聚焦深度學習，構建高中物理思維型課堂

邵 鋼(上海交通大學附屬中學閔行分校 201100)

《普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱“新課標”)基于物理學科核心素養(yǎng)確定了教學目標和內容，即：“必須把培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)作為物理教學的重要目標，將‘物理觀念’‘科學思維’‘科學探究’‘科學態(tài)度與責任’等物理學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實于教學活動中?！笨茖W思維素養(yǎng)是高中物理核心素養(yǎng)的重要組成部分，是深化物理觀念、培養(yǎng)科學探究能力、形成科學態(tài)度的關鍵。以往“淺層化”“知識型”的教學模式顯然已經落后，會導致學生的學習始終停留在物理表層階段，難以從中獲得提升與發(fā)展。鑒于此，物理教師必須積極轉變教學理念，以深度教學理論為指導，為學生構建一個思維型課堂。同時，還應努力轉變師生角色，賦予學生探究者、思考者的身份，組織和引領學生經歷思考、探究、反思、遷移等學習活動，使學生理解知識、掌握知識、創(chuàng)造知識，并在建構知識、科學探究的過程中促進科學思維發(fā)展、形成科學態(tài)度與責任。

一、高中物理深度學習與思維型課堂概述

1.深度學習概述

美國教育學家布魯姆在研究中對教育目標層次進行了劃分，即知道、領會、應用、分析、綜合、評價。在這六類教育目標中，“知道”“領會”屬于淺層學習目標；“應用”“分析”“綜合”和“評價”則屬于深度學習目標。

淺層學習屬于低水平學習；深度學習則屬于高水平、高階思維的認知活動，也是一種高級的學習狀態(tài)。但兩者并非完全對立，深度學習以傳統淺層學習作為基礎，是淺層學習的延續(xù)和升華；淺層學習也并非一無是處，它是學生進行深度學習的前提。同時，與傳統淺層學習模式相比，深度學習更加關注批判理解、信息整合、知識建構、遷移運用、問題解決等，更加關注學習者在學習中的投入程度，是深入知識內核、解決問題的學習模式，屬于以高階思維為主的學習活動。

2.高中物理思維型課堂內涵

思維型課堂依據思維結構的智力理論，以認知沖突、自主建構、思維監(jiān)控、遷移和應用四大基本原理為基礎，以拓展學生思維的廣度與深度為目的，引領學生在知識探究中，提升思維的靈活性、發(fā)散性、創(chuàng)造性。在思維型課堂中，共包括四大部分，即認知沖突、自主建構、思維監(jiān)控、應用遷移。其中，認知沖突旨在強化學生的心理動因，激活其思維；自主建構則是指學生自主建構的過程，包括學生個人探究、合作探究兩個部分；思維監(jiān)控則是對探究學習、問題解決過程進行總結、反思與評價；應用遷移則是將已獲得的新知識遷移到新的問題情境中，解決新的問題。

與傳統的“知識型”課堂不同，“思維型”課堂屬于深度學習范疇之內，以進階思維作為載體，以提升學生的思維品質、知識應用能力為主要目標，旨在促進學生對所學知識進行深度處理、加工和轉化，在完成知識有意義的建構的過程中，促進高階思維發(fā)展，真正實現物理學科育人的目的。

二、基于深度學習理論，構建高中物理思維型課堂

1.創(chuàng)設問題情境，驅動學生思維

在基于深度學習理論構建思維型課堂時，教師必須要轉變學生的學習態(tài)度，激活其認知思維，使其積極主動地進入深層次學習中。而要達到這一目標，教師在開展課堂教學時，必須要聚焦物理核心素養(yǎng)的內涵，結合高中生的認知發(fā)展，科學設計問題情境，使得學生在問題情境的引領下逐漸進入思考、探究的深層次學習中。例如，在“超重和失重”思維型課堂的構建中，教師可以為學生設計一個問題情境：在我們稱體重時突然下蹲，我們發(fā)現體重計示數變小，之后又逐漸變大，接著再變小；但是當我們站在體重計上一動不動時，體重計示數則會保持不變。借助這一常見的生活現象可引導學生逐漸進入新知識的探究學習中。再比如，在“楞次定律”思維型課堂的構建中，教師創(chuàng)設問題情境，以演示實驗作為“引子”，點燃學生的思維。在具體教學中，為學生播放了一段演示實驗：兩根相同長度的塑料管和鋁管，在管口同一高度靜止放置相同的強磁鐵，引導學生結合所學知識思考“兩個強磁鐵中，哪一個會先從下管口出來? 還是兩個同時出來?”接著，引導學生結合實驗結果展開分析。如此設計賦予了物理課堂思維性，使得學生從問題情境逐漸進入物理知識探究中，為學生的高效學習、物理核心素養(yǎng)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

2.巧設認知沖突，推進思維發(fā)展

傳統課堂中，教師通常按照教材內容進行講解。在這種教學模式下，學生的學習基本上都停留在淺層階段，難以從中獲得高階思維的發(fā)展。鑒于此，在基于深度學習來構建思維型課堂時，教師必須要尊重“以生為本”的學習理念，以學生已有的認知結構、知識水平作為出發(fā)點，巧妙設置認知沖突、認知矛盾，以此激發(fā)學生探究欲望，促使其在深度探究中完成思維的進階發(fā)展。例如，在“平拋運動”教學中，為了促進學生的高階思維發(fā)展，教師可運用多媒體技術為學生設計一個問題情境：在同等的高度上有三個相同的鐵球。其中鐵球甲做自由落體運動，鐵球乙和鐵球丙做平拋運動，但兩者初速度有所不同。此時，教師暫停視頻，引導學生思考“三個球在空中運動的時間有什么關系?”學生根據以往所學的物理知識，認為初速度大的鐵球平拋運動時間最長，自由落體的鐵球甲平拋運動時間最短。待到學生回答完畢之后，教師再次呈現實驗，并借助慢放、回放等方式，使得學生在認真觀察中發(fā)現“三個鐵球運動時間是一樣的”。如此一來，實驗結果與學生原有認知之間產生了強烈的沖突，這種沖突恰恰能夠喚醒學生內心的探究欲望，從而有效推動其物理思維深度發(fā)展。

3.問題鏈引領，促進思維發(fā)展

基于深度學習的物理思維型課堂要求物理教師應始終秉承“以生為本”的教育理念，賦予學生知識探究者的身份，使其在自覺主動的思考和探究中，完成知識建構，實現物理思維的縱深發(fā)展。要達到這一目標，物理教師必須要在新教學理念的指導下，精心設計教學活動，充分發(fā)揮問題鏈的引領價值，使得學生在層層遞進問題鏈的引導下高效完成知識、思維、能力等多重目標。需要說明的是，為了保障教學效果，在設計探究問題時，教師還應提前做好學情分析，使得設計出來的問題鏈恰恰落于學生的認知最近發(fā)展區(qū)，以免出現難度過大或難度過小等不適宜現象。例如，在“伏安法測電阻”的物理實驗教學中，為了落實物理核心素養(yǎng)的要求，教師基于思維型課堂的內涵，圍繞歐姆定律的推導公式，為學生拋出一個問題：“電壓表及電流表有電阻嗎? 在實驗中會對測量結果產生什么影響?”接著，以此問題為中心，設計了五個層層遞進的問題鏈：(1)電壓表上是否存在電流? 有電阻嗎? (2)電流表上是否存在電壓? 有電阻嗎? (3)電壓表顯示的數值和電阻兩端是相等? 還是存在偏大或者偏小的現象? (4)在實驗中，如果將一切操作失誤的干擾進行排除，實際測出來的數值是否為理論上的電阻值，或者存在偏大、偏小的現象? (5)假設我們手上有一個電流表，其內阻為2Ω，電壓表的內阻為2000Ω，現在要用其測定一個50Ω 左右的電阻，應該如何設計電路? 在這層層遞進問題鏈的引導下，學生在思考與探究中逐漸進入“電壓表、電流表本質”學習中。如此一來，不僅促進學生高效完成了知識建構，也使他們在探究中消除了僵化思維，繼而形成了一定的科學探究思維。

4.聯系生活實際，促進思維遷移

深度學習視域下，高中物理思維型課堂構建的關鍵在于促進學生所學知識的內化與遷移，使其在新的問題情境中，通過解決實際問題，實現所學知識的靈活應用?；诖?，在構建高中物理思維型課堂時，教師應基于深度學習的內涵，以生活化教學理念作為指導，設置生活化問題，引領學生在實際生活的情境中，通過科學推理、質疑、論證等過程，實現物理知識的“學以致用”，并促進高階思維的發(fā)展。例如，在“離心運動”教學中，教師可帶領學生對家庭中洗衣機的運動情況展開觀察，指導學生結合所學知識，圍繞洗衣機甩干衣服時的運動進行分析。學生在分析中發(fā)現：在甩干衣服的過程中，洗衣機做的是離心運動，且受到向心力作用的影響，衣服在轉筒內部保持垂直的狀態(tài)；在甩干衣服的過程中，轉筒轉速越快，衣服越受到向心力、摩擦力、重力作用，水分就被甩到轉筒的壁上，最終實現脫水目的。如此一來，這樣的思維型課堂不僅密切了理論與實際的聯系，也促使學生在常見、熟悉問題的分析中實現了物理知識的靈活應用，并促進了學生高階物理思維的發(fā)展。

5.基于批判反思，促進思維升華

為了培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，教師必須要關注學生的質疑精神，有意識地培養(yǎng)學生的批判性思維，使其在批判反思中，完善認知體系，促進高階思維發(fā)展，最終達到物理核心素養(yǎng)的要求。例如，在“平拋運動”教學中，教師在構建思維型課堂時便要遵循培養(yǎng)學生批判性思維的教學理念，先給學生呈現一道經典練習題目：小球從斜面上水平拋出，又落到斜面上。多久之后小球距離斜面距離最遠? 最遠的距離是多少? 鑒于學生在探究中面臨的困難和障礙，教師應充分發(fā)揮自身的引導價值，指導學生思考“斜上拋運動的物體，在什么時候距離地面最遠?”學生結合所學知識，得出“當物體豎直速度減為零時距離地面最遠”這一結論。接著，教師再次提問：“應如何求解這一最遠距離?”學生結合已有知識回答：“通過建立坐標系、利用數學關系進行求解?！敝?，教師再次鼓勵學生思考有沒有其他解決方法，引導學生按照運動的分解，嘗試運用仿照斜上拋物體分解方式進行解決。在這一過程中，通過教師的點撥和引導，學生運用思考、討論、合作、探究等方式，在批判反思中逐漸進入深度學習中。

三、結語

課堂教學活動的組織方式直接影響了物理核心素養(yǎng)的達成情況。鑒于此，為了滿足新課標下的教學要求，唯有努力擺脫“淺層”教學模式，深挖物理學科中蘊含的育人點、思維教育點，借助多種教學手段，多方構造一個思維型物理課堂，促使學生在思維型課堂中，逐漸進入物理學科深度學習中，促進核心素養(yǎng)發(fā)展。