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指向深度学习发生的思考与实践以《向心加速度》为例

摘要：本文从运动观念的角度，通过实验创新结合理论探究，让学生在身边的情境里，挑战性的任务体验中，经历探究“匀速圆周运动的加速度”→“匀速圆周运动的平均加速度”→“匀速圆周运动的瞬时加速度”→“匀速圆周运动的向心加速度”→“变速圆周运动的向心加速度”深度学习的历程，最终从“实验”和“理论”的相互验证、从“大小”到“方向”完美结合，构建完整核心概念的同时促使素养的达成。

关键词：深度学习，核心任务，探究实验，经历过程，向心加速度

2021年8月18日至20日教育部基础教育课程教材发展中心课程教材研究所，通过网络的形式开展了，普通高中指向核心素养的深度学习教学改进项目第二期研修，推进新课程新教材实施工作，通过两天的通识研修和学科研修，聆听了北京师范大学李春密教授等专家的报告，进一步加深了对指向深度学习单元教学设计基本特征及基本要求；及深度学习等相关理论的理解，同时在实践的角度通过专家老师对相关案例的解读及展示交流和互动答疑中，进一步细化了对深度学习在教学操作过程的认识。以下笔者结合学习感悟，结合自身教学过程中引导学生探究向心加速的实验，谈谈学习体会以供同行老师交流探讨。

一、指向深度学习的单元教学的学习体会

（1）释然了为什么要进行单元教学的困惑。素养的达成要基于学生的深度学习，让学生“在教学中，学生积极参与、全身心投入、获得健康发展的、有意义的学习过程”。

然而这一过程要单元教学为载体，所以核心素养是宏观，单元设计是中观，课时教学是微观。

（2）促进了对是深度教学概念进一步理解。其中深度学习的特征是：活动与体验、联想与结构、本质与变式、迁移与创造、价值与评判。四个要素分别为：素养导向的学习目标；引领性学习主题；挑战性学习任务；持续性学习评价。判断是否是深度学习的主要依据是：教学内容上有引领性学习主题、以素养导向的学习目标；学习活动基于情境化的挑战性任务，学生高情感的参与；学习过程应处于开放性的学习环境、结合反思性的教学改进。并对学习结果予以过程性及持续性评价。

二、深度学习在实验探究中初步理解与实践

通过以上相关理论的学习体会，以人教版普通高中教科书物理必修2，第六章第三节《向心加速度》为例，在实验探究教学中指向深度学习的实践与几点思考。

（1）基于课标、教材及学情的分析明确定位

本节新课标中要求：通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。

教材分析：对比新老人教版本教材不难发现，相关内容均分为4节内容且名称未变。

但新教材将《向心力》调整到了《向心加速度》的前面。然而，新课标中知识点的要求次序仍然是，先“知道向心加速度的大小和方向”，再“了解向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。似乎“新课标”与“新教材”产生了“冲突”。这样“冲突”笔者在新教材教师用书中找到了答案：“从力推知加速度的思路”，是为了降低了教学难度，因为在从运动学角度学习向心加速度的概念时，学生可能会遇到来自三个方面的困难。

①受直线运动中加速度概念的影响，学生会认为匀速圆周运动速度大小没有改变，没有加速度。

②对不共线矢量减法运算的知识储备不足，对确定速度变化量的方向感到困难。

③不理解近似、极限思想。对小角度时采用的近似、极限处理有很大困难。笔者思考能不能针对部分“学有余力”的同学，作为拓展提升。从运动学角度以“具象”的实验探究来降低“抽象”理论推理思维上的难度，并且让学生在实验器材的制作过程中促使其深度学习的发生。因此，制作一个探究向心加速的实验器材，就成了这一教学目标的“核心任务”。

（2）具有挑战性核心任务的确定要基于情境

深度学习一定要在情境中发生，情境选择要遵循“真、小、精”的原则，这更符合学生认知的特征。自行车是我们生活中常见的情境，同时也包含着丰富的圆周运动的知识。同时，该情境也在新教材中多次呈现，如本章第1节通过观察链条连接大小齿轮运动情境，让学生思考如何去判断圆周运动快慢，同时基于线速度的概念，通过齿轮与链条间的观察，从线速度引出角速度的概念。在第3节“思考与讨论”中也通过其探究向心加速与半径间的关系。

因此，核心任务确立为“基于自行车情境自制向心加速度演示器材”，情境源自生活触手可及、源自教材贴合问题，同时也承上启下更便于单元教学的构建。

（3）由大任务到小活动的分解注重递进与体验

设计的过程教师先将大问题分解成若干个小问题，学习者同步解决小问题再最终形成对大问题的理解，同时活动的设计要突出学生的亲身经历和体验。因此，将本节核心任务首先分解成两个中等活动即：探析实验原理，理顺制作思路。

活动一：逐步探析实验原理：结合前两节已经建立的线速度、角速度等概念。通过学生交流讨论得出：“圆周运动中的加速度”与v、ω、r、T、f、n等描述圆周运2π动的物理量有关。又因为T、ω