优化教学策略 实现深度学习

张林海

（江苏省靖江高级中学，江苏 靖江 214500）

深度学习是针对浅层学习现象而提出的.所谓“深度”，不仅要求在教学实践中摒弃机械学习、死记硬背、知其然而不知其所以然的浅层学习，促进学生高级认知和高阶思维的形成，更要求教学要指向立德树人，指向发展核心素养，指向培养全面发展的人.因此，教育意义上的深度学习除了关注学习方法的改进、思维能力的提高之外，更重要的是教育价值观的演进，即教育不仅要让学生学会必备知识，掌握关键能力，更要让他们养成学科素养，实现立德树人的价值追求.［1］

高中物理具有知识量大、逻辑性强、能力要求高等特点，而通过高中物理的学习，要求学生在基础性、综合性、应用性、创新性等方面要有长足的进步.教师应在深度学习视域下，积极探索科学有效的教学方式，为学生的综合发展营造良好的环境.在教学实践和探索中，笔者发现，优化教学策略，实现深度学习可按照如下5步进行循环反馈（图1），从而不断提升深度学习效能，达到化知为能、转识成智的目的.

图1

1 科学的教学目标，为深度学习指明方向

教学目标是教学活动的出发点，科学合理地制定教学目标是实现深度学习的前提.教师应充分了解学生现有的认知水平和理解能力，依据教学内容，站在学生发展的角度制定教学目标，确保学生在客观学习能力上能实现教学目标，也能在主观能动性上乐意实现教学目标.［2］

案例1：“串联电路和并联电路”的教学目标设置.

在设置这部分的教学目标时，首先仍然立足于学生的前概念和前拥理解.相对而言，学生对于串并联电路的连接及电流电压的特点、串并联电路电阻的计算等概念性知识是了解的，对于电路的分析及等效电路的描画等程序性知识则不够熟练.这主要是学生在概念性知识和程序性知识之间不能进行关联所致，表现为许多学生不能理解电路分析各要素之间的关联，在学习中顾此失彼、没有重点.

因此，在确定这部分的教学目标时，应当根据概念性知识和程序性知识的关联程度，由浅及深，渐次深入.在实际教学中设置的教学目标如下：（1）了解串、并联电路的连接方式，通过等效电路的画法加深对电路连接的认识；（2）通过对并联电路和混联电路的分析，进一步明晰串、并联电路的电流和电压的特点、电阻的计算；（3）总结电路分析的方法；（4）了解小量程的电流表G（表头）改装电表的原理，了解表头的满偏电流和满偏电压的含义；（5）通过改装电表的实验，掌握求分流电阻和分压电阻的方法.通过教学目标的层层深入，将浅层学习和深度学习进行区分，让学生能循序渐进、深入思考，在思考中建立电路分析和定量计算之间的关系并总结方法.

高中物理课程标准中，将学业质量由浅到深地分为了5级水平.具体到每一节课的教学目标，5级水平要求是否应当平均分配？或者直接从更高级的目标开始实施教学？笔者认为，实际目标的确定，应结合学生实际认知能力和学业质量的5级水平要求，而学生的认知能力水平，在很大程度上决定了教学的起点和教学的重点.教学目标与学生认知能力的背离（过高或过低）都不利于深度学习.

2 精致的教学设计，为深度学习夯实基础

科学的教学目标是规划，精致的教学设计才是蓝图.学生学习兴趣的激发、物理能力的形成、认知水平提高与教学设计的呈现方式息息相关.同时，“深度学习的过程也是帮助学生判断和建构学科基本结构的过程.”［1］选择怎样的教学方法，如何设计教学过程，怎样利用模型建构、科学论证、科学推理等思维要素来进行教学各层级的展开，让学生不仅形成新的认知，而且提升思维品质.这些都是精致的教学设计的关键.它不仅关系到教师是否能“上一节好课”，也对深度学习起到关键性、基础性作用.

概念延伸、变式教学是通过精致教学引导深度学习的常用方法.概念延伸是指教学活动中，在明确概念内涵的基础上，对于其外延进行深层次的逻辑分析，并建立与相关概念的逻辑关联的方法.变式教学是指教师为使学生更加准确地掌握所学概念，通过变换思维角度的方式，以达到凸显其本质特征目的的教学手段.

案例2：地球上的物体所受的万有引力.

解决这一问题的常见方法是，用“若物体能够进入地球的中心，则此处物体所受的万有引力是多少？”这样的问题，引导学生从“微元法”和“对称关系”理解地心处物体的万有引力为0，使学生理解万有引力定律公式.

但教学中发现，至此，学生并没有真正实现对科学知识的深入认识.比如，对“微元法”和“对称法”的认知，仍然停留在原有定性的水平，可以说只是另一种形式的“死记硬背”.因此，笔者认为，可采用变式教学的方法，进一步提问：若物体在地表以下深度为h处，则地球对该物体的万有引力为多大？

这个问题的实质就是牛顿《自然哲学之数学原理》中的“命题70定理30”，即“如果指向球面的每一点的相等的向心力随到这些点的距离的平方减小，则该球内的小球将不会受到这些向心力的吸引.”［3］对学生而言，比较熟悉的说法是“质量分布均匀的球壳对其内物体的万有引力为0.”教学中结合牛顿的证明过程，通过简单的数学方法就可以做到“其义自见”.同时，学生对于“平方反比关系”也有了更深刻的认识，实现了概念延伸教学.采用这种方式，学生记住的不仅仅是结论，而且通过直接面对物理更为深刻的方法、规律、思想，体会物理规律之美，对于科学方法、科学态度也产生深刻的理解，形成对深度学习的切身体会.

精致教学设计的目的在于使得知识更为生动.它不是仅仅停留在知识内容层面，更在知识形式和知识旨趣中激活学生的好奇心，提升学生的探索欲，放飞学生的想象力.教学中，往往需要通过结合使用概念延伸和变式教学，打开学生的思路，让学生产生深度学习的体验感.在实际操作中，要注意从学生已有能力出发，把握好延伸的“度”，切忌“拔苗助长”.同时，选取的情境应当以学生的生活经验为基础，要根据学生的认知水平设置台阶.否则，学生会在学习中产生疏离感，反而无法达到深度学习的目的.

3 严谨的知识架构，为深度学习铺平道路

物理教学中各种观念和理论知识错综复杂，如何通过对这些知识进行梳理，引导学生构建自身的物理知识结构化的体系，是进行深度学习的重要环节.教师需通过综合运用方框图、网络图、概念图、思维导图等形象直观的表现形式，让学生将所学知识进行归纳和总结，避免学生因对知识点进行孤立学习而导致知识的碎片化，从而与深度学习中整合新旧知识的理念相契合，强调了知识结构深度构建的教育观念，为学生的深度学习创造必要的条件.［4］

案例3：将能量转化与守恒定律演绎推理到高中物理的各个章节.

高中物理教材是以模块化的形式呈现知识内容的，因而，“能量转化和守恒”在力学、电磁学、热学、近代物理等章节均有体现.这种离散的、分裂的状态适合学生的初步学习，但局限性在于，学生在学习过程中容易忽略“能量转化和守恒定律”是自然界最重要、最普遍的规律之一，从而导致知识碎片化.

因此，作为深度学习的方法之一，可以在复习时站在“能量转化和守恒定律”这一普遍规律的高度上进行推理演绎.这是一个“从一般到特殊”的科学推理过程，在操作上，教师可以用一张网络图（图2）完成对这部分知识的演绎推理.［5］

图2

知识结构化与学生深度学习能力是相辅相成的.一方面结构化的知识能促进深度学习能力的形成，另一方面深度学习也让学生更愿意对知识进行整理和综合，从而形成适合自身的知识体系.教师在进行概念、方法的整合总结时，仍然要以学生能力提高为出发点，在对相关信息整合中，要立足于学生已有知识水平和认知能力层层递进，不能过深过难.

4 灵动的交流合作，为深度学习增添色彩

师生间的平等对话、合作探究、互动交流是促进深度学习的桥梁和纽带.教师教学过程中应引导学生进行积极有效的交流、研讨和沟通.特别是在物理实验教学中，让学生动手实践的同时，也应当加强学生合作交流.这不仅有益于提升学生的学科素养，更有益于培养学生的科学精神和社会责任.

案例4：法拉第电磁感应定律的探究.

在法拉第电磁感应的教学中，如何开展准定量的科学探究是一个难点.实际教学中，教师可以从控制变量法出发，通过与学生开展交流合作的方式来开展科学探究活动，可以发动学生展开大胆的猜想和假设，并进行讨论、论证.

这时，学生之间的合作和师生之间的交流就起到了重要的作用.通过查找资料，学生最终确定了用改变线圈匝数n、用电源电池的成倍增加来改变ΔΦ等定量或准定量的方法来实现控制变量（图3）.经历了层层探究，学生体验了科学探究的方法，也享受了科学探究兴趣，自然而然地掌握了法拉第电磁感应定律的精髓.［5］

图3

在教学活动中，教师可为学生设置一些需要讨论的问题.这些问题可以是物理概念、规律的理解，也可以是规律在真实情境中的应用.教师要鼓励学生积极交流，引导学生灵活应用所学知识解决问题，并鼓励学生在解决物理问题的过程中培养质疑能力、创新精神.在设置交流讨论的问题时，教师应进行全面考量，首先要看讨论的问题能否训练学生的思维，能否吸引学生的注意力，激发他们的交流热情.教师还可通过组织组间合作的方式来培养学生的深度学习能力.

5 适切的评价反思，为深度学习完善闭环

评价与反思是提高教学水平的重要方法，也是实现深度学习的重要环节.于教师而言，要将科学的评价和反思结果要反馈到教学目标和教学过程，使得教学能够不断提升；于学生而言，则要对自己的学习进行审视，对学习中出现的各种问题、错误进行整理，将问题变成资源，在深度学习中形成认知能力的提高.在深度学习的视域下，通过适切的评价反思对教学策略的其他环节（尤其是教学目标）进一步优化，使教学过程形成闭环.

案例5：对“学生在磁流体发电机、霍尔效应、电磁流量计等问题中频繁出错”的教学反思.

磁流体发电机、霍尔效应、电磁流量计等问题，在原理上有相似之处，教师通常会认为这类问题处理起来比较简单.然而在教学评价中发现，学生貌似掌握了这些模型的原理，但是在实际问题解决中却时常出错.

笔者对问题进行了搜集，发现这几个模型的共性特征学生基本都能了解，但对于它们的个性特征却有意无意地被弱化或者忽略了.出现这种情况的原因在于学生对原理剖析得不透彻，对物理现象本质的溯源不够到位，没有弄清楚电动势（电场）形成的原因，忽视了对稳态前的动态分析.也就是说，学生并没有从物理模型分析的方法和逻辑上来理解这个问题，对结论的理解过于简化和程式化，这已经背离了物理教学的要求.

因此，在教学中有必要对教学目标进行改进.教学中师生应当更加重视原理透析，将重点放在动态分析上，而不能仅仅列出一个稳态情况下的表达式就完成分析过程.同时，要加强物理价值观的引领，科学一定是建立在逻辑和证据而不是结论的基础上，引导学生体会物理分析的美妙.

从深度学习的要求上，教学评价和反思应当落实到学生认知能力的进步上，要促进学生对所学知识进行价值判断.对教师而言，则要对教学目标进一步优化，来实现深度教学闭环的形成.师生共同解决教学中的问题的时候，查找资料、逻辑思维、互相辩论等方法和过程对深度学习也会起到促进作用.当深度学习成为师生共同的习惯和方法时，就能够形成目标指向明确、方法措施得当、教学思维清晰的教学.

总之，深度学习有利于物理教学质量的提高，能促进学生的全面发展.物理教师应积极探索相关的教学策略，引领学生积极主动地开展学习，让他们对物理概念的内涵和外延、物理规律的内在逻辑和结构体系、物理方法的整合和应用等形成更为深刻的理解和掌握，实现能力的提升和智慧的生长.