指向深度學習的高中物理教學策略

萬忠義

【摘要】深度學習是近年來在教學中十分流行的一種描述學生學習能力的專業名詞，并逐漸成為衡量學生綜合素養水平的一個重要標桿，是否會深度學習、是否能做到深度學習對于學生的發展來說至關重要.作為高中階段的重要學科，物理教學對學生深度學習能力的培育也有至關重要的作用，如何指向深度學習開展高中物理教學已經成為物理教學中一個非常重要的問題.

【關鍵詞】深度學習；高中物理；教學策略

高中階段是學生結束初等教育并向高等教育邁進的過渡階段，能否在高中階段養成深度學習的能力、良好的學習習慣以及學習態度在很大程度上制約著學生在接下來的學習和社會生活中能否占據優勢.物理是一門對學生思維邏輯能力、分析能力等具有較大挑戰的學科，知識之間的關聯性也較強，學習遷移能力對于學生學習高中物理的意義重大.本文將圍繞深度學習以及指向深度學習的高中物理教學策略展開探討.

1 深度學習概述

深度學習是由美國國家理事會所概括出的一個專業概念，其本質就是學習的遷移，即學習者能夠對自己所學的知識進行遷移，或者說將在一個情景中所學習到的內容應用到另一個情景中，實現靈活應用知識解決問題.實際上，對于學生來說，間接學習是學生認識世界的主要方式，即通過教師傳授的知識經驗認識世界，在短時間內以高效率實現知識的增長.但是隨著社會的不斷發展，科學技術的演進要求未來的工作者有更高的轉化知識、創新知識、實踐知識的能力，因此人才培養的要求越來越高，這也就意味著深度學習對于學生能力以及素質培育的必要性越來越凸顯.從縱向來看，深度學習是學生學習力以及解決問題能力逐漸提高的過程.淺層學習的學生著眼于知識記憶，中層學習的學生著眼于知識理解，而深層學習的學生著眼于知識的應用與遷移.因此，當代教育應當認識到深度學習的價值，并在教學中引導學生形成深度學習的習慣和能力，發展學生的學習力，促進學生未來適應社會生活的能力和素養的發展.

2 指向深度學習的高中物理教學策略

2.1 趣化物理教學，提升學習興趣

興趣是支持學生深度學習最好的動力，要在教學中引導學生學會深度學習，就要首先培養學生的學習興趣，讓學生對物理學習產生積極性，進而為接下來的改變奠定基礎.因此，教師要學會改變傳統單一的物理教學，嘗試將物理課堂趣味化，激發學生的學習欲望，培養物理學習興趣.

例如 以“自由落體”一課為例，本課主要介紹了自由落體運動的規律以及自由落體加速度.物理上用比較難理解的專業名詞“自由落體”來形容常規物體只在重力作用下發生的初速度為零的運動，雖然這個名詞看起來比較難理解，但實際上學生在日常生活中已經接觸過許多自由落體的實例.因此，教師在教學過程中可以充分利用生活實例對“自由落體”進行補充說明，例如熟透的水果掉落地面、雨滴墜落地面、橡皮擦不小心掉在地板上等，以此拉近物理和學生生活之間的距離.其次，教師還可以帶領學生操作自由落體實驗，通過在無風天氣從同一高度同時放下不同質量重物的方式驗證自由落體中下落時間相同的特點.如學生可以選擇在無安全隱患的空地處從二樓同時放下一塊黑板擦和一個鉛筆盒，然后由兩名學生對物體落到地面的時間進行計時，多次試驗取平均值后對比兩個物體的平均落地時間的差距，感受自由落體運動的奇妙之處，打破學生印象中越重的物體下落時間越短的錯誤觀點.

2.2 實施啟發教學，訓練學生思維

深度學習指的是學生能夠實現知識的遷移應用，而學習遷移的實現建立在學生思維能力的基礎上.因此教學需要在訓練學生深度學習能力的同時訓練學生的思維能力，為學習遷移的實現奠定基礎，而啟發式教學是訓練學生思維的一種非常有效的教學手段.

例如 以“摩擦力”一課為例，本課主要介紹了摩擦力的定義、產生條件以及兩種不同類型的摩擦力，其中摩擦力產生條件中的相對運動或相對運動趨勢以及兩種不同類型的摩擦力是學生理解的重難點.在分析摩擦力產生條件時，教師可以用兩個黑板擦摩擦做示范.首先，教師可以先把兩個黑板擦靜止疊放在課桌上，并拋出“兩個靜止疊放在一起的黑板擦之間有摩擦力嗎？”問題，以此引導學生將注意力轉移到“靜止”這一重點上，引出摩擦力產生條件中“接觸面有相對運動或相對運動趨勢”.其次，教師可以拿起兩個黑板擦，將兩個黑板擦分離開并做相對運動，引導學生思考兩個沒有接觸但是存在相對運動的黑板擦之間是否存在摩擦力，進而引出“接觸面之間存在彈力”這一條件.接下來，教師可以假設兩個黑板擦的接觸面是絕對光滑的，然后引導學生思考是否會有摩擦力產生，進而引出條件中的“接觸面粗糙”.最后，教師可以將三個條件結合起來，引導學生思考“如果只滿足三個條件中的任意兩個或一個，摩擦力是否能夠出現？”，以此讓學生總結出摩擦力的產生條件缺一不可.這種一邊示范、一邊提問的方式不僅能夠將學生的注意力集中在教師的示范過程中，又能引導學生的思維前進，實現思維能力的鍛煉和逐步提升.

2.3 注意前后銜接，學會順向遷移

根據遷移的方向進行劃分，學習遷移可以分為順向遷移和逆向遷移兩種類型.所謂順向遷移，即先前學習的知識經驗對后來學習的知識經驗的影響，在物理學科中主要體現為已經學過的內容對尚未學習的內容的影響，既包括知識層面的影響，也包括經驗層面的影響.

例如 以“力的合成”一課為例，本課主要介紹了力的平行四邊形定則，引導學生運用平行四邊形定則求解合力并學會力的合成作圖.力的合成一般涉及兩到三個力，且平行四邊形定則只適用于共點力.在學習本節課之前，學生已經學習了重力、彈力和摩擦力，因此教師教學也可以圍繞這三種力展開.首先，教師可以假設存在一個正在粗糙面上勻速直線運動的物體，然后引導學生對這個物體進行力的分析，并以作圖的方式畫出這個物體所受的重力、彈力、摩擦力.接下來，教師可以引入分力和合力的概念，結合學生在高中數學中已經學到三角函數相關知識講解平行四邊形定則中根據分力求合力以及根據合力求解分力的方法.如當兩個力在同一方向時，合力F=F1+F2，當兩個力互成角度時，合力F=F21+F22+2F1F2cosα（α為F1和F2之間的夾角），在上述公式中，學生已經學習過cosα的計算和各個分力的分析，教師要做的就是在教學中通過引導學生復習和應用的方式將前面學習過的內容整合到新知識中，向學生傳輸一種利用已有知識理解新知識、解決新問題的意識，以此培養學生的學習遷移意識.

2.4 整合學科內容，學會逆向遷移

除了順向遷移之外，逆向遷移對于學生深度學習能力的養成來說也至關重要.所謂逆向遷移，即學生后來學習的知識經驗對先前學習所產生的影響.通常情況下，學生所學知識的難度和邏輯是遞進的，后來學習的知識在理解難度和邏輯層次上都要高于先前所學知識，學會逆向遷移能夠很好地幫助學生利用后來學習的知識進一步理解先前所學習的內容.

例如 以“運動的合成與分解”一課為例，本課主要從分運動和合運動的角度以平行四邊形定則對位移和速度進行分解，引導學生理解運動的獨立性，培養學生的模型建構能力.由于物體是在受力情況下產生運動的，所以教師在教學過程中除了要基于平行四邊形定則從位移分解和速度分解的角度分析運動的合成與分解外，還要引導學生對運動物體的受力情況進行分析.例如一個正在下坡斜面上做勻速直線運動的物體速度方向平行于斜面向下，且可以參照受力情況分解為豎直方向的分速度和垂直于斜面向上的分速度.從受力角度看，該物體會受到三個力的作用，即豎直向下的重力G、斜面提供的垂直于斜面向上的支持力FN以及平行于斜面向上的摩擦力Ff，且重力和支持力的合力與摩擦力大小相等、方向相反，使得物體在斜面上的運動加速度a = 0，即速度保持不變.由此可見，物體的運動、位移分解實際與受力分解是有一定關聯性的，物體之所以表現為勻速下滑，正是由其受力均衡所決定的.通過將運動分解與受力分解聯系起來，學生對于受力分析的理解就更加清楚明白了，而這也就是逆向遷移有助于深度學習的意義.

2.5 掌握學習策略，學會如何學習

對于學生來說，深度學習也就意味著學生能夠對所學知識有清晰透徹的理解和把握，能夠將前后所學知識串聯起來，基于自我認知形成清晰的知識框架.如果沒有掌握一定的學習方法和策略，學生很難達到這種層次的學習.因此，教師在教學過程中要引導學生掌握正確的學習策略，學會如何學習.

例如 以“牛頓第一定律”一課為例，本課主要介紹了牛頓第一定律的主要內容，引入了對慣性的理解.在授課過程中，教師可以結合實驗進行教學.首先，教師可以搭建一個斜面，斜面最底端與平面平滑連接，并在斜面上標記一點.第一次實驗不做任何處理，將小車從標記點釋放，記錄小車在平面上滑行的距離，第二次和第三次實驗依次在平面上鋪上棉麻布和玻璃，并依次記錄滑行距離.通過實驗，學生可以得知平面越光滑、阻力越小，小車滑行的距離越遠.接下來，教師可以進一步進行提問，引導學生思考如果平面是絕對光滑時小車的運動狀態以及將小車被放置在粗糙平面時的運動狀態，以此將學生的思維引到牛頓第一定律的內容上.基于之前所學過的知識，學生能夠分析得出小車在上述兩種情景中會分別保持勻速直線運動和靜止狀態.接下來，教師繼續提問，如果想讓情景二的小車開始運動應當如何操作，繼而引出“物體運動狀態的改變需要施加外力”這一點.這種方法既能夠向學生傳輸一種在實踐中學習的思想，也能夠培養學生善于思考、敢于批判的能力和態度，助力深度學習能力的養成.

2.6 注重概括總結，助力學習遷移

深度學習的本質就是學習的遷移，學習的遷移建立在學生系統的知識儲備基礎之上，只有足夠系統扎實的知識儲備，學習遷移才有發生的可能.因此，教師在教學過程中要引導學生學會概括總結，培養學生構建知識體系的習慣和意識.

首先，教師要為學生做好榜樣，在課堂教學中做好總結，即做好課堂小結.

例如 以“超重與失重”一課為例，本課主要介紹了超重和失重這兩種比較特殊的物體運動狀態.在課堂結束時，教師可以從受力分析、合力方向、速度方向、加速度方向等層面進行總結，以表格的形式完成課堂總結.

其次，教師要引導學生學會學習教材目錄，通過目錄構建知識體系.

例如 必修一可以分為四章，依次為“運動基本概念”、“勻變速直線運動規律研究”、“相互作用”、“牛頓運動定律”，每一章在大概念的基礎上分設小概念，依次分為不同課時，而這實際上就是知識體系.除此之外，教師要帶領學生對以往的知識進行回顧，在學習新知識中回顧舊知識，將前后知識串聯起來，構建完整知識體系.

3 結語

綜上所述，從教師、教學方法、學生學習等角度采取有效策略都可以為培養學生深度學習能力助力.究其本質來看，深度學習實際上就是學生真正融入學習、學會學習后的表現，而讓學生學會學習是一個需要教師和學生共同付出努力的長期的過程.只有真正在教學中了解學生的具體情況、了解學生學習需要、了解學生未來參與社會生活的需要，教師才能真正選取出適合學生的教學策略，學生的深度學習能力才能真正得到提升.

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