深度学习视域下的高中物理教学策略探究
赵宏兵1 陈平平2
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赵宏兵1 陈平平2,. 深度学习视域下的高中物理教学策略探究[J]. 国际教育论坛,20244. DOI:.
摘要: 在当前深度学习视野下,高中物理教师开展教学活动需要引进探索性实验,带动学生迁移学习新知识、新概念。同时,也需要引进思维导图,促进知识延伸拓展。并且,引进碎片化教学,帮助学生对知识概念进行持续积累探究,从而提高其学习品质。
关键词: 深度学习;高中物理;教学策略
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引言:高中物理教师带动学生进行深度学习需制定严谨的教育计划,需构建完善的深度研究模型框架,基于学生实际需求,拓展教学内容,拓宽学生知识视野,从而提高教学效率。

一、高中物理深度学习概述

高中物理深度学习主要是学生在学习物理知识时通过深入思考、探究和应用,建立起对物理概念、原理深刻的理解和认知。深度学习是一种基于深层次理解的学习模式,强调学生不仅需要掌握知识本身,还需要理解知识内在逻辑原理和结构,能够举一反三,对其灵活应用。在高中物理学习中,深度学习要求学生深入探寻物理现象和本质规律,理解物理概念原理之间的联系,强调对物理知识进行深入理解,培养批判性思维。同时,学生需要独立思考,对所学知识进行质疑分析评估,形成自己的见解和判断。深度学习还引导学生将数学知识与已有的知识储备相连接,构建新的知识体系,学生能够运用所学知识解决实际问题,达成知行合一的学习状态。此外,深度学习还要求学生从传统验证性学习转变到探究性学习中,通过探索和观察,对未知领域进行探究,以此来培养其探索性思维。

二、深度学习视域下高中物理教学策略

(一)引进探索性实验,迁移学习新知识

高中物理教师在深度学习背景下开展教学活动需引进探索性实验,引导学生迁移学习新知识。探索性实验主要是鼓励学生在学习环节使用新方法、新策略,结合已有的知识储备,尝试对未知概念进行研学探究。其基于构建主义理论以及迁移教学理论,鼓励学生以观察者的身份,参与探索性学习,并且进行实验设计和操作。在此过程中,教师需指导学生大胆假设和猜想,基于观察结论,提出可能的理论知识概念,再通过实验探索,仿真建模,加以论证探究。而为了提高探索教学品质,教师还可以引进虚拟系统,鼓励学生在其中建立起物理模型,结合已知现象,探寻其中所涉及的关键参数和变量,从而延伸其中的核心物理概念,以此来实现深度学习。

例如,开普勒定律是描述行星绕太阳运动规律的重要理论。传统的教学方式往往侧重于理论讲解和公式推导,而深度学习背景下,我们尝试通过引进探索性实验,引导学生迁移学习新知识,从而更深入地理解和掌握开普勒定律。教师首先介绍开普勒定律的基本内容,包括行星绕太阳运动的轨道是椭圆形的(第一定律),行星在相等的时间内扫过的面积相等(第二定律),以及行星绕太阳公转周期的平方与其椭圆轨道的半长轴的立方成正比(第三定律)。紧接着,教师可以展示太阳系中行星运动的实际数据,如地球绕太阳公转的周期约为365天,轨道半长轴约为1个天文单位(AU),以此来解释第三定律。学生利用小型天体模型和细绳,模拟行星绕太阳的运动。他们可以改变绳子的长度(代表轨道半长轴),观察并记录小球(代表行星)完成一圈运动所需的时间(代表公转周期)。学生发现,当绳子长度增加时,小球完成一圈所需的时间也随之增加,这与开普勒第三定律相吻合。紧接着,教师引导学生使用虚拟天文软件,如Stellarium或Celestia,在其中建立太阳系模型,调整行星的轨道参数,观察行星的运动规律。学生通过调整行星的轨道半长轴,发现公转周期的变化与开普勒第三定律的预测一致。同时,他们还可以观察到行星在椭圆轨道上运动,验证开普勒第一定律。之后,鼓励学生将开普勒定律迁移到其他天体系统中,如双星系统或卫星绕行星的运动。他们可以通过改变模型参数或使用虚拟软件进行模拟,探索这些系统中的运动规律。学生发现,在双星系统中,两颗恒星绕共同质心运动的轨道也是椭圆形的,且它们的公转周期与轨道半长轴之间也存在类似开普勒第三定律的关系。

(二)引进思维导图,促进知识延伸

在高中物理教学中,教师引进思维导图可促进知识延伸拓展。思维导图通过图形、线条、色彩等元素,将复杂物理知识以直观形象的方式呈现出来,有助于学生更好地理解和记忆,将零散的知识点整合成系统化的知识网络,能够更加清晰地看到知识之间的联系和层次结构。思维导图具有趣味性、互动性,能够吸引学生注意力,激发学习兴趣,通过引导学生绘制思维导图,可培养其自主学习能力和创新思维。思维导图可以引导学生从不同角度去思考物理问题,借此来培养其批判性思维和解决问题能力。同时,思维导图的发散结构使学生能够更加深入理解物理概念、原理和规律,形成自己的物理观念。在教学过程中,教师可以利用思维导图将知识点进行梳理整合,形成系统化、结构化的知识体系,同时,指导学生思考该概念与其他概念之间的联系,以及该概念在实际生活中的应用,拓宽学生视野。而在实践教学环节,教师可以结合已有思维导图来带动学生进行发散延伸;也可以鼓励学生基于自身的知识结构、知识体系,自主绘制思维导图,梳理知识点之间层次关系,进行深度学习探究。

例如,教师利用思维导图软件(如XMind、MindNode等)绘制了一个关于牛顿经典力学的基础知识体系。这个思维导图以“牛顿经典力学”为中心节点,向下延伸出“牛顿三定律”、“万有引力定律”等子节点。每个子节点下又细分出具体的概念和公式,如“牛顿第一定律”(惯性定律)、“牛顿第二定律”(F=ma)、“万有引力公式”(F=Gm₁m₂/r²)等。在“牛顿第二定律”子节点下,教师列出了具体的公式“F=ma”,并解释了力的定义、单位以及加速度的概念。同时,通过实例说明了如何应用这个公式计算物体的加速度或所需施加的力。在初步构建知识体系后,教师鼓励学生自主绘制思维导图,以加深对知识点的理解和记忆。学生可以根据自己的学习进度和兴趣点,选择特定的主题进行细化,如“牛顿第三定律”(作用力和反作用力)的应用实例、“万有引力定律”在天文观测中的应用等。一位学生选择“牛顿第三定律”作为主题,绘制了一个包含多个实例的思维导图。其中一个实例是火箭发射时产生的推力与反作用力之间的关系,通过直观的图形和线条,学生清晰地展示了火箭如何利用牛顿第三定律实现升空。在教学过程中,教师利用思维导图引导学生思考牛顿经典力学与其他物理概念之间的联系,以及该概念在实际生活中的应用。例如,教师提出了一个问题:“牛顿经典力学在日常生活中有哪些应用?”学生纷纷利用思维导图进行发散思考,提出了汽车刹车时的力学分析、运动员投掷动作的力学原理等应用实例。

 

(三)引进碎片化学习,促进知识积累

高中物理教师带动学生进行深度学习需要帮助学生进行适当拓展延伸。而针对拓展部分的知识概念,教师利用实体课程时间进行讲授往往不具备较高的性价比。此时,教师可以尝试将此部分教学项目延伸到课后,以碎片化研学方式来带动学生学习。教师可以将高中物理知识体系中的拓展性概念以短视频资料的形式发送给学生,学生可以在课后利用相关视频资料进行简易化学习,在几分钟的时间内研学某一类概念,从而获取更加深刻的学习体验和感触。学生可以将相关短视频资料当做科普视频进行简易化学习,建立起良好的物理观念,从而为深度学习提供坚实的保障。相关短视频资料可以打开学生思维,激活探索兴趣。在视频资料的指引下,使学生具备深度研学的欲望。同时,教师也可以将部分零散化的物理知识以短视频教学的方式进行讲授,带动学生积少成多,逐步完善自身的物理知识体系,从而为深度学习打下坚实基础。

例如,在高中物理课程中,“量子物理”作为一个拓展性概念,对于大多数学生来说既神秘又难以全面掌握。这一概念涉及微观粒子的行为规律,如波粒二象性、量子态叠加、不确定性原理等,这些内容超出了经典物理学的范畴,对学生的抽象思维和逻辑推理能力提出了较高要求。由于课堂时间有限,深入讲解这些复杂概念往往不够充分,因此,引入碎片化学习成为了一种有效的补充方式。高中物理教师教师决定利用短视频资料,将量子物理的初步概念制作成一系列5-10分钟的微课,每节聚焦一个核心概念。其中,教师制作的第一节微课以“光的波粒二象性”为主题,通过动画演示托马斯·杨的双缝干涉实验和电子衍射实验,直观展示了光同时具备波动性和粒子性的特性,帮助学生建立初步认知。学生小张在放学后,利用乘坐公交回家的10分钟时间,通过手机观看了教师发布的量子态叠加视频,视频中通过薛定谔的猫思想实验,生动地解释了量子态的不确定性。张在观看视频后,对量子态在未被观测前可以同时处于多个可能状态的观念有了直观理解,并在班级讨论中分享了这一有趣的概念,激发了同学们对量子物理的兴趣。这些短视频不仅作为科普内容,还成为了学生深入理解物理世界奥秘的钥匙,促使他们在课后主动查阅资料,进行更深入的探索。受到视频中不确定性原理启发的学生小王,利用周末时间查阅了海森堡不确定性原理的详细解释,并尝试用日常生活中的例子(如测量足球位置和速度的不确定性)来解释这一原理,加深了自己的理解。

三、结束语

总体来说,高中物理教师需带动学生进行深度学习,整合丰富的教学工具和资源,构建完善的深度研学模型,打开学生的学习思路,引导其在学习期间进行高效探究,提高其学习品质和效率。

参考文献:

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[2]李军桂.深度学习视域下高中物理教学的优化策略[J].学周刊, 2022(32):78-80.

[3]刘斌.深度学习视域下高中物理教学的优化策略[J].东西南北:教育, 2019(6):1.

[4]陈丰波.基于深度学习下高中物理师生互动合作教学策略[C]//教育理论研究(第十辑).2019.

作者简介:赵宏兵(1986.02—),男,汉族,陕西扶风,本科学历,一级教师,从事高中物理教学。

赵宏兵(1988.09—),女,汉族,陕西扶风,本科学历,一级教师,从事高中英语教学。