决能力,提高他们的学习效果和成就感。

例如,在探索“串联与并联电路”实验时,教师可以引入计算机模拟软件,让学生通过虚拟实验探索电路。使用计算机模拟软件,学生可以自由地调整电路参数,观察电流、电压和功率的变化,并进行数据分析。例如,使用虚拟实验室软件模拟不同电阻值和电源电压下串联电路和并联电路的特性,并通过数据的收集和分析来验证电路规律。这样的虚拟实验可以帮助学生更深入地理解电路原理,并培养他们的实验设计和数据分析能力。这样的情境教学策略,可以使教学从演示进阶到动手操作的直接学习,提高学生的学习效果和成就感,促进他们学习主动性和深度思考。

4.变式训练:促进知识的迁移运用

变式训练强调知识的灵活迁移和运用,旨在培养学生解决复杂问题的能力,帮助他们建立与现实世界的联系,将学习迁移到实际生活应用上,从而提高学习的深度和效果。在变式训练中,可以设计不同形式和难度的问题,要求学生在不同的情境中应用所学的物理知识进行解决。这种训练形式不仅考查学生对基本概念和原理的理解,更重要的是培养学生将所学知识灵活应用到不同情况的能力。也可以设计开放性、多样化的学习任务,让学生自主选择自己感兴趣的物理问题进行深入研究,并运用所学知识进行实验、模拟或数据分析,最终呈现自己的研究成果。这样的变式训练可以激发学生的探索精神和创造力,培养他们的自主学习和独立思考的能力。

例如,“串联电路与并联电路”这节课,教师可以设计一个问题,要求学生分析一个复杂的串并联电路,其中包含多个电阻和电源。学生需要运用所学的串并联电路规则,计算电路中各元件的电流和电压,解决电路问题,如等效电阻、功率计算或电路稳定性分析等。同时,对不同能力的学生要采取个性化的训练方法,根据学生水平与兴趣,设计多层次的学习任务,如简单的串并联电路设计、电路问题的探寻与优化、电路的应用场景或电路的故障排除等。通过这样的变式训练,学生不仅巩固了对串并联电路的理解,还培养了将所学知识应用到复杂情境中的能力,进一步培养了创新思维和自主学习素养,为其未来学习与职业发展奠定坚实基础。