基于深度學(xué)習(xí)理念的物理教學(xué)問題解決

李春密 趙柳

作者簡介：李春密（1966-），男，教育學(xué)博士，北京師范大學(xué)物理學(xué)系教授，博士生導(dǎo)師。中國教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)副理事長兼秘書長，高等院校物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究會(huì)理事長，義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組核心成員等，長期從事物理教育的研究工作，主要研究方向?yàn)槲锢碚n程與教學(xué)論、物理教育與心理發(fā)展研究、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究、物理教學(xué)評價(jià)研究等，曾獲北京市教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，河北省教育科學(xué)研究優(yōu)秀成果二等獎(jiǎng)，北京師范大學(xué)第六屆勵(lì)耘優(yōu)秀青年教師二等獎(jiǎng)，北京師范大學(xué)教學(xué)名師等榮譽(yù)。趙柳（1994-），女，北京師范大學(xué)物理系碩士研究生，研究方向?yàn)槲锢碚n程與教學(xué)論。

摘? ?要：新課程改革對中學(xué)物理教學(xué)提出了更高的要求，深度學(xué)習(xí)體現(xiàn)了21世紀(jì)人才培養(yǎng)的變革，是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的現(xiàn)實(shí)路徑，是解決好物理教學(xué)存在的現(xiàn)實(shí)問題的有效方式。文章從課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)活動(dòng)與學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)動(dòng)力、創(chuàng)新培養(yǎng)等幾個(gè)方面，簡要梳理了物理教學(xué)中存在的問題，基于教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心的“深度學(xué)習(xí)”教學(xué)改進(jìn)項(xiàng)目的研究，探討了學(xué)習(xí)內(nèi)容組織方式和學(xué)習(xí)過程的改變，提出了改進(jìn)物理教學(xué)的解決路徑，為在物理教學(xué)中實(shí)施深度學(xué)習(xí)提供了一些建議。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);教學(xué)問題;反思

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2020）12-0001-6

1? ? 引? 言

2018年9月，習(xí)近平總書記在全國教育大會(huì)上指出，堅(jiān)持黨對教育事業(yè)的全面領(lǐng)導(dǎo)，堅(jiān)持把立德樹人作為根本任務(wù)，堅(jiān)持優(yōu)先發(fā)展教育事業(yè)，堅(jiān)持社會(huì)主義辦學(xué)方向，堅(jiān)持扎根中國大地辦教育，堅(jiān)持以人民為中心發(fā)展教育[1]。深度學(xué)習(xí)作為落實(shí)這一根本任務(wù)的現(xiàn)實(shí)路徑，成為現(xiàn)階段所提倡的一種教學(xué)理念。深度學(xué)習(xí)是對21世紀(jì)人才培養(yǎng)的回應(yīng)，是世界各國不約而同的選擇，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)我國基于核心素養(yǎng)這一培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)改革的良好方式[2]。

物理學(xué)作為一門探究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)科學(xué)，對于學(xué)生思維能力的發(fā)展和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)非常重要。新課程改革理念以及更為全面的人才培養(yǎng)要求，對中學(xué)物理教學(xué)提出了更高的要求，解決好物理教學(xué)中長期存在的一些問題，提升物理教學(xué)質(zhì)量就顯得十分迫切。

因此，本文基于教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心的“深度學(xué)習(xí)”教學(xué)改進(jìn)項(xiàng)目的研究，思考了基于深度學(xué)習(xí)理念的物理教學(xué)問題解決路徑，為在物理教學(xué)中實(shí)施深度學(xué)習(xí)提供了一些建議。

2? ? 物理教學(xué)的現(xiàn)實(shí)問題

2.1? ? 課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)時(shí)間的矛盾

課程目標(biāo)是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的具體目標(biāo)，遵循課程標(biāo)準(zhǔn)而制定。隨著時(shí)代的發(fā)展，在國際視野的影響下，我國的課程標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了從“基本知識、基本技能”到“三維目標(biāo)”再到“核心素養(yǎng)”的轉(zhuǎn)變，即實(shí)現(xiàn)了從重視知識到發(fā)展能力再到核心素養(yǎng)培養(yǎng)的觀念轉(zhuǎn)變。盡管新的培養(yǎng)方式關(guān)注了教育的內(nèi)在性、人本性、整體性和終極性[3]，有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)的價(jià)值自覺[4]，但也增加了培養(yǎng)的深度和復(fù)雜度。

同時(shí)，物理學(xué)科本身具有抽象性、邏輯性、系統(tǒng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在以往的學(xué)習(xí)中已存在學(xué)習(xí)難度大、壓力大、學(xué)習(xí)有效性低等問題。因此，在新課程實(shí)施的背景下，如何平衡全面的物理課程目標(biāo)與有限的學(xué)習(xí)時(shí)間是有效實(shí)施物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)。

2.2? ? 學(xué)習(xí)活動(dòng)與學(xué)習(xí)進(jìn)度的沖突

學(xué)界對于“學(xué)習(xí)者如何學(xué)習(xí)”問題進(jìn)行了長期的探討與研究，其中，皮亞杰（Piaget）認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者與外界的同化、順應(yīng)過程，焦?fàn)柈?dāng)（Giordan）認(rèn)為學(xué)習(xí)是主客體之間的解構(gòu)、建構(gòu)過程。盡管學(xué)者們對學(xué)習(xí)過程的解讀不盡相同，但都認(rèn)可“學(xué)習(xí)發(fā)生于學(xué)生自身，由學(xué)生自己決定”。很多教學(xué)研究也印證了這一觀點(diǎn)，并進(jìn)一步形成了“學(xué)生主體”的價(jià)值立場[5]?！皩W(xué)生主體”理念的學(xué)習(xí)活動(dòng)隨著教學(xué)觀念由知識本位向?qū)W生本位的轉(zhuǎn)變也在教學(xué)中逐漸占據(jù)更大的比重。

同時(shí)，鑒于物理學(xué)的學(xué)習(xí)是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，且研究表明，為學(xué)生提供充足的思考與實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)時(shí)間有助于學(xué)生對物理知識的理解[6]。盡管增加實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、給予學(xué)生更多思考和表達(dá)時(shí)間有助于物理教學(xué)效果的提升，但這也為課堂教學(xué)帶來了更多的不確定性，活動(dòng)的難度、復(fù)雜度、學(xué)生的初始能力以及教師的指導(dǎo)強(qiáng)度都會(huì)影響到學(xué)習(xí)效果與教學(xué)進(jìn)度。因此，如何平衡好學(xué)習(xí)活動(dòng)與教學(xué)進(jìn)度之間的關(guān)系是有效開展物理教學(xué)的前提條件。

2.3? ? 學(xué)習(xí)動(dòng)力持續(xù)下降

學(xué)習(xí)力是學(xué)生的生長力，即人具有的生命能量與活力[7]。學(xué)習(xí)力是終身學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，是核心素養(yǎng)發(fā)展的增值力，也是我國基礎(chǔ)教育改革“三力模型（區(qū)域性決策力、校長領(lǐng)導(dǎo)力和學(xué)生學(xué)習(xí)力）”之一。不同學(xué)者對于學(xué)習(xí)力的要素界定各不相同，有學(xué)者將其界定為學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)效率、創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力幾要素[8]。也有學(xué)者認(rèn)為其是學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)毅力、學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)創(chuàng)新力、學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化力、學(xué)習(xí)合作力和學(xué)習(xí)反思力等要素的總和[9]。但不管要素如何劃分，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)動(dòng)力都是學(xué)習(xí)力中不可忽視的成分，是激發(fā)學(xué)習(xí)力的重要因素。

有研究表明，現(xiàn)階段，中國學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力隨著年齡的增長逐漸下降[10]。而這一現(xiàn)象在物理學(xué)科教學(xué)中更為明顯。鑒于教學(xué)是達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的基本途徑，因此，如何改進(jìn)物理教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力就成為實(shí)現(xiàn)有效物理教學(xué)的重要任務(wù)之一。

2.4? ? 創(chuàng)新教育培養(yǎng)不足

創(chuàng)新教育是以學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的教育。其中，創(chuàng)新意識是指好奇心、毅力等促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)生的內(nèi)在動(dòng)力，創(chuàng)新思維是指直覺思維、形象思維、邏輯思維等促進(jìn)創(chuàng)新進(jìn)行的高級復(fù)雜認(rèn)知能力，而創(chuàng)新能力則是指在前兩者的作用下轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的實(shí)踐能力，三要素密切相關(guān)、不可或缺[11]。創(chuàng)新是社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力，是國家發(fā)展的戰(zhàn)略要求，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是我國課程改革的重要目標(biāo)之一，但在以往知識本位教學(xué)觀下并未重視創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。正如2020年9月習(xí)近平總書記在科學(xué)家座談會(huì)上所說，“要加強(qiáng)創(chuàng)新人才教育培養(yǎng)。人才是第一資源……要把教育擺在更加重要位置，全面提高教育質(zhì)量，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。”[12]

中學(xué)階段是學(xué)生思維能力快速發(fā)展的階段，也是創(chuàng)新教育的重要時(shí)期，而物理學(xué)從本質(zhì)上講就是創(chuàng)新的產(chǎn)物，物理學(xué)科教學(xué)是創(chuàng)新教育的重要陣地。因此，如何在物理教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新人才的培養(yǎng)對國家和學(xué)生的發(fā)展皆具有重要的意義。

3? ? 基于深度學(xué)習(xí)理念的學(xué)習(xí)內(nèi)容與過程的改變

深度學(xué)習(xí)理念源自歷史上的優(yōu)秀教學(xué)理論和實(shí)踐成果，為教學(xué)提供了理想的范本[13]。因此，本研究希望通過對深度學(xué)習(xí)內(nèi)容和過程特征的分析和理解來解決物理教學(xué)問題。

3.1? ? 學(xué)習(xí)內(nèi)容組織方式的改變

從學(xué)習(xí)內(nèi)容角度看，深度學(xué)習(xí)與以往教學(xué)的不同在于使學(xué)生圍繞“具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)單元”[13]進(jìn)行學(xué)習(xí)，即構(gòu)建學(xué)習(xí)單元，實(shí)施挑戰(zhàn)性活動(dòng)。

學(xué)習(xí)單元是為完成一定的目標(biāo)，教師根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)內(nèi)容，將性質(zhì)相同或有內(nèi)在聯(lián)系的內(nèi)容組織在一起的教學(xué)單元或模塊[6]。根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論，學(xué)生在從事復(fù)雜學(xué)習(xí)活動(dòng)過程時(shí)工作記憶需要同時(shí)加工多個(gè)信息元素，若信息元素過多會(huì)導(dǎo)致工作記憶儲存空間超負(fù)荷，而通過學(xué)生圖示的建構(gòu)可以降低信息元素的處理個(gè)數(shù)，有效減少內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷[14]。且艾里克森（H.Lynn Erickson）的研究也表明，基于大概念的整合學(xué)習(xí)有助于提升思考層次[15]。因此，構(gòu)建學(xué)習(xí)單元有益于知識的整合以及多種思維能力的培養(yǎng)，是深度學(xué)習(xí)發(fā)生的必備前提。

挑戰(zhàn)性活動(dòng)通俗來說就是沒有學(xué)過且有難度的內(nèi)容。如果只是沒有學(xué)過的簡單內(nèi)容不足以稱為挑戰(zhàn)性活動(dòng)，而難度過大的內(nèi)容也不能稱為有效的挑戰(zhàn)性活動(dòng)。根據(jù)維果茨基（Lev Vygotsky）的最近發(fā)展區(qū)理論，學(xué)生具有依靠教師的引導(dǎo)而達(dá)到的潛在發(fā)展水平，挑戰(zhàn)性活動(dòng)就是針對這一潛在發(fā)展水平所設(shè)。實(shí)施挑戰(zhàn)性活動(dòng)就是在教師的引導(dǎo)下，使學(xué)生在解決問題的過程中，通過調(diào)用多種知識、方法，借助思考、探究、分析、概括、預(yù)測、建模、設(shè)計(jì)、評價(jià)等方式，掌握科學(xué)思維，加深和拓寬對知識的理解[6]。因此，挑戰(zhàn)性活動(dòng)是培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要條件，也是開展深度學(xué)習(xí)的重要教學(xué)過程。

3.2? ? 學(xué)習(xí)過程內(nèi)涵與機(jī)理的改變

從學(xué)習(xí)過程角度來看，深度學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)了從心理學(xué)對學(xué)習(xí)者的認(rèn)識向社會(huì)環(huán)境下“全人”學(xué)習(xí)的認(rèn)識的觀念轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了知識技能學(xué)習(xí)向核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)的目標(biāo)轉(zhuǎn)變，推動(dòng)了被動(dòng)記憶向主動(dòng)深入理解的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變。

首先，根據(jù)瓦雷拉（Varela，F(xiàn).）等的具身心智理念，人的身體在與外界環(huán)境的互動(dòng)中形成對自己和客觀世界的認(rèn)識，形成學(xué)習(xí)和發(fā)展所需要的認(rèn)識方式，認(rèn)識的本質(zhì)在于一種身體經(jīng)驗(yàn)[16]。由此可知，身體是連接客觀世界與學(xué)習(xí)者認(rèn)識的橋梁，身體的活動(dòng)是自我認(rèn)識的外化，而活動(dòng)中的身體體驗(yàn)是對客觀世界認(rèn)識的內(nèi)化。因此，深度學(xué)習(xí)從內(nèi)涵上來講，不只是“大腦”的運(yùn)算過程，還是在特定社會(huì)背景下有社會(huì)意識的主體的活動(dòng)[2]。

其次，深度學(xué)習(xí)是學(xué)生感知覺、思維、情感、意志、價(jià)值觀全面參與的學(xué)習(xí)過程[2]。這與焦?fàn)柈?dāng)（Giordan）構(gòu)建的變構(gòu)學(xué)習(xí)模型十分相似，可以說，深度學(xué)習(xí)過程就是學(xué)習(xí)者“概念系統(tǒng)”轉(zhuǎn)變的過程。概念系統(tǒng)是學(xué)習(xí)者的解釋系統(tǒng)，不僅包括認(rèn)知層面，還包括生物、情緒和社會(huì)境脈等多個(gè)層面[17]。因此，深度學(xué)習(xí)的目的在于培養(yǎng)社會(huì)化的全面的人，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)目標(biāo)的基本方式[2]。

最后，學(xué)習(xí)源于日常觀察和感受，在學(xué)習(xí)之初，要讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生學(xué)習(xí)的愿望，然后在教師的引導(dǎo)下主動(dòng)歸納經(jīng)驗(yàn)，形成系統(tǒng)的自我認(rèn)識，即包含行為、情感、認(rèn)知和元認(rèn)知等的概念系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上通過教師創(chuàng)設(shè)的矛盾情境以及引導(dǎo)，讓學(xué)生自主經(jīng)歷知識與信息間的比較、批判、質(zhì)疑、評價(jià)，從而建構(gòu)知識體系、掌握知識本質(zhì)、感受學(xué)習(xí)的樂趣、并體會(huì)學(xué)習(xí)的價(jià)值，最后轉(zhuǎn)變自己的概念系統(tǒng)，形成自我的價(jià)值觀和解決復(fù)雜問題的能力。因此，深度學(xué)習(xí)是對學(xué)習(xí)者主動(dòng)學(xué)習(xí)過程機(jī)理的刻畫，是學(xué)生深入理解的方法依據(jù)。

4? ? 物理學(xué)科教學(xué)問題的解決策略

4.1? ? 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)單元，關(guān)聯(lián)研究方法

新修訂的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》將物理學(xué)科核心素養(yǎng)作為中學(xué)物理的系統(tǒng)培養(yǎng)目標(biāo)。而根據(jù)深度學(xué)習(xí)理念，學(xué)習(xí)單元的優(yōu)點(diǎn)在于整合知識和全面培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，有利于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。且研究表明，整合有助于實(shí)現(xiàn)學(xué)科內(nèi)容的“少而精”[5]，因此，采用學(xué)習(xí)單元教學(xué)有利于緩解全面的物理課程目標(biāo)與有限的學(xué)習(xí)時(shí)間之間的矛盾。

學(xué)習(xí)單元的確定，首先需要了解物理知識結(jié)構(gòu)，以此選擇學(xué)習(xí)單元;其次在對學(xué)生已有水平以及課標(biāo)的分析中確定學(xué)習(xí)單元的主題;最后根據(jù)具體的知識內(nèi)容確定相應(yīng)的核心素養(yǎng)培養(yǎng)方式，開展教學(xué)活動(dòng)。需要注意的是，在構(gòu)建知識框架時(shí)，第一，盡可能構(gòu)建完整的知識體系，展現(xiàn)物理學(xué)科的整體知識脈絡(luò)，教師可以從知識、思維能力、研究方法等多角度認(rèn)識物理教學(xué)內(nèi)容，提高所構(gòu)建學(xué)習(xí)單元的科學(xué)性和整合效果，呈現(xiàn)“少而精”的教學(xué)內(nèi)容;第二，注意區(qū)分知識的層次，即區(qū)分學(xué)科核心概念、主題核心概念以及重要概念。學(xué)科核心概念指整合學(xué)科內(nèi)容的少數(shù)關(guān)鍵概念。例如，高中階段的物理學(xué)科核心概念包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量、電與磁幾大主題。每一主題下還有多個(gè)組織單一主題的少數(shù)核心概念，即主題核心概念，例如在運(yùn)動(dòng)與相互作用主題下，力、運(yùn)動(dòng)、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等都屬于主題核心概念。而在每一主題核心概念下，還有多個(gè)組成學(xué)科知識的重要概念，包括基本概念、描述客觀事物的某種屬性和關(guān)系概念（規(guī)律）以及概念間的關(guān)系。例如，在力主題核心概念下，重力、彈力、摩擦力都是描述力的基本概念，而在力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系主題下，牛頓第一定律和牛頓第二定律都屬于關(guān)系概念。以此避免繁多的知識點(diǎn)喧賓奪主，實(shí)現(xiàn)對主要知識內(nèi)容的認(rèn)識。

在確定學(xué)習(xí)單元主題時(shí)，要注重選擇學(xué)習(xí)單元主題的描述視角，不同的描述視角對應(yīng)著不同的教學(xué)內(nèi)容安排方式。例如，力主題核心概念下，包含重力、彈力、摩擦力、牛頓第三定律、力的合成與分解、共點(diǎn)力平衡六個(gè)重要概念，可根據(jù)內(nèi)容性質(zhì)分為力的種類和力的特點(diǎn)兩類內(nèi)容。根據(jù)課標(biāo)的要求，學(xué)生要在初中對力的種類和二力平衡理解的基礎(chǔ)上進(jìn)一步認(rèn)識矢量和標(biāo)量的區(qū)別，學(xué)會(huì)使用力的合成與分解，能夠?qū)^復(fù)雜的現(xiàn)象進(jìn)行受力分析并進(jìn)行解釋。因此，在這一學(xué)習(xí)單元中要讓學(xué)生全面認(rèn)識力的矢量性，即學(xué)習(xí)單元的主題可以定為“如何認(rèn)識力的矢量性”。以此為主題的教學(xué)安排具有突出重點(diǎn)、明確不同知識點(diǎn)學(xué)習(xí)占比的作用，從而為“少而精”的教學(xué)活動(dòng)提供依據(jù)。

另外，盡管物理學(xué)知識的抽象性、邏輯性很強(qiáng)，但其抽象方式以及解決問題的思路都具有相似性。例如，比值定義法是用來描述物質(zhì)本質(zhì)屬性的一種常用思維模式，電阻、電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電容等物理量的定義都是這一思維模式的體現(xiàn)。這些物理量分屬于不同的學(xué)習(xí)單元且抽象性較強(qiáng)，但由于其理解方式類似，若引導(dǎo)學(xué)生掌握這一思維模式進(jìn)行遷移使用，可以有效減少學(xué)生的理解時(shí)間。再比如，“電場”和“磁場”的知識學(xué)習(xí)可以構(gòu)成兩個(gè)不同的學(xué)習(xí)單元，其研究思路都是由表及里，先用客觀事物描述研究現(xiàn)象，再挖掘其本質(zhì)特性，最后進(jìn)行應(yīng)用。若引導(dǎo)學(xué)生掌握這一物理學(xué)常用研究思路，可以加快學(xué)生對知識框架的理解，提高教學(xué)效率。因此，在學(xué)習(xí)單元的“明線”教學(xué)下，還可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)相同研究方法的“暗線”教學(xué)。即通過總結(jié)物理教學(xué)中常用的思維模式和研究思路，采用學(xué)習(xí)進(jìn)階的方式描述相似研究方法在不同學(xué)習(xí)單元下學(xué)生的掌握情況，并在不同學(xué)習(xí)單元教學(xué)中進(jìn)行體現(xiàn)。一方面，這一方法將學(xué)習(xí)單元關(guān)聯(lián)在一起，有利于學(xué)生形成系統(tǒng)的知識體系，另一方面，這也在完成課程目標(biāo)的前提下縮短了教學(xué)時(shí)間。

總而言之，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)單元，關(guān)聯(lián)研究方法，不僅在極大程度上解決了物理課程目標(biāo)與有限的學(xué)習(xí)時(shí)間之間的矛盾，也有助于學(xué)生物理知識體系的形成以及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

4.2? ? 重構(gòu)學(xué)習(xí)時(shí)空，分配學(xué)習(xí)活動(dòng)

隨著對“學(xué)生主體”理念的深刻理解，物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)在教學(xué)中的占比也在逐漸增加。而深度學(xué)習(xí)理念，在認(rèn)可活動(dòng)價(jià)值的基礎(chǔ)上，將課堂活動(dòng)限定為具有“挑戰(zhàn)性”?？蛇M(jìn)一步將其解讀為挑戰(zhàn)性活動(dòng)安排在課上，其余活動(dòng)安排在課下。這不僅拓展了學(xué)習(xí)的時(shí)間與空間，將課上與課下、學(xué)校與家庭結(jié)合在一起，有助于構(gòu)建家校共同體，還延伸了教學(xué)的意義和內(nèi)涵，有助于解決學(xué)習(xí)活動(dòng)與教學(xué)進(jìn)度之間的沖突。

根據(jù)維果茨基（Lev Vygotsky）的最近發(fā)展區(qū)理論，若學(xué)生現(xiàn)有水平與需要達(dá)到的水平之間的差距能夠通過教師短期引導(dǎo)而達(dá)到，則這樣的學(xué)習(xí)內(nèi)容可以稱為是具有挑戰(zhàn)性的。因此，放置在課堂上的活動(dòng)，第一，需要針對學(xué)生學(xué)習(xí)困難的學(xué)習(xí)內(nèi)容，可能是迷思概念，也可能是欠缺的思維能力。例如，對于“速度和加速度具有一致的方向”這一迷思概念，教師可以引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，根據(jù)不同方向的加速、減速運(yùn)動(dòng)頻閃圖像，自主畫出速度和速度變化量的方向，歸納運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，以此檢驗(yàn)自己的初始想法，加深對加速度方向的理解。又如，對學(xué)生難以理解的“合力及其分力可以等效替代”這一思想方法，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在保證橡皮筋拉伸長度和方向不變的前提下采用一個(gè)力（合力）和兩個(gè)力（分力）拉，以此幫助學(xué)生理解合力與分力的關(guān)系，學(xué)習(xí)等效替代的思路。第二，關(guān)注對學(xué)生未來發(fā)展具有重要作用的內(nèi)容，包括對學(xué)生未來的物理學(xué)習(xí)、跨學(xué)科學(xué)習(xí)或是與未來社會(huì)生活相關(guān)的內(nèi)容。例如，矢量的運(yùn)算法則貫穿物理學(xué)習(xí)的全過程，加速度、力、運(yùn)動(dòng)都涉及到這一法則，因此在具體物理量的教學(xué)時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識相關(guān)物理量背后的矢量特性，從而加快遷移效率。再比如，變化率是一個(gè)跨學(xué)科的概念，不管是速度變化率還是化學(xué)反應(yīng)速率等都表示某種變化的快慢，可以引導(dǎo)學(xué)生類比不同學(xué)科涉及的變化率來學(xué)習(xí)速度變化率，加深其對跨學(xué)科特性的理解，從而促進(jìn)概念的跨學(xué)科遷移。

與此同時(shí)，對于難度不大、思考時(shí)間較長的學(xué)習(xí)活動(dòng)可以放置在課下進(jìn)行。例如，需要?dú)w納、總結(jié)的內(nèi)容，物理學(xué)習(xí)的開端在于對客觀世界的認(rèn)識，而對世界的認(rèn)識來自于對現(xiàn)象的歸納、總結(jié)，這一環(huán)節(jié)盡管重要，但其所需的思維能力難度不大，且不同水平的學(xué)生歸納時(shí)間差異較大，放在課下進(jìn)行，不僅可以為學(xué)生提供充足的時(shí)間進(jìn)行深入、全面的總結(jié)和歸納，有利于歸納能力的練習(xí)，還節(jié)省了課堂時(shí)間，為挑戰(zhàn)性活動(dòng)的開展提供了寬裕的時(shí)間。

對于難度過大的學(xué)習(xí)活動(dòng)，也應(yīng)當(dāng)放在課下進(jìn)行。在物理學(xué)中，難度源于內(nèi)容本身，亦或是內(nèi)容復(fù)雜度。鑒于學(xué)習(xí)遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的原則，因此，排除內(nèi)容難度大的，對于內(nèi)容復(fù)雜度高的學(xué)習(xí)活動(dòng)放在課下進(jìn)行，有利于復(fù)雜內(nèi)容的拆分和解決。例如，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)涉及多種知識與思維能力，具有耗時(shí)長、跨學(xué)科、支持系統(tǒng)多樣、互動(dòng)頻率高等特點(diǎn)，放置在課下進(jìn)行不僅可以提供給學(xué)生充足的時(shí)間和精力查閱文獻(xiàn)、學(xué)習(xí)相關(guān)知識，還可以加強(qiáng)學(xué)生與他人之間的溝通與合作。但需注意的是，這一學(xué)習(xí)活動(dòng)也需要教師的引導(dǎo)。例如，在項(xiàng)目開始前安排學(xué)生分組并指導(dǎo)學(xué)生確定研究方向，設(shè)計(jì)研究方案;在項(xiàng)目進(jìn)行中及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生解決所遇到的困難;在項(xiàng)目完成后引導(dǎo)學(xué)生反思項(xiàng)目的優(yōu)勢與不足。

總的來說，重構(gòu)學(xué)習(xí)時(shí)間與空間，合理分配學(xué)習(xí)內(nèi)容有助于平衡學(xué)習(xí)活動(dòng)與學(xué)習(xí)進(jìn)度之間的關(guān)系。

4.3? ? 感悟?qū)W習(xí)內(nèi)涵，提高學(xué)習(xí)動(dòng)力

在2020年9月的科學(xué)家座談會(huì)上，習(xí)近平總書記指出“好奇心是人的天性，對科學(xué)興趣的引導(dǎo)和培養(yǎng)要從娃娃抓起”[12]。物理學(xué)作為重要的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程，肩負(fù)著提高學(xué)生科學(xué)知識學(xué)習(xí)動(dòng)力的重任。學(xué)習(xí)動(dòng)力包含外在動(dòng)力與內(nèi)在動(dòng)力。研究表明，學(xué)生自身對于學(xué)習(xí)動(dòng)力的影響因素最大，且學(xué)習(xí)策略與學(xué)習(xí)動(dòng)力之間的關(guān)系密切[10]。因此，提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)動(dòng)力應(yīng)深入學(xué)生內(nèi)心，在了解學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)過程的基礎(chǔ)上挖掘動(dòng)力來源。而根據(jù)深度學(xué)習(xí)理念，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就是概念系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變過程。因此，通過對認(rèn)知、元認(rèn)知、情感、價(jià)值觀等多層面的分析，有助于找到提高學(xué)習(xí)動(dòng)力的方法和策略。

愛因斯坦（Albert Einstein）曾說，興趣是最好的老師，這表明情緒對學(xué)習(xí)動(dòng)力提升的重要性。根據(jù)心理學(xué)先驅(qū)詹姆斯（James，W.）的觀點(diǎn)“情緒是由身體反應(yīng)所導(dǎo)致”，學(xué)生在參與學(xué)習(xí)活動(dòng)中產(chǎn)生的喜悅、失望、激動(dòng)、緊張等情緒體驗(yàn)為理解客觀世界提供了理解基礎(chǔ)與內(nèi)在動(dòng)力[16，18]。因此，教師要注重尋找能夠引起學(xué)生感觸的活動(dòng)，例如新穎的實(shí)驗(yàn)可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。還要引導(dǎo)學(xué)生自主參與活動(dòng)，了解自己的情緒變化，從而深化情緒體驗(yàn)，提高學(xué)習(xí)動(dòng)力。例如，學(xué)生在解決難題后的喜悅之情會(huì)提升學(xué)生解決問題的興趣，促進(jìn)學(xué)生解決新問題的信心和動(dòng)力，而多次成功的問題解決會(huì)深化這種積極情緒，提高學(xué)生的自我效能感，最終提升學(xué)習(xí)動(dòng)力。

物理學(xué)習(xí)常常會(huì)遇到難以理解的內(nèi)容或解決不了的問題，此時(shí)最重要的是要有攻克難關(guān)的勇氣和信念。而這些普適的價(jià)值觀，來自于深度學(xué)習(xí)的過程。根據(jù)霍恩斯坦（A.Dean Hauenstein）情感教育目標(biāo)，在深度學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過親身的學(xué)習(xí)活動(dòng)，會(huì)對自我或相關(guān)科學(xué)家的某些做法進(jìn)行道德評價(jià)，并在實(shí)際活動(dòng)中選擇認(rèn)可某種價(jià)值觀，最終在多次的使用中內(nèi)化為自我的價(jià)值觀。因此，教師首先要安排具有這些品格的學(xué)習(xí)活動(dòng)，并鼓勵(lì)、幫助學(xué)生解決問題，使其意識到堅(jiān)持、毅力的重要性;其次，對完成這類學(xué)習(xí)活動(dòng)的學(xué)生進(jìn)行表揚(yáng)，宣傳這些品質(zhì)的正確性;最后，請完成這類學(xué)習(xí)活動(dòng)的學(xué)生介紹自己的研究歷程，增強(qiáng)這些品質(zhì)的說服力。例如，在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在復(fù)習(xí)“電生磁”研究過程的基礎(chǔ)上探索和尋找“磁生電”的方式，在學(xué)生遇到困難時(shí)介紹法拉第的研究經(jīng)歷，講述他經(jīng)過十多年持之以恒的研究最終才發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的故事，從而引導(dǎo)學(xué)生形成“只有通過努力和堅(jiān)持才會(huì)有收獲”的觀念，促使學(xué)生理解學(xué)習(xí)過程的艱難與學(xué)習(xí)的價(jià)值。

根據(jù)桑代克（Edward Lee Thorndike）的效果律，獲得滿意學(xué)習(xí)結(jié)果的學(xué)生更愿意學(xué)習(xí)，這說明了學(xué)習(xí)策略對學(xué)習(xí)動(dòng)力提升的重要性，而學(xué)習(xí)策略的核心在于認(rèn)知與元認(rèn)知策略。認(rèn)知策略在于幫助學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)。研究表明，我國學(xué)生的推理、解釋、論證等具有精細(xì)加工特征的認(rèn)知策略還有待提高[10]。鑒于認(rèn)知能力需要在活動(dòng)中培養(yǎng)，因此，在深度學(xué)習(xí)過程中，可以根據(jù)不同知識的探究特點(diǎn)與學(xué)生的認(rèn)知水平，拆分探究過程，有針對性地引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)某種認(rèn)知能力，細(xì)化認(rèn)知策略的培養(yǎng)。例如，伽利略斜坡實(shí)驗(yàn)的緣起過程就蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)推理思想，可以作為培養(yǎng)科學(xué)推理能力的內(nèi)容之一。而元認(rèn)知策略在于反思適合學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)方式以及在學(xué)習(xí)中遇到問題時(shí)及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)的順利完成。即通過教師引導(dǎo)和學(xué)生對學(xué)習(xí)過程的質(zhì)疑評價(jià)實(shí)現(xiàn)元認(rèn)知的調(diào)節(jié)與監(jiān)控，使學(xué)生了解不同學(xué)習(xí)方法的局限性以找到適合自己的個(gè)性化學(xué)習(xí)方法，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)動(dòng)力的提升。

綜上所述，學(xué)生全身心地感悟深度學(xué)習(xí)中所蘊(yùn)含的情感、價(jià)值觀以及思維方法，是提升學(xué)習(xí)動(dòng)力的有效方式。

4.4? ? 指導(dǎo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才

從培養(yǎng)方式來看，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)重視學(xué)生自主解決實(shí)際問題的能力，倡導(dǎo)學(xué)生在活動(dòng)中通過合作、共享和討論深化對知識的理解[11]。這與深度學(xué)習(xí)的教育理念和學(xué)習(xí)過程具有極強(qiáng)的相似性。因此，可以從深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)過程中挖掘創(chuàng)新教育的培養(yǎng)策略。

物理學(xué)的創(chuàng)新成果包括物理知識的綜合、重整、發(fā)展與創(chuàng)造;物理概念和方法的移植或類比來構(gòu)建新知識體系亦或是突破已有的物理知識局限，提出新的見解、設(shè)想、思路和觀點(diǎn)[19]。由此可知，知識是物理學(xué)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。知識的深度和廣度為創(chuàng)新的發(fā)生提供了必要的知識儲備，知識的結(jié)構(gòu)化為創(chuàng)新提供了融會(huì)貫通的橋梁[20]。因此，應(yīng)當(dāng)采用學(xué)習(xí)單元為主題的教學(xué)，在教學(xué)活動(dòng)中通過整合知識結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變教學(xué)視角，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)了解知識間的區(qū)別與聯(lián)系，認(rèn)識知識本質(zhì)，從而構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，為創(chuàng)新提供知識來源。

與此同時(shí)，物理學(xué)理論的建立過程是科學(xué)家創(chuàng)新思想的體現(xiàn)，其中蘊(yùn)含著許多創(chuàng)新的思路和步驟。例如，伽利略斜坡實(shí)驗(yàn)是其受到單擺等高性的啟發(fā)而創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的研究運(yùn)動(dòng)與力關(guān)系的實(shí)驗(yàn);牛頓運(yùn)動(dòng)三定律是在對前人研究成果的重整、發(fā)展、創(chuàng)造中產(chǎn)生的。因此，需要教師注重培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知調(diào)節(jié)與監(jiān)控能力，即在質(zhì)疑批判中引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)反思科學(xué)家們的研究過程，挖掘其創(chuàng)新思維和思路，從而擴(kuò)充自己的創(chuàng)新思維，打破思維定勢。

鑒于學(xué)生的學(xué)習(xí)過程遵循科學(xué)家的研究過程，因此創(chuàng)新教育需要在活動(dòng)中開展。而活動(dòng)，除具有獲取知識和思維的功能外，還具有形成價(jià)值觀和掌握動(dòng)手實(shí)踐能力的功能。一方面，研究表明，創(chuàng)新意識與獨(dú)立、勇敢、毅力以及強(qiáng)烈的好奇心和自信心關(guān)系密切[20]。因此，在建構(gòu)物理知識體系的過程中要引導(dǎo)學(xué)生感受和理解新知識的價(jià)值和內(nèi)涵，在學(xué)習(xí)活動(dòng)或在講解科學(xué)家的研究經(jīng)歷中體會(huì)知識形成過程中蘊(yùn)含的人生觀、價(jià)值觀，從而了解創(chuàng)新對個(gè)人發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的意義，形成創(chuàng)新的意識。另一方面，實(shí)踐是創(chuàng)新能力獲取必不可少的部分，但由于課堂教學(xué)時(shí)間的限制，課堂上的創(chuàng)新活動(dòng)一般只能完成創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，而無法實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，可以在具有創(chuàng)新特質(zhì)的深度學(xué)習(xí)課程后安排相關(guān)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)或創(chuàng)客教育，鞏固創(chuàng)新思維與意識，發(fā)展創(chuàng)新能力，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的一體化培養(yǎng)模式。

由此可知，學(xué)生在主動(dòng)參與的活動(dòng)中，在教師的指導(dǎo)下，深挖知識、運(yùn)用元認(rèn)知策略總結(jié)創(chuàng)新思路、感受與創(chuàng)新相關(guān)的價(jià)值觀，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，最終即可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

5? ? 結(jié)? 論

對學(xué)習(xí)方法的探討是一個(gè)永恒的話題，不同的時(shí)代對人才的要求不同，這也就衍生出不同的學(xué)習(xí)方法。深度學(xué)習(xí)是回應(yīng)21世紀(jì)人才培養(yǎng)要求的具體方式，實(shí)施深度學(xué)習(xí)，應(yīng)以人才培養(yǎng)的具體要求為原則，通過全面挖掘深度學(xué)習(xí)的特征和學(xué)習(xí)過程來改變教學(xué)觀念，完善培養(yǎng)方式，而系統(tǒng)的培養(yǎng)方式又會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)充深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵。本文基于深度學(xué)習(xí)理念對物理學(xué)科中四個(gè)方面的教學(xué)問題解決進(jìn)行了思考，為在物理教學(xué)中實(shí)施深度學(xué)習(xí)提供了幾個(gè)策略。但隨著深度學(xué)習(xí)相關(guān)研究的深化，必然還會(huì)產(chǎn)生新的實(shí)踐問題，這也需要更進(jìn)一步的思考研究。

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（欄目編輯? ? 廖伯琴）