深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计

［摘 要］文章探讨了深度学习如何驱动“物理学与日常生活”的跨学科实践，阐述了深度学习驱动的跨学科实践的设计理念、设计分类、设计原则、实施步骤以及挑战，并提出了解决方案。通过深度学习驱动的跨学科实践能促进学生深刻理解和牢固掌握物理学知识，提高学生的实践能力和解决问题的能力。

［关键词］深度学习；物理学与日常生活；跨学科实践；设计

［中图分类号］    G633.7                ［文献标识码］    A                ［文章编号］    1674-6058（2024）32-0043-04

一、问题的提出

传统的实践作业往往过于注重知识的灌输，而忽视了激发学生的主动性和创造力。学生在完成实践作业的过程中，往往只是被动地接受知识，而缺乏对知识的深入理解和实际应用。这既难以激发学生的学习兴趣，也无法满足当今社会对创新人才的需求。基于此，我们提出了深度学习驱动的跨学科实践设计理念。这一设计理念的提出，既是对传统教育方式的反思，也是对未来教育发展的积极探索。此外，《义务教育物理课程标准（2022年版）》的颁布，特别是其中新增的跨学科实践主题，为深度学习驱动的跨学科实践设计提供了重要的政策依据和理论支撑。通过实施跨学科实践，能够更好地培养学生的创新精神和实践能力，为他们的未来发展奠定坚实的基础。我们期待跨学科实践能够推动物理教育的改革和发展，为学生提供更优质的教育资源和实践机会。

二、深度学习驱动的跨学科实践设计理念

“深度学习驱动”是一种以深度学习为核心理念的教学策略，强调在教师的引导下，学生围绕具有挑战性的学习主题，积极参与学习过程，体验成功，并获得有意义的发展。

“深度学习驱动”是一种以学生为中心的教学策略，注重学生的全面发展，特别注重对学生实践操作能力和问题解决能力的培养。

基于此，我们提出了深度学习驱动的实践模型2.0（如图1），即深度学习驱动的跨学科实践模型。该模型在传统深度学习的基础上进一步优化了教学策略和方法，强调跨学科实践，旨在培养学生的实际操作能力和问题解决能力。具体地，可以通过设计具有挑战性和贴近生活的跨学科实践作业，引导学生主动探究、合作学习，并反思总结，从而实现深度学习的目标。

在深度学习驱动的跨学科实践中，教师应关注学生的个体差异和学习需求，提供个性化的指导和支持，不断反思和调整教学策略，以适应学生学习需求的变化。同时，教师还应不断优化教学实践。

三、深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计分类

物理学与日常生活的深度融合是跨学科实践的内容之一。该实践可根据不同维度进行分类。以下是一些建议的分类方式、依据及实例。

（一）按实践场景分类

家庭场景：聚焦家庭生活中的物理学知识应用，如利用物理原理改进家居设备等。

学校场景：在校园内进行物理实验和探究，如制作简易机器人等。

社会场景：结合社会热点，运用物理学知识解决实际问题，如城市规划中的声学问题等。

（二）按实践形式分类

实验型：通过物理实验探索日常生活现象，如测量物体的质量、探究物体受到的摩擦力等。

制作型：利用物理学原理制作实用工具或装置，如制作简易手电筒、搭建太阳能热水器等。

调查型：调研生活中的物理问题，如调查城市的噪声污染等。

（三）按实践目标分类

知识掌握：通过实践强化学生对物理知识的理解，如实验验证物理定理。

能力培养：通过实践培养学生的观察能力、实验设计能力、分析能力及解决问题的能力，如让学生自主探究生活中的物理现象等。

态度培养：通过实践活动，如引导学生开展物理科普活动等，激发学生学习物理的兴趣和培养学生的科学态度。

上述分类仅为示例，具体可根据实际需要进行调整。合理的分类有助于教师更精准地设计深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践，满足不同层次学生的学习和发展需求。

四、深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计原则

（一）问题导向原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计应围绕实际问题或挑战展开，让学生在真实情境中理解和应用物理知识。

（二）跨学科整合原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计应融合物理学与日常生活或其他学科知识，以培养学生的跨学科思维和综合应用能力。

（三）实际操作原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计应包含动手实践和实验环节，让学生通过动手实践来理解和掌握物理学原理。

（四）反思与总结原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计应注重引导学生进行反思和总结，讨论在实践中遇到的问题方法，系统梳理所学知识和积累实践经验。

（五）个性化学习原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计需考虑学生的个体差异和学习需求，给学生提供个性化的学习资源和指导，以促进学生的全面发展。

（六）持续改进原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计，需根据学生的反馈和表现不断调整和改进实践项目，如改进实验设备、调整探究问题等，以提升实践效果和学习体验。

（七）激发兴趣与挑战原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践中，教师应设计有趣的挑战任务，以激发学生的学习兴趣。

（八）技术与数据支持原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计应注重利用现代技术工具和数据资源，增强实践科技含量，提升实践效果。

（九）安全与伦理原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计需严格遵守安全操作和伦理规范，确保学习环境安全。

（十）评价与反馈原则

深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计应注重建立合理的评价体系，综合考量学生的参与度、表现、成果等，及时给予学生反馈与指导，帮助学生认清学习状况并调整学习策略。

明确上述设计原则，有助于有效开展深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践，引导学生将物理知识应用于实际生活，培养他们的创新思维和实践能力。

五、深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践的实施步骤

随着教学改革的推进，深度学习理念在教育领域得到了广泛的认可和实践，为跨学科实践设计提供了新的思路和方法。本文以初中物理跨学科实践为例，深入探讨深度学习驱动的“物理学与日常生活”跨学科实践设计。

（一）选择主题

选择贴近学生日常生活的主题，引导学生进行实践，以深入理解物理学原理，提升学生解决实际问题的能力。例如，选择“制作简易杠杆装置”这一实践主题，引导学生动手制作简易杠杆并探寻杠杆平衡原理，培养学生的创新思维和实践能力。

实践主题：制作简易杠杆装置。

制作材料：木棒（或塑料棒）、绳子、不同质量的重物、秤砣、标记笔、纸。

原理探寻：杠杆两端力矩需平衡以保持杠杆稳定。力矩是力和力臂的乘积，其中力臂是从支点到力的垂直距离。当杠杆两端力矩相等时，杠杆平衡；反之，杠杆绕支点转动。如图2所示为杠杆平衡原理图。

（二）设定目标

在确定主题后，需明确跨学科实践设计的三维目标（知识目标、能力目标和情感目标）以及核心素养目标。以“制作简易杠杆装置”为例，知识目标设定为让学生掌握杠杆平衡原理；能力目标设定为让学生能够运用杠杆平衡原理进行实验设计；情感目标则是培养学生的团队协作精神和创新能力。而核心素养目标的设定如表1所示。

（三）制作装置

制作步骤：（1）选取一根适当长度的木棒（或塑料棒），用绳子将一个重物系于木棒一端，形成动力和动力臂。

（2）于木棒另一端系上另一重物，形成阻力和阻力臂。

（3）在木棒上取一点为支点，在纸上记录下动力臂和阻力臂的长度以及重物的重力。

（4）调整重物的位置和重量，观察杠杆是否平衡。

（5）利用秤砣逐步增减动力臂上的重量，观察并记录杠杆的变化及相应实验数据。

通过制作简易杠杆装置，学生可深入理解杠杆的平衡原理，把握杠杆的平衡条件，培养实验设计能力和科学探究精神。

（四）收集与整理数据

构建深度学习模型，数据至关重要。因此，我们需收集大量关于杠杆平衡的相关数据，并对这些数据进行整理和分析。

（五）构建深度学习模型

基于已收集和整理的数据，构建深度学习模型。针对“制作简易杠杆装置”主题，我们可构建一个卷积神经网络（CNN）模型，输入处理后的数据以探究杠杆的平衡条件。通过对模型的优化，可得到更准确的探究结果。

（六）评价与反馈结果

在完成深度学习模型的构建后，需要对深度学习模型预测的结果进行准确评价，并根据反馈进行调整和优化。评价可侧重于准确率等指标，反馈则应针对模型短板进行。同时，还应将评价结果反馈给学生，使其明晰自己的方案设计和构建的装置是否符合要求，以及如何改进。最后，引导学生参照评价量表（见表2）对所制作的杠杆装置进行自我评价，并反思整个制作过程。

六、关于“物理学与日常生活”跨学科实践的思考

“物理学与日常生活”跨学科实践是一个具有挑战性和创新性的课题。以下是笔者对此课题四个方面的思考：

（一）跨学科实践助推“双减”政策的落实

“双减”政策旨在减轻学生课业负担和培训负担，提高教育质量。跨学科实践作为一种新型的教育方式，能够有效助推“双减”政策的落实。开展“物理学与日常生活”跨学科实践，可将物理学与日常生活相结合，使物理学习变得生动有趣，减少学生死记硬背的学习压力，同时还通过解决实际问题培养学生的创新能力和问题解决能力。

（二）跨学科实践助力新课标理念落地

新课标强调培养学生的综合素质和跨学科学习能力。跨学科实践正是践行这一理念的有效途径。开展“物理学与日常生活”跨学科实践，可通过将物理学与其他学科的深度融合，使学生综合运用多学科知识解决问题，提升学生的综合素质和跨学科学习能力。同时，跨学科实践还能够培养学生的创新思维和实践能力。

（三）跨学科实践促进“五育融合”

“五育融合”是指将德育、智育、体育、美育和劳育有机融合，以实现学生的全面发展。而开展“物理学与日常生活”跨学科实践，将物理学与日常生活相结合，不仅能让学生在实践中掌握学科知识，更能培养他们的科学思维、实践能力、团队精神、沟通能力和审美素养，全面促进学生综合素质的提升和社会适应能力的增强。

（四）跨学科实践有效实现“跨出”与“跨入”

在跨学科实践中，“跨出”意味着突破传统的学科界限，勇于尝试新的教学方法；“跨入”则意味着深入其他学科领域，探寻学科间的交叉点。“跨出”是为了更好地“跨入”。只有敢于尝试新的教学方法，才能更深入地挖掘学科之间的交叉点，推动学科间的融合和发展。同时，“跨出”亦需要注重学生的个体差异和个性特长，尊重学生的意愿，赋予学生自由选择研究领域的权利，以激发他们的内在潜能与学习兴趣。开展“物理学与日常生活”跨学科实践，有效实现了“跨出”与“跨入”。

［   参   考   文   献   ］

[1]  张小英.基于深度教学的初中英语课堂教学探究[J].文理导航（上旬），2023（2）：49-51.

[2]  乔艳冰.构建真实情境，实现高中化学深度学习[J].高中数理化，2019（12）：65.

[3]  罗滨.深度学习：从内容单元到学习单元[J].北京教育（普教版），2018（7）：26-27.

［4］  薛晓圆，孟继明.“双减”背景下初中生反思性学习习惯的家长认知调查及家校共育构想[J].新教育，2022（26）：15-17.