指向深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)模式研究

新一輪課程改革以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為基本目標(biāo)、以“立德樹(shù)人”為根本任務(wù)，意在實(shí)現(xiàn)促進(jìn)“人的全面發(fā)展”目標(biāo)。高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)涵蓋“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面，強(qiáng)調(diào)學(xué)科的育人價(jià)值，對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的三維目標(biāo)做出提煉與升華。但若想使物理教學(xué)從“知識(shí)為本”逐步過(guò)渡到“以人為本”，在學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)目標(biāo)等方面均需開(kāi)展深度學(xué)習(xí)?；诖?，深入探究指向深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)模式具有重要現(xiàn)實(shí)意義。一、構(gòu)建指向深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)模式理論框架（一）深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與特征深度學(xué)習(xí)是基于知識(shí)理解的高水平學(xué)習(xí)活動(dòng)，泛指教師指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于新情境，以解決新問(wèn)題的學(xué)習(xí)過(guò)程。深度學(xué)習(xí)指向?qū)W生的高階思維發(fā)展，目的是整合知識(shí)或建構(gòu)知識(shí)體系，指導(dǎo)學(xué)生批判地思考，將新知識(shí)與原有知識(shí)體系結(jié)合，且在新知學(xué)習(xí)中能夠利用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，形成對(duì)新知識(shí)的深刻理解，逐步完善自身的知識(shí)體系，提升知識(shí)遷移能力。具體的深度學(xué)習(xí)如下（圖1）所示。圖1深度學(xué)習(xí)過(guò)程示意圖深度學(xué)習(xí)主要有以下特征：1.重視整合與遷移基礎(chǔ)知識(shí)，需要學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中深度理解概念性知識(shí)，整合資源，構(gòu)建知識(shí)體系，學(xué)會(huì)反思與批判、知識(shí)遷移應(yīng)用；2.激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，需要學(xué)習(xí)者深度探究、反思、批判，在學(xué)習(xí)期間不斷發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、解決新問(wèn)題，并非在家長(zhǎng)以及升學(xué)考試的壓力下被動(dòng)學(xué)習(xí)；3.具有批判理解、靈活應(yīng)用、高階思維等特征，在深度學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的形象思維能力、歸納概括能力、批判性思維能力、演繹推理能力，促使學(xué)習(xí)者遷移應(yīng)用新舊知識(shí)，產(chǎn)生新的體驗(yàn)、理解，獲取新知識(shí)，用于自我精神世界構(gòu)建。綜上，單純從理論層面來(lái)看，在高中物理中構(gòu)建指向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，有利于發(fā)展高水平的思維認(rèn)知。（二）深度學(xué)習(xí)在高中物理教學(xué)中應(yīng)用的可行性物理是追求事物現(xiàn)象的本質(zhì)通過(guò)字母符號(hào)表象知識(shí)、方法的學(xué)科。目前，人教版高中物理教材以力學(xué)、電磁學(xué)等內(nèi)容為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察構(gòu)建抽象物理模型，再基于數(shù)學(xué)技術(shù)、推理論證等構(gòu)建知識(shí)體系，各個(gè)知識(shí)模塊之間聯(lián)系緊密、邏輯系統(tǒng)。同時(shí)，科學(xué)方法是物理知識(shí)與知識(shí)體系建構(gòu)、知識(shí)應(yīng)用之間的橋梁。物理知識(shí)體系的構(gòu)建需要物理方法的支持。解決物理問(wèn)題過(guò)程中必然需要融會(huì)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)、運(yùn)用不同思維方法。因此，看似知識(shí)龐雜、混亂的高中物理，其知識(shí)之間具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，需要真正觸發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、情感、思維，才能有效引導(dǎo)其在學(xué)習(xí)中完成知識(shí)構(gòu)建、學(xué)會(huì)解決問(wèn)題與身份構(gòu)建，形成綜合性學(xué)習(xí)需要的高階思維。由此來(lái)看，物理學(xué)科特點(diǎn)、知識(shí)結(jié)構(gòu)均決定深度學(xué)習(xí)在高中物理教學(xué)中應(yīng)用具有可行性和必要性。二、指向深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)模式構(gòu)建（一）物理概念教學(xué)模式基于深度教學(xué)理論，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中思維逐步從淺層過(guò)渡到深層，得到以下概念教學(xué)模式的基本模型：（1）選擇現(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)案例或?qū)W生生活中親身經(jīng)歷的案例創(chuàng)設(shè)情境，架起物理實(shí)驗(yàn)與生活之間的聯(lián)系橋梁，并向?qū)W生提供直觀且有意義的前概念，激活大腦、引發(fā)思考。（2）先完成知識(shí)表征模型構(gòu)建，引導(dǎo)學(xué)生積極回憶，在腦海中重現(xiàn)已學(xué)知識(shí)與相關(guān)前概念，再將思維調(diào)整到探究對(duì)象上，使學(xué)生能夠自主分析、拆解探究對(duì)象。（3）從實(shí)踐視角出發(fā)，基于概念知識(shí)設(shè)計(jì)相關(guān)體驗(yàn)活動(dòng)，盡量避免與前概念發(fā)展沖突或矛盾，基于同化、順應(yīng)原則使學(xué)生能夠全身心地投入，深刻感知概念形成過(guò)程。（4）在解決探究問(wèn)題方向給予指導(dǎo)，使學(xué)生選擇合理的思維方法解決物理概念問(wèn)題、論證概念。（5）以學(xué)習(xí)小組探究討論的形式對(duì)物理原理進(jìn)行理解。運(yùn)用反證法，讓學(xué)生對(duì)物理原理的聯(lián)系與區(qū)別產(chǎn)生客觀的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而能夠深入探索概念知識(shí)內(nèi)涵，拓展思維，掌握知識(shí)外延。（二）物理規(guī)律教學(xué)模式基于深度教學(xué)理論，引導(dǎo)學(xué)生正確理解物理過(guò)程內(nèi)在的本質(zhì)聯(lián)系，探索分析方法。物理教學(xué)可以劃分為五個(gè)階段：情境創(chuàng)設(shè)、知識(shí)分析、實(shí)驗(yàn)探究、問(wèn)題解決、交流反思?；诖?，規(guī)律教學(xué)模式的基本模型如下所述：（1）將物理實(shí)驗(yàn)與物理規(guī)律推理作為載體，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，制造能夠引發(fā)與前概念矛盾的情境，形成認(rèn)知上的沖突。（2）深入分析與探索問(wèn)題，對(duì)其中的物理概念、物理現(xiàn)象進(jìn)行匯總，獲取總結(jié)物理規(guī)律所必需的顯化問(wèn)題要素。（3）以物理規(guī)律為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或探究活動(dòng)，創(chuàng)造學(xué)生參與課堂體驗(yàn)的機(jī)會(huì)，使學(xué)生自主完成活動(dòng)任務(wù)，還原、感知物理規(guī)律建立過(guò)程。（4）在體驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中掌握物理規(guī)律探究方法以及解決問(wèn)題的思路，內(nèi)化物理原理，熟悉概念之間聯(lián)系，準(zhǔn)確解釋探究問(wèn)題。（5）運(yùn)用合作探究學(xué)習(xí)模式完成深入討論與探究，將物理規(guī)律同物理概念聯(lián)系起來(lái)，辨析兩者的關(guān)系；回顧規(guī)律建立過(guò)程，反思實(shí)驗(yàn)或推理，總結(jié)兩者之間管理，并進(jìn)一步總結(jié)物理規(guī)律的局限性與近似性。（三）物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式基于深度學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中展開(kāi)深度探究，具體過(guò)程為創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境、分析知識(shí)表征、探究實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、解釋實(shí)驗(yàn)原理、合作交流反思?；诖?，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的基本模型如下所述：（1）提供生活情境中與之相關(guān)的視頻或圖片，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，引出實(shí)驗(yàn)主題。（2）師生交流，引導(dǎo)學(xué)生提出合理猜想，形成實(shí)驗(yàn)假設(shè)，完成自主整合實(shí)驗(yàn)信息。（3）驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，圍繞探究目標(biāo)展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，完整地感受、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。（4）幫助學(xué)生尋找實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生選擇合理的數(shù)據(jù)處理方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開(kāi)分析，逐步提升有效處理信息能力。（5）從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，設(shè)計(jì)與試驗(yàn)相關(guān)且更為復(fù)雜的疑難現(xiàn)象，解釋實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。（6）組織學(xué)生在學(xué)習(xí)小組內(nèi)討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、結(jié)果，在交互合作中完成深度探究。（7）引導(dǎo)學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)與探究過(guò)程，進(jìn)行批判性反思，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論，分析誤差。三、指向深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)模式應(yīng)用（一）深度導(dǎo)入——搭橋類比策略搭橋類比策略是物理教學(xué)的最大優(yōu)勢(shì)，可促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)化概念。策略實(shí)施以參照情境為基礎(chǔ)，設(shè)置具有漸進(jìn)式特征的問(wèn)題，幫助學(xué)生打開(kāi)思路，從而在常規(guī)正確直接判斷基礎(chǔ)上拓寬學(xué)生的思維與視野，從多視角出發(fā)探究解決情境中問(wèn)題的方法。在探究問(wèn)題導(dǎo)入環(huán)節(jié)運(yùn)用搭橋類比策略設(shè)置情境，能夠有效調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)前概念的記憶，使其在解決問(wèn)題中自覺(jué)將物理概念聯(lián)系起來(lái)，形成完整的認(rèn)知，主動(dòng)體驗(yàn)有意義的知識(shí)建構(gòu)。同時(shí)，也可以在直覺(jué)判斷中不斷調(diào)整解決問(wèn)題方向，為學(xué)生提供自主思考、分析的機(jī)會(huì)，并非直接將問(wèn)題答案提供給學(xué)生。以人教版物理選擇性必修二《電磁感應(yīng)》中“楞次定律”教學(xué)為例，教學(xué)重點(diǎn)是掌握感應(yīng)磁場(chǎng)方向與原磁通量變化之間的關(guān)系。教學(xué)中，教師通過(guò)直接演示創(chuàng)設(shè)直觀情境，即將磁鐵兩級(jí)分別靠近載有線圈的小車，繼而銜接問(wèn)題情境，引發(fā)學(xué)生思考。具體問(wèn)題如下：（1）當(dāng)N級(jí)與線圈接近時(shí)，線圈中磁通量發(fā)生改變，該怎樣分析這種變化？（2）同性相斥，原磁場(chǎng)與感應(yīng)磁場(chǎng)的方向相同嗎？（3）線圈中的磁通量是否會(huì)受到感應(yīng)磁場(chǎng)的阻礙影響？磁通量發(fā)生怎樣的變化？設(shè)置以上問(wèn)題形成問(wèn)題串，要求學(xué)生分析不同情況下感應(yīng)磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)之間的關(guān)系。問(wèn)題之間存在遞進(jìn)關(guān)系，解決一個(gè)問(wèn)題后，會(huì)出現(xiàn)情況更為復(fù)雜的問(wèn)題，因此需要學(xué)生不斷深入分析、理解，學(xué)會(huì)從不同方向探索問(wèn)題、建立知識(shí)之間的聯(lián)系。因此，教師發(fā)揮自身在探討過(guò)程中的引導(dǎo)與幫助作用，通過(guò)搭橋類比策略創(chuàng)建問(wèn)題情境，助力學(xué)生突破物理學(xué)習(xí)難點(diǎn)，提高物理學(xué)習(xí)積極性，使其自覺(jué)跟隨進(jìn)度完成深度思考，并真正做到尊重學(xué)生、轉(zhuǎn)換角色，積極創(chuàng)造學(xué)生發(fā)揮主體作用的條件。而從易到難、從淺入深的問(wèn)題串，不僅可以探索出問(wèn)題的答案，也可以深化探究楞次定律形成過(guò)程的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。由此來(lái)看，本次教學(xué)符合“最近發(fā)展區(qū)”理論，整個(gè)教學(xué)過(guò)程均保證走在學(xué)生思維發(fā)展前面，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，在引導(dǎo)學(xué)生自主感受、探索物理規(guī)律的過(guò)程中提升認(rèn)知能力。（二）深入研究——實(shí)驗(yàn)探究策略實(shí)驗(yàn)探究策略是物理教學(xué)從實(shí)踐角度出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)習(xí)體驗(yàn)的契機(jī)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)利用情境引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)中物理現(xiàn)象的產(chǎn)生、變化、數(shù)據(jù)、結(jié)論尋找解決問(wèn)題方法，完成深入研究。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以從故事情境出發(fā)，發(fā)揮學(xué)生已有認(rèn)知的驅(qū)動(dòng)作用，將探究實(shí)驗(yàn)從完成學(xué)習(xí)任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足學(xué)生內(nèi)在需求。實(shí)驗(yàn)探究策略是在實(shí)驗(yàn)中賦予學(xué)生充分自主權(quán)，創(chuàng)建自主學(xué)習(xí)情境，營(yíng)造輕松的實(shí)驗(yàn)探究氛圍，深化學(xué)生對(duì)物理原理的理解，使其更客觀地感受物理學(xué)習(xí)的意義與價(jià)值，從而使物理知識(shí)的作用更加鮮活生動(dòng)。以人教版高中物理必修第一冊(cè)《相互作用——力》中“力的合成和分解”教學(xué)為例，為探究分力與合力之間的關(guān)系展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。教學(xué)過(guò)程如下：1.創(chuàng)設(shè)情境，引出實(shí)驗(yàn)主題。首先要求兩名女同學(xué)共同提起一桶水，使水桶在空中靜止。再由一名男同學(xué)提起這桶水，在空中靜止。兩名女同學(xué)可以做到的事一名男同學(xué)也做到了，說(shuō)明什么？待學(xué)生總結(jié)出兩個(gè)力與一個(gè)力等效、一個(gè)力產(chǎn)生兩個(gè)效果后，再引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實(shí)生活出發(fā)舉出兩個(gè)力與一個(gè)力等效的事例，加深理解，繼而總結(jié)合力與分力的概念以及力的合成與分解。2.實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)習(xí)新課知識(shí)。向?qū)W生提供砝碼，還原男、女同學(xué)提水的場(chǎng)景。利用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將砝碼提起，靜止在空中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)上的示數(shù)；用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將砝碼提起，靜止在空中，讀出示數(shù)。分析示數(shù)之間的關(guān)系，探究分力與合力之間的關(guān)系——兩個(gè)力的合力大小不等于兩個(gè)分力大小之和。首先，實(shí)驗(yàn)前設(shè)置“同學(xué)提水”實(shí)驗(yàn)情境，還原現(xiàn)實(shí)生活中常見(jiàn)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生興趣，也使學(xué)生產(chǎn)生好奇，即簡(jiǎn)單而普通的生活現(xiàn)象背后能夠蘊(yùn)含高深的物理知識(shí)，拉近學(xué)生與知識(shí)之間的距離，但又無(wú)法完全理解，從而基于學(xué)生強(qiáng)烈的探究欲望引出實(shí)驗(yàn)的主題。其次，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識(shí)僅能明確力的作用是相互的，可以對(duì)物體的狀態(tài)做出改變；從已有生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，兩個(gè)人同時(shí)用力，力會(huì)疊加產(chǎn)生更大的力。在此基礎(chǔ)上加深思考，在兩個(gè)力與一個(gè)力相等時(shí)，其中兩個(gè)力為分力，一個(gè)力為合力，可以認(rèn)為一個(gè)合力能夠拆分成兩個(gè)力，從而探究新知識(shí)點(diǎn)。最后，從物理邏輯思維出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生辯證看待問(wèn)題，當(dāng)兩個(gè)力與一個(gè)力不相等時(shí)，分力與合力又會(huì)出現(xiàn)哪些情況，由此則可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)的數(shù)據(jù)展開(kāi)分析，探索解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的答案?？梢?jiàn)，在簡(jiǎn)單的情境下激活學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，將實(shí)驗(yàn)任務(wù)自然而然地呈現(xiàn)在課堂，通過(guò)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)提升學(xué)生探究思維與解決問(wèn)題能力，進(jìn)而進(jìn)入深度學(xué)習(xí)狀態(tài)，有效提高教學(xué)效果。（三）深化評(píng)估——認(rèn)知診斷策略認(rèn)知診斷策略將教育心理學(xué)領(lǐng)域的心理測(cè)量模型與教育學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知理論模型有機(jī)結(jié)合在一起，對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)評(píng)測(cè)，使其認(rèn)識(shí)自身在認(rèn)知發(fā)展中存在的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。從實(shí)踐層面來(lái)講，實(shí)施認(rèn)知診斷策略過(guò)程中需要以知識(shí)點(diǎn)、思維過(guò)程、思維方法為載體構(gòu)建問(wèn)題測(cè)量模型，通過(guò)模型直觀了解學(xué)生認(rèn)知情況，可以客觀判斷知識(shí)掌握程度、核心素養(yǎng)發(fā)展情況。而通過(guò)認(rèn)知診斷測(cè)量可以回顧與反思學(xué)習(xí)過(guò)程，了解學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的障礙，幫助學(xué)生分析未來(lái)學(xué)習(xí)中可能遇到的障礙，以便引導(dǎo)學(xué)生深度理解物理概念與規(guī)律。以人教版物理必修三《靜電場(chǎng)及其應(yīng)用》中的“庫(kù)侖定律”教學(xué)為例，在完成探究與學(xué)習(xí)后，可引導(dǎo)學(xué)生反思庫(kù)侖定律的局限性與近似性。學(xué)生了解到求解真空中靜止點(diǎn)電荷相問(wèn)題，涉及庫(kù)侖定律的應(yīng)用，若電荷非點(diǎn)電荷，r大于電荷尺度，庫(kù)侖定律同樣適用。通常情況下庫(kù)侖定律相關(guān)知識(shí)的教學(xué)會(huì)到此結(jié)束，后續(xù)教學(xué)主要集中在定律的應(yīng)用上。但從已有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)機(jī)械片面的認(rèn)知，在應(yīng)用知識(shí)時(shí)只是盲目地代入公式，難以使思維從淺層過(guò)渡到深層，即庫(kù)侖定理適用于真空中的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，當(dāng)r=0時(shí)，電荷不能看成點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律不再適用?；诖?，應(yīng)回顧問(wèn)題解決的過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行反思，找出矛盾點(diǎn)，分析庫(kù)侖定律的適用性。在已得結(jié)論基礎(chǔ)上，通過(guò)特殊情況出現(xiàn)的特殊矛盾引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知診斷，找到思維認(rèn)知中出現(xiàn)的障礙，即未“吃透”知識(shí)的部分，促使學(xué)生加深理解，掌握更多外延概念，使深度學(xué)習(xí)走向開(kāi)放?？梢?jiàn)，實(shí)施認(rèn)知診斷策