基于深度學習理論的初中物理教學設計初探

張亞玲　王從戎

摘要：在知識的學習過程中，我們不僅是將知識信息機械地存儲在大腦中，更重要的是在需要的情境下，培養能夠自動提取有效知識信息解決實際問題的能力。深度學習就是一種高水平的認知加工方式，可以讓學生在獲取知識的過程中深度交互，使其學習能力得以提升。因此，本文以初中物理《運動的相對性》一課的課堂教學設計為例，探討基于深度學習理論下的初中物理課堂教學有效實施的策略。

關鍵詞：深度學習初中物理教學設計運動的相對性

一、引言

深度學習的概念，來自對知識的深度理解，而不僅僅是對知識機械地記憶和簡單運用。此概念最早是由馬頓和賽爾喬基于布魯姆認知目標分類理論的基礎，在分析學生進行課文閱讀時表現出的不同學習取向而提出來的，是用來描述學生學習效益的術語。后來，比格斯進一步對比描述了深度學習與淺表學習的行為特點：深度學習旨在理解闡述、批判思考，從而將不同的概念進行聯結與整合;淺表學習一般運用記憶與復述的策略。

“深度學習”概念已經深入到學習生活的方方面面，關于深度學習的實證研究也逐步成熟，相關的教學實踐成果不斷涌現，但如何實施深度學習的教學策略、如何進行教學評價等問題也隨之出現。在國內深度學習的概念首次出現于上海師范大學黎加厚教授在2005年發表的《促進學生深度學習》文章中。黎教授認為，深度學習首先要求學習者在理解的基礎上積極、批判地學習新思想和新知識，并將其與現有的認知結構整合，與許多思想聯系起來，將現有知識轉移到新情境中，再做出決策并解決問題。在這之后，國內也開展了一系列針對深度學習概念的相關學術研究。但在實際教學過程中，對于深度學習這一理念的應用并形成相應的教學策略以及對學生的學業加以評價這些方面的研究還很少。因此，筆者以蘇教版八年級上冊第五章第四節《運動的相對性》為例，結合深度學習的理論，進行了教學設計并予以實施。

二、基于深度學習的《運動的相對性》教學設計

（一）教材分析

《運動的相對性》這節內容選自于蘇教版八年級物理上冊第五章《物體的運動》第四節。首先，此版本教材的內容設計不再局限于依托邏輯線索而展開的對學科知識的探索與教學，而是充分結合初中生的認知特點，明晰從具體到抽象、從特殊到一般的認知過程。此外，不同于其他版本將“機械運動的定義、運動的相對性”作為切入點，該版本中的知識結構編排是把學生熟悉的運動場景作為課題背景，以此引出探究課題，并從學生擅長的“長度、時間測量及運動快慢的比較”入手，再回到知識點本身，讓學生充分認知并深入理解“世界是運動的、運動是相對的、運動的物體具有能量”等目標知識點。其次，從教學目標實現的角度來看，課程標準中明確要求學生應該掌握如何用科學的語言來描述物體的運動與靜止，理解參照物的概念以及選擇參照物的方法。最后，科學地解釋運動與靜止的相對性。在筆者看來，本節課內容的重點在于理解機械運動的概念，而難點在于理解運動的相對性并將其應用到對實際生活案例的科學解釋中。

（二）教學設計

在實際教學過程中，為突出重點、突破難點，筆者設計了以下“三個環節、五個活動”在課堂流程中有序展開。

1.環節1——提出問題“如何去描述物體的運動”

從浩瀚的宇宙星海到生活中的萬千事物，再到微小的細胞微粒，學生通過大量的實例舉證，證明一切物體都在運動，運動是絕對的。那在一個運動的世界中，我們呢？從而引出學會描述運動的必要性。

2.環節2——設計活動“如何判斷物體是運動還是靜止”

筆者認為，讓學生理解“位置的改變”是掌握科學描述運動概念的前提，為此我設計了如下兩個課堂學生活動。

活動一：請兩位同學站在教室前面，其俯視圖可簡化如圖1（a）所示。先是在其他同學閉眼的情況下A同學站著不動，B同學遠離A同學如圖1（b）所示。請同學判斷B同學是否運動了及判斷依據是什么。通過前后對比可知B同學相對于之前距離發生了改變，所以說B同學運動了。

活動二：再讓其他同學閉眼，A同學站著不動，B同學在保證到A同學距離不變的情況下從A同學的右方轉移到A同學的前方如圖1（c）所示。請同學判斷B同學是否運動了及判斷依據是什么。通過前后對比可知B相對于之前方向發生了改變，所以說B同學運動了。

圖1在這里我們用位置這個科學術語來概括距離和方向，通過這兩種情況的對比、歸納，可以讓學生深刻理解物理學中機械運動的判定依據就在于研究對象相對于參照物的位置是否發生改變。這樣一來，看似簡單的物理概念——機械運動，學生就在此概念基礎上進入了深度學習，實現了知識內容上更深層次的理解。

3.環節3——設計活動“如何理解運動與靜止是相對的”

環節1為我們指出：一切物體都在運動，運動是絕對的。正因為如此，我們所描述的運動與靜止都是相對于某個參照物來說的，這個概念對于學生來說理解起來相對簡單，但是在實際生活中如何運用或解釋該概念對學生來說就比較困難了。筆者在這里又設計了三個活動來依次提高問題的難度。

活動三：觀看視頻并思考，在空中高速飛行的加受油機為什么能夠實現空中加油呢？活動中，學生通過視頻可以很快得知，如果研究對象與參照物是同向同速，那么研究對象相對于參照物就是靜止的。在實際教學中，學生還拓展聯系到了4×100米接力賽中，要想接力棒能夠順利交接，那么交接棒的兩位運動員在交接過程中必須要保持相對靜止。

活動四：提供的器材有紅旗和風扇，你能用哪些方法實現紅旗向右飄揚？

活動中學生最終給出了兩種方案：一種方案是紅旗固定在桌面不動，風扇向右吹風;另一種方案是不用風扇，在無風環境中讓紅旗快速向左運動，兩種方案均實現了紅旗向右飄。歸納概括它們的共同點：以旗桿為參照物，空氣（風）都在向右運動，所以紅旗向右飄。在此基礎上，給出飛機風洞模型，通過觀看風洞中的飛機起飛過程，直接解答了為什么固定在風洞中的飛機能在空中快速飛行的疑惑。通過這樣一個環節的設計，把原來較為抽象、不易理解的風洞實驗轉化為可觀測、可設計的學生實驗，增強了學生的主觀感受和體驗。在建立新知識與現有知識關系的基礎上，通過與同學的協作學習，收獲知識，學以致用。

活動五：觀看視頻并思考，復興號列車與和諧號列車“飆車”過程中，分別以復興號、和諧號為參照物，和諧號、復興號的運動情況該如何描述？

在前面兩個活動的鋪墊下，活動五中呈現的是兩個同向卻不同速運動的列車，通過設疑解答，學生很快就能拓展出課本插圖上展示的“游云西行而謂月之東馳”，其本意在于體現運動是相對的這一思想。

結合課本中的“想想議議”環節，教師利用插圖向同學們展示了這樣一個情景：小華坐在高速行駛的列車里，當他看到對面列車駛過時卻感覺自己在后退，請同學們解釋這兩列火車可能的運行情況和做出判斷的原因。該問題的判斷對八年級的學生來說是具有挑戰性的，但是有活動四奠定了基礎，五種可能的運動情況很快就被學生們羅列出來了。對于初中生來說，這便是深度學習的意義，目標在于培養學生的核心能力，更重要的是學生在經過這一系列的學習活動后，能力和思維層次方面有了很大的提高。

結語

筆者在本節教學設計中注重的不僅僅是要學生深度理解機械運動的概念以及對運動相對性的描述，更體現了物理課標中“注意學科間的聯系與滲透”的課程理念，在學習過程中學會將數學中的坐標系與位置的概念有機結合，這樣獲得的不僅僅是單純的學科物理知識，更重要的是獲取了研究問題的方法。總的來說，在實際課堂環節的實施中，學生積極參與課堂、反應敏銳，達到了預期教學目標，即學習能力的不斷提升。

參考文獻：

[1]MARTON F，SAJLO R.On qualitative differences in learning outcome as a function of the learner`s conception of the task[J].British Journal of the Educational Psychology，1976，46（2）.

[2]何玲，黎加厚.促進學生深度學習[J].計算機教與學，2005（5）.

[3]陳衛春.物理八年級下冊教師教學用書[M].南京：江蘇鳳凰科學技術出版社，2013（142）.

責任編輯：唐丹丹