深度学习理念下高中物理大单元教学探究

巫如江

深度学习理念下高中物理大单元教学的设计，可以分实验、建构、拓展和实践四个步骤培养学生的物理核心素养。教师要先帮助学生建立物理思维，然后加深其对物理知识的理解，再促进其对物理知识的应用，以此来达成目的。大单元教学可以将碎片化的知识联系起来，但对知识内容的挖掘不够深度，而深度学习可以很好地补齐这一短板。因此本文从深度学习的理念出发，探讨如何有效地开展大单元教学。

一、实验，理解知识本质

物理知识源于实际现象，因此对物理知识的探究应从现象入手。教师在进行大单元教学时可以从实验入手，引导学生理解物理知识所表达的本质含义。这样动态实验的教学方式有助于学生理解最基本的物理概念。

例如，在教学“内能”时，教师可以将上一学年的“功和机械能”与“内能”“内能的利用”整合为一个大单元进行教学。教师首先引导学生通过做实验认识什么是内能。最简易的实验就是夏天时与学生一起双手抱着冰块持续一段时间，冰很快融化成了水，而手的温度也降了下来。这个时候学生就会发现内能就是热量的变化，但这并不正确。这时教师可以展示另一个实验如燃烧实验。小木块、酒精都可以燃烧，这种情况下小木块烧成了木炭，木炭逐渐变成了灰，而酒精在逐渐减少。这种情况下如何总结这两者的内能？学生很快就会想到燃烧，二者都可以燃烧，说明内能是物体在燃烧的过程中所产生的能量，但这个能量却是热量。思考到这一步，学生的思维就会进入一个瓶颈，这时教师就可以进行引导：燃烧除了感受到热还有什么？学生马上就会想到火焰，这时学生就会逐渐明白为何内能是热运动和分子势能的总和。学生也会根据这些实验联想到应该如何合理地利用内能，例如在冬天产生热。

实验从另一个角度来说是一种活动，它可以很好地吸引学生的注意力，让学生把专注力聚焦到整个实验过程中。这样的实验所展示的物理知识要比课本所描述的物理知识更加形象与生动，学生也更容易消化吸收，理解其中的本质。

二、整合，建构科学体系

教师通过实验引导学生了解物理知识的含义后，可以利用大单元教学的优势，将其中蕴藏的物理知识进行整合，建构知识体系，加深学生对物理知识本质的理解。

仍以上述大单元教学为例，教师在实验结束后，应及时引导学生整合通过实验得到的认知。学生首先从功和机械能入手，做功和机械能在一定程度上会产生热，而这涉及了热运动，也就是内能。例如活塞受热运动，在这个过程中空气受热膨胀，加压推动活塞，对活塞做功，同时活塞运动产生动能，也就是机械能。这说明做功、机械能和内能之间是存在转化关系的，彼此之间应该是联系在一起的。而且三者的单位都可以是焦耳（J），说明它们在生活中应该都是可以被利用的。这就是学生对基础知识进行整合之后所生成的基本的科学体系——能量转换的闭环图。而且在这个过程中学生加深了对能量的认知，因为他们通过思考会发现能量不会凭空产生，也不会凭空消失。这种情况下，学生的思维触角很容易延伸到能量守恒定律中。

知识体系的整合是再次学习和理解的过程，学生通过这个过程可以达到重温知识的目的，提高复习效率。此外，知识体系的构建离不开基本的物理模型的运用，在这个过程中学生对物理的学习兴趣和专注力也会提高一个层次，学习方式也会更加丰富。

三、拓展，延伸学科视野

知识体系的构建意味着学生可以接触更多的信息，或者说学生需要开拓自身的视野与思维，学习更多与物理相关的知识。因此，教师要引导学生开阔眼界，将物理知识从课本的框架中延伸出去，了解更多课外的物理知识。

仍以上述大单元教学为例，当学生能够自行体会能量的转化时，教师应该继续引导学生，让他们自行去探索与能量相关的知识以及在生活中的具体运用。有学生提出：生活中经常出现不规范用电引起电路起火的現象，说明其中有内能的变化，这又是什么原因？生活中除了热机还有什么电器的使用涉及能量的变化？带着这些问题，学生首先求助于课本，发现在后续的学习内容中涉及电路起火的原理，而生活中除了热机也有很多电器的使用都涉及能量的转化。例如电扇在转动的时候，将电能转换为机械能。学生发现生活中的机器在运转过程中都不可避免地产生热量，也就是说或多或少都会涉及内能的出现，而内能却是不需要的。在这里，学生就会提出在解决问题的过程中衍生的新问题：“如何减少内能的出现？”而这却恰好是热机效率问题的延伸。学生在思考这类问题时更加深入。

学科视野的延伸在一定程度上可以拓展学生的思维，使学生的思考方式变得更灵活，加深对物理知识的理解，从而更好地提升学生的解题能力和实际应用能力。

四、实践，解决具体问题

任何知识的学习终归是取之于生活、用之于生活的。物理学科的学习更是这样，在经历了实验、建构和拓展三个层次后，最终要回归到物理知识的实际应用上，让学生真切地体验物理知识在实际生活中的应用。

仍以上述大单元教学为例，教师引导学生对物理知识进行适当的延伸后，就可以通过解决具体的实际问题来进行实践演练，从而提升学生对物理知识的实际应用能力。首先教师可以让学生从热机的转化效率问题入手。如A热机用1000J的燃油只能放出800J的热量，请问该热机的转化效率是多少？学生很快就可以得到答案为80%。紧接着教师可以将问题转换为：小明家中的热水器烧热1L的水所需要的电量是0.1度，现在变成了1度，请问热水器的效率是如何变化的？可能存在的原因是什么？学生看到这个问题，第一时间可能会回答不上来，但是在仔细思考以后会发现所用的电量提高到原来的10倍，那么效率应该是降低到原来的1/10，而对于热水器效率降低的原因，学生可能很难回答出来。针对这一点，教师可以引导学生思考能量的转化问题，再进一步联系实际生活就会联想到水垢影响了热量的传递等，从而让学生理解能量转化效率降低的原因。这样学生的综合能力就会逐渐得到提升。

实践既可以强化学生的应用能力，也可以强化其解题能力。因为实际生活中的物理问题可以看作是复杂的物理问题，是课本上知识的组合与变形。学生经历过实际生活中的物理问题以后就会发现理论认识与实际应用的差距，从而更加认真地学习物理知识。

深度学习下的大单元教学，使学生的注意力和思维大部分时间都集中在物理课堂的学习中，拓展了学生的视野与思维，提升了学生的物理核心素养。

责任编辑 罗 峰