以深度学习为导向的中学物理课堂教学问题设计策略研究

吴红红 周翠茸

【摘要】深度学习与传统学习模式的流程有较大差异，学生主体探究的比重更大，这种学习方式更符合新时期立德树人的教育要求.中学物理教师需要正确认识深度学习内涵，同时注意中学生自主探究和思考意识不足的问题，由此加强问题设计与引导教学，以便有效促进学生深度学习.本文探讨课堂教学问题设计对学生深度学习的促进作用，从问题难度、问题层次、教学过程中的引导三个方面分析相关问题设计与教学策略，以期为中学物理教师提供参考.

【关键词】初中物理；深度学习；课堂教学

早在2014年教育部就开展了深度学习教学改进的试点工作，并在项目说明中指出应逐步改变传统教学、学习模式，转变教学活动中的师生关系，即转变为由教师引领、学生自主全身心参与和深度体验特定的有挑战性的学习活动，重点在于培养学生的学科思想、科学思维能力和自主性学习意识.2017版高中物理课程标准和2022版初中物理课程标准都明确提出了培养学生核心素养和保障学生主体性的要求，深度学习模式恰恰符合要求；新高考“3+1+2”模式下的教学内容并无变化，但新高考物理取消了选考题，增加了光、机械波相关知识点的考查，难度上升，学生通过海量练习提高成绩的预期效果将大打折扣，这种情况下深度学习更有利于提高学生的理解水平和应用能力.由此来看，深度学习更符合新时期课程标准要求和高考要求，教师应当主动转变教学理念，围绕深度学习做好教学方法改革和创新.本文主要讨论中学物理课堂教学中的问题设计改革和创新策略.

1 中学物理课堂教学促进学生深度学习的基本方式

在中学物理课堂教学中构建深度学习模式的策略主要有三种：一是开展基于情境的生活化教学，让学生结合生活经验总结规律，得出“后验”的经验性知识，由此培养学生自主总结规律、从现实中发现问题的意识，从而在学生具备自主意识的前提下开展教学活动；二是开展基于单元整体教学的深度知识融合学习，这类教学活动能够全面渗透核心素养教育，并且能够理顺知识关系，从而有效推动培养学生的学科思维，使其形成利用学科知识分析和解决问题的自觉意识；三是开展问题导入教学，通过设置不同类型的问题引导学生进行思考，可以充分保障学生在探究和学习活动中的主体地位，教师也能灵活地指引学生思考，从而提高学生的自由探索效率.

2 中学物理课堂教学中问题设计对学生深度学习的促进作用

从中学物理课堂教学问题设计的角度来看，服务于深度学习的问题设计要关注三个要点：其一，要设计能够有效激发学生思考的问题，且问题本身需要学生应用学科素养或其他高阶思维来解决.其中前一目标需要通过构建客观情境或模拟情境来实现，教师需要从学生角度出发选择学生真正感兴趣的话题来设置为背景；后一目标需要围绕特定思维方法或核心素养设计，不能一味强调“难度”，而要明确具体的探究或思考目标，确保学生能够充分地体验探索的过程.

其二，要设计能够满足不同学生发展的多样化问题.一方面，要提供多个层次的问题，从简单问题过渡到复杂问题，从思维方法探究过渡到理论和实践性问题探究，从而将高阶思维培养与知识教学有效融合；另一方面，要设计引导学生从不同角度进行思考的问题，避免学生拘泥于某种定式思维.

其三，要做好问题之外的设计，即教师不仅要关注问题设计，更要着重思考如何优化问题描述以便更好地引导学生思考，思考如何在学生探究和思考的过程中给予学生更有效的指导、点评和解析.一方面要确保问题式教学设计的完整性，充分发挥教师对学生自主学习的辅助作用；另一方面是保证教、学、评一体化，从而不断强化学生认知.

3 以深度学习为导向的中学物理课堂教学问题设计过程

3.1 设计可引导学生深入思考或应用高阶思维的问题

以深度学习为导向的物理课堂教学问题设计可以先聚焦于特定的深度学习目标，一般是以特定核心素养教学为核心的单一问题设计，这类问题是组成问题式教学的基本单位.具体问题设计可分为三步.

第一步，确定所需培养的物理核心素养或高阶思维，以此为目标设计基本问题.这一阶段的单一问题设计可以暂不考虑设问方式，而是重点考虑如何通过问题来凸显思维培养任务.

例如 以人教版初中物理九年级第二十章第2节“电生磁”中安培力认知教学为例，教师应当先结合课程标准和教学大纲分析本节核心素养教学目标，其中物理观念培养目标侧重于让学生习惯性运用左手定则，属于浅层化思维，真正的深层次思维需要通过物理实验能力来培养，即引导学生以猜想、实验验证和总结的方式发现或理解安培力，这样才能将高阶思维训练和知识学习有效融合起来.因此，该节深度学习問题应围绕发现和验证安培力来设计.

第二步，设置学生感兴趣的情境来引入问题，激发学生思考的兴趣.

例如 以“电生磁”中安培力认知教学为例，目前常见的教学实验都属于偏学科化的应用，多数初高中学生接触过很多电生磁现象但很少真正观察内在的发生物理作用的结构，直接展示相关实验很难引导学生联想，也就很难引起学生重视.教师可以转变思维，先引导学生回忆生活中见过的磁力现象，让学生结合前一节所学知识，尝试区分永磁体和电磁体引发的磁现象，在此基础上总结学生可能遇到过的小型电机、电磁阻尼车门、学校自动栅栏门等现象，指出相比永磁体而言以安培力为核心的可控电磁现象的为我们提供了现代化工具和各类安全设施，通过多个问题构建生活化情境，让学生逐渐意识到安培力在生活中的普遍性及其重要性，进而激发学生主动探索和学习的意识.

第三步，设置有深度的探究问题，引导学生深入思考，在这一过程中促进学生核心素养和高阶思维能力的发展.

例如 以“电生磁”中安培力认知教学为例，教师依据上述两步设计做好前置引导后，可进一步通过问题引导学生进行深度思考.由于生活中常见的安培力现象多封闭在完整的设备中，学生没有直接拆解相关设备的条件，教师需要调整设问策略.例如，一般思路下教师可以拿出一个常见的电动玩具内置小型电机让学生尝试拆解，并测试通电后磁力作用，这种问题设置相对粗糙，为充分考虑学生的动手能力，给出的探索方向不够明确.教师可以转换问题，将拆解任务转换为猜想任务，让学生猜想电机转动机制，然后根据学生猜想进一步引导学生猜想安培力方向是否与电流方向有关，在此基础上再直接引入简化的实验性问题，让学生以通电导线和磁感应针组合实验来测试安培力方向.在这种问题式教学中，教师向学生抛出多个问题，重点在于引导学生猜想、思考和验证，为学生提供完整的思维训练过程，可以有效锻炼学生的高阶思维能力.

3.2 合理组织和规划问题结构与层次

以深度学习为导向的物理课堂教学问题设计应当多样化.一方面，要保证问题的递进性，让学生逐步从初阶思维过渡到高阶思维;另一方面，是为学生提供不同的思考方向，充分考虑学生多元智能差异，使所有学生都能找到合适的思考策略，并让学生在交流过程中了解不同的认知策略.基于这一思想，可将单一问题组合为复合问题.

第一，设置多层次的递进性问题，构建更加平缓的思维进阶梯度.

例如 以“电生磁”中安培力认知教学为例，上文提到了优化后的问题设计分为了现象猜想、原理猜想、实验探究三类问题，其本质就是划分问题层次，让学生逐步从低阶思维过渡到高阶思维.具体到问题设计中，教师可依据两类标准划分问题层次：一是基于最近发展区理论划分层次，先设置所有学生都能根据经验认知思考的问题，再根据学生已学知识、思维能力等设置更有难度的问题；二是基于中学生知识内化的基本过程来划分层次，即分别设置“关注特殊现象—总结现象规律—思考现象本质—验证课程知识—开展生活化应用”五个层次的问题，使学生通过不断探究逐步认识和理解所学知识，并在这一过程中树立物理观念，同时强化学生的物理思维和物理实验能力.

第二，在设计初阶和中阶问题时，提前准备多种不同的设问方式或引导学生思考的方案.這种问题设计要关注两个重点，一是兼顾学生多元智能特点，二是为学生提供多种思维方向.

例如 以人教版高中物理必修一第二章“匀变速直线运动的研究”教学为例，这类教学中的传统问题设计常围绕自由落体等现象来讨论，教师通常是直接说明这类现象或让学生回顾此类现象，再通过观察、测量等方式发现匀变速运动的特点，这类探究性问题设计通常需要学生运用数学方法分析和认识此类问题.显然，部分数理逻辑思维能力较差、数学基础不佳的学生在探究时可能无法很好地把握重力加速度在促成匀变速直线运动时的作用.对此，教师应预设两类问题：一类是引导学生以测量不同时间段下落物体速度方式来观测速度增长的趋势；另一类是引导学生以重力和空气阻力受力分析图来理解受力的单一和恒定性.备用问题可以在部分学生无法理解或存在思维定式的情况下抛出，以促进学生思维和拓宽学生视野，也能让学生真正理解提供恒力是实现匀变速直线运动的必要条件.

3.3 做好思考和解题过程中指导与解析策略设计

以深度学习为导向的问题教学存在一定的不确定性，这是由于学生掌握了主动权，对于教师而言学生的探究和思维过程不是完全可控的.无论从保障教学效率还是学生学习质量的角度来说，教师都需要提前做好指导和解析计划，确保课堂教学效率.

第一，教师要预估学生思考的发展情况，提前做好应对.一方面是预估学生思维偏差的情况，及时进行引导.

例如 例如，“匀变速直线运动的研究”教学中部分学生可能过度关注时间段和速度，忽略了速度的瞬时性，无法发现匀变速直线运动中速度“均匀变化”的特征，也有部分学生可能只关注速度和时间，忽略了对力的观测，无法发现匀变速直线运动中力的作用特征.针对此类情况，教师需要提前做好应对准别，并在教学过程中时刻关注学生的讨论和思考方向，适时提醒学生观察和分析相关要素及其特征；另一方面是及时解答学生疑问.如，“匀变速直线运动的研究”教学中部分学生可能会发现现实中观察到的（非真空）自由落体运动并非匀变速的.此时教师应当引入空气阻力变化的概念，引导学生思考和测试物体在不同移动速度下受到空气阻力的大小差异.这样可以引入新问题并引导学生思考，使学生理解这种现象是由于非真空下物体自由落体的合力并非恒力，从而让学生加深对自由落体属于匀变速直线运动的前提是“真空状态的理解”.

第二，教师要在应用题训练或其他训练中设置引导性的解析方案.一方面，可以在发布训练任务时引导学生以特定方法思考问题，而不是套用特定范式解决某些类型题，提高学生的应用能力；另一方面，是在课堂重难点解析、随堂测试问题解析、课后作业解析过程中同时讲解解题方法和思路.教师要将解题思路的分析和说明作为重点，使学生真正掌握思路，从而应对更多、更复杂的变式问题.

4 结语

总体而言，以深度学习为导向的中学物理课堂教学问题设计要充分激发学生的自主性，并将培养核心素养、锻炼高阶思维作为教学的重点.教师在设计问题时应科学处理问题难度，重组问题并划分问题层次，做好配套的指导和解析策略设计，这样才能有效通过问题引导来提高学生的学习能力和深度思维能力.

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