指向深度學習的高中物理單元教學路徑研究

【摘要】深度學習是學生主動參與并獲得高階思維能力發展的理想學習狀態，對于提升學生的學習效率和質量具有重要意義.本文簡要論述深度學習的內涵與基本特征，分析指向深度學習的高中物理單元教學的重要意義，重點以實際教學案例為支撐，從確立單元主題、創設單元情境、組織學習活動、實行過程評價四大方面闡述指向深度學習的高中物理單元教學路徑，旨在為有效實施高中物理單元教學提供思路和方法.

【關鍵詞】 深度學習；高中物理；單元教學

隨著高中物理課程改革的持續深入，深度學習成為高中物理教師關注的焦點.深度學習是以促進學生高階思維能力發展為目標，以深度思維為本質的理想型學習狀態和現代化教學理念.與淺層學習相比，深度學習下學習者充分發揮自身主體作用，依靠穩定、持續且強烈的內在動因主動投入到學習活動當中，以自我理解和意義探索為目標將零散的知識點系統化，提高自身的認知水平并在學科領域、現實生活當中遷移運用所學的知識.深度學習和單元教學具有一致性的目標，重在培養學生的學科核心素養，并且遵循學生的認知規律，符合學生的思維發展特點.鑒于此，高中物理教師需要以深度學習理念為指導，積極探索高中物理單元教學新路徑，提高物理單元教學水平.

1 深度學習的內涵與基本特征

深度學習符合學生認知規律，注重培養學生高階思維能力和綜合素質，以學生為學習活動的主體，通過創設真實的情境以引領學生理解基礎知識，領悟學科思想方法并運用知識以解決實際問題的學習方式、學習狀態.深度學習的基本特征主要體現在五大方面：（1）聯想與結構：以原有知識為基礎，調動已有的知識經驗來參與當下的學習，實現學科知識與已有經驗的相互轉化，依靠關聯能力和系統化思維從整體上建立知識結構，在知識結構中各個知識點之間相互支撐、相互說明，具有極強的邏輯關系和內在聯系，從而以關聯性的知識點來解釋生活、自然現象；（2）活動與體驗：判斷教學是否發生的依據為學生是否有主動的觀察、思考、表達、實踐操作等活動.深度學習以活動為主線，由淺入深、由易到難、由認知到應用的系列化活動共同構成深度學習的運行機制，并且在有效的活動中伴隨著學生的情感、審美、溝通等多重體驗，從而使學生通過有目的的活動來掌握知識；（3）本質與變式：深度學習建立在學生原有知識和經驗的基礎之上，依靠順應—同化的思維屬性，學生在深度學習中通過深度加工處理具有典型意義的學習材料以把握學科本質，經過與學科內容的深度交互以演化出更多的變式；（4）遷移與創造：在把握學科本質的前提下，將所學知識、學科觀念和思想方法等遷移到陌生情境中，將學習內容外化為解決問題過程中的思維品質、行動能力；⑤價值與評判：由學生評判知識與學科的應用價值、審美價值或文化價值，評判自己的學習過程、學習行為與學習結果，以批判性思維審視學習優劣勢并加以改進[1].

2 指向深度學習的高中物理單元教學的重要價值

2.1 轉變學生學習方式的重要基礎

深度學習是源于人工智能領域的概念.信息智能時代的到來使得人們的生活、工作和學習環境發生了深刻的變革，也對教育領域產生了巨大的沖擊.原本機械性、被動式的學習方式已經無法滿足學生的發展需要，不利于學生的終身發展以及未來更好地適應社會.深度學習是符合信息智能時代特點，以高階思維能力為支撐的學習活動、學習狀態.深度學習視域下，高中物理單元教學可以實現對物理課程內容的結構化設計，根據高中生的認知規律及其終身發展需要來確立以核心素養為導向的單元目標體系，通過創設情境、組織活動等方式支持學生批判、反思、創新等高階思維活動，引領學生由淺層學習逐漸走向深度學習，并主動解決物理學科領域、相關領域和現實生活中的問題，對于轉變學生的學習方式具有重要價值.

2.2 培育學科核心素養的重要條件

學科核心素養從學科課程的學習結果出發，清晰描述了學生通過學習物理課程所需要具備的，能夠實現終身發展，適應復雜社會環境的品質、能力和素質.在傳統的物理單元教學模式下，學生對物理知識簡單性記憶和應用，未能把握物理學科本質，在頭腦中建立整體化的知識體系，在面對復雜的問題情境時學生往往會感覺力不從心，并且缺乏創新精神和創新能力.而指向深度學習的物理單元教學更加關注學生的主動學習和意義建構，將學習的主動權、選擇權適當地交給學生，讓學生不再一味地接受教師所傳遞、呈現的現有知識，而是通過實驗，合作探究，觀察等多種方式來建構知識體系，在反思中重構學習行為并調適自己的學習過程與方法，綜合發展學生的思維品質、科學探究能力、物理觀念，有助于培養學生的物理學科核心素養[2].

3 指向深度學習的高中物理單元教學的有效路徑

3.1 確立單元主題，布置學習任務

深度學習的聯想與結構特征決定了學生的學習內容為結構化內容，這就需要教師深入細致地研究教材，找準物理學科核心觀念，掌握物理學科的本質屬性以及物理教育的一般規律.在此基礎上統籌規劃、整體設計單元教學，著眼于物理學科的基本思想和基本方法以明確單元主題.同時，在課前做好學情分析和前測，分析并掌握影響學生深度學習的智力因素與非智力因素，了解學生的深度學習需要，緊密圍繞單元主題布置單元學習任務，促使學生在完成任務的過程中由淺入深地抵達物理學科本質.

例如 在“運動的描述”單元教學中，結合單元內容和核心素養培養目標確立單元主題—描述物體在運動中存在的時間和位置變化兩類問題.該主題涉及到物理學研究的基本方法，初步開啟學生的科學思維活動并培養學生的物理觀念和科學態度.結合學生學習情況布置單元學習任務：（1）觀察生活、自然中物體的運動，分析實例以了解質點的含義，領悟質點模型在物理學研究中的意義，將特定情境中的物體抽象為質點并用不同的參考系來描述物體的運動；（2）理解并掌握時間，位移，速度的定義，實驗測量時間和位移，平均速度與瞬時速度；（3）探究位移—時間圖象，速度—時間圖象的繪制方法，從速度—時間圖象中計算加速度；（4）回顧學習過程，總結描述物體運動的方法[3].

3.2 創設單元情境，串聯單元知識

單元情境是單元教學要素之一，可以在物理學科和生活、自然、社會、科技等多個方面建立聯系，促使學生在情境分析與體驗中理解單元主題并找準學習目標.深度學習視域下，教師所創設的情境既需要契合單元主題，符合高中生的認知規律，又需要激活學生的知識背景，以情境串聯單元內容，讓單元內容呈現出知識點相互支撐、相互說明的特點，引導學生結合原有知識或生活經驗來探究性學習新知識，促進學生深度加工典型學習材料，掌握物理學科本質.

例如 在“運動的描述”單元教學中，在布置單元學習任務后課件出示列車行進視頻，列車內與列車外分別有兩人在討論列車的運動狀態.以多媒體情境吸引學生的關注，并由情境引出本單元所需解決的關鍵問題—如何描述物體的運動.學生結合自己的生活經驗和已有知識提出猜想：描述物體的運動方向，運動快慢，進一步引出時間、位移、速度三大物理量的概念，將單元重要知識點串聯成有機整體.在單元情境的帶動下，學生明確學習目標，由被動接受物理概念轉變為從自身猜想出發探究和建構物理概念，開啟學生的高階思維活動.

3.3 組織學習活動，完成學習任務

3.3.1 實驗探究，建構知識體系

指向深度學習的物理單元教學以活動為主線，關注學生在觀察、實驗、思維等多種活動中的多重體驗，這種體驗既包含學生個體在全神貫注中的內在體驗，也包含學生在師生、生生互動中的情感、思維、溝通體驗.所以教師要突出學生在單元學習中的主體地位，積極開展實驗探究活動，采用小組實驗的方式為學生之間的交流互動創造有利條件，促進學生在合作探究、實驗操作中建構知識體系.

例如 “運動與描述”單元涉及兩大實驗，即利用打點計時器測量位移、時間；利用多種方法測量平均速度與瞬時速度.后一個實驗建立在前一個實驗的基礎之上，所以可以將前一個實驗設計為驗證型實驗活動，借助微課介紹打點計時器的使用方法和注意事項，呈現實驗流程圖和操作方法，學生以小組為單位并結合微課內容進行實驗，用表格記錄時間與位移，并繪制位移—時間圖象；將后一個實驗設計為探究型實驗活動，引導學生回顧第一個實驗的實驗流程、實驗方法，以小組為單位自主選擇打點計時器，實驗室用位移傳感器測速裝置等測量儀器和實驗材料，合作設計實驗方案，記錄實驗數據并計算瞬時速度、平均速度，小組對比測量結果并分析測量誤差，通過更換測量儀器、改進實驗流程等方式減小誤差，培養學生的實驗優化和創新意識.上述實驗活動符合深度學習的基本特征，幫助學生建立時間、位移、速度以及用圖象描述物體運動的知識體系[4].

3.3.2 內化遷移，感悟實踐價值

遷移與運用是深度學習的基本特征之一.當學生通過實驗建構知識體系后，接下來的教學重點便是促進學生吸收內化所學內容，運用所學的知識來解釋生活現象或科技原理.為此，教師要深入挖掘單元教學資源，延伸單元情境，為學生提供更加豐富的學習材料，鼓勵學生表達自己的想法.

例如 在“運動的描述”單元教學中，課件出示倒車雷達超聲波測速器的基本結構、基本原理.車輛在A點時，用t1表示超聲波由發射器傳播到障礙物的時間，用t3表示反射超聲波由障礙物傳播到接收器所用的時間；用s1表示A點與傳感器之間的距離；當車輛到達B點時，用t2表示超聲波由發射器傳播到障礙物的時間，用t4反射超聲波由障礙物傳播到接收器所用的時間，用s2表示B點到傳感器之間的距離，用v0表示空氣中聲音的傳播速度.請學生計算出車輛由A點到B點的平均速度.解決上述實際問題需要學生運用到時間、位移、速度、平均速度、瞬時速度等知識，可以鍛煉學生的思維能力、解題能力，并且讓學生感受到物理學科的應用價值，培養學生的科學態度和責任感.

3.4 實行過程評價，促進反思重構

指向深度學習的高中物理單元教學中，評價是重要的一環.教師需要將評價嵌入到學生的單元學習過程中，當學生完成一項學習任務后及時進行評價總結，在檢驗學生學習效果的同時為學生提供學習指導，根據評價結果調整單元教學計劃和活動方案，使單元教學處于動態優化之中，有效地促進學生反思自我、提升自我.

例如 在“運動的描述”單元教學后，當學生實驗測量時間、位移并繪制位移—時間圖象后，利用交互式電子白板呈現學生繪制的圖象，采用學生互評方式評價學生所繪制的圖象要素是否完整、數據標注是否準確等.同時課件出示測試題，請學生觀察、分析圖象并解決問題，根據學生解題的正確率來判斷學生是否掌握時間、位移知識.如果學生的錯誤率較高，則對易錯題進行重點解析，指導學生在問題和知識點間建立聯系，開啟學生的解題思路，指導學生深化對知識的理解.

4 結語

指向深度學習的高中物理單元教學有助于轉變學生的學習方式，培養學生的物理學科核心素養.教師要把握深度學習的內涵與基本特征，以學生的物理知識背景為起點確立單元主題，依托單元情境串聯單元知識并形成結構化教學內容，根據學生的學習情況、單元主題和單元任務來組織開展學習活動，支持學生自主探究、合作學習、實驗探究和交流討論，促進學生由淺層學習轉變為深度學習，實現對物理知識的遷移創新，并且在過程評價中促進學生提升自我.

參考文獻：

[1]巫如江.深度學習理念下高中物理大單元教學探究[J].廣東教育（綜合版），2024（01）：56-57.

[2]韓雨濤.深度學習視野下高中物理單元教學的思考[J].中學課程輔導，2023（35）：12-14.

[3]柯西.指向深度學習的高中物理單元逆向設計研究[J].數理天地（高中版），2023（22）：48-50.

[4]陳新南.以學習進階推動深度學習的高中物理單元教學設計研究[J].試題與研究，2023（35）：4-6.