基于深度学习的高中物理概念转变教学策略探究

一、引言

概念转变是学习者在接触新的科学概念后，原有认知结构受到冲击、调整并形成新认知体系的过程，其本质是认知从错误到科学、从片面到全面的发展过程。这一过程并非简单的知识叠加，而是学习者对既有认知框架的解构与重构。根据波斯纳（G.J.Posner）的概念转变模型，当学习者面对新信息时，只有在满足对现有概念不满、新概念可理解、新概念合理且具有解释力四个条件时，概念转变才可能发生。

随着核心素养教育理念的深入推进，深度学习成为学科教学的重要导向，强调学生对知识的深层理解、主动建构与灵活应用。深度学习要求学生超越表层记忆，通过批判性思维、知识迁移和问题解决实现知识的内化。在物理学科中，深度学习表现为学生能够运用物理概念解释复杂现象、设计实验验证理论并解决实际问题。当前高中物理教学中，学生因受生活经验、直觉判断等影响形成的前概念，常与科学概念产生冲突，导致概念理解困难、应用能力薄弱。因此，亟需探索契合深度学习要求的概念转变教学策略，通过创设认知冲突情境、开展科学探究活动和运用可视化教学手段，帮助学生实现从日常经验到科学概念的跨越，真正落实物理学科核心素养的培养目标。

二、实施策略

基于深度学习的高中物理概念转变教学，需以学生认知规律为依据，通过系统性教学设计引导学生完成概念的解构、重构与固化。以下从认知诊断、支架搭建、情境应用和结构优化四个方面，阐述具体实施方法。

（一）多维采集认知数据，精准定位概念偏差

教学初始阶段，综合运用多种工具开展前概念诊断，全面捕捉学生的认知起点。设计涵盖概念定义、现象解释、问题解决等维度的测试题组，覆盖力学、电学、光学等核心模块，采用线上线下结合的方式收集答题数据，重点记录典型错误答案及出现频率。引入概念图评估工具，要求学生围绕核心概念自主绘制知识关联图，通过节点完整性、连接合理性分析认知结构的薄弱环节。组织小组访谈活动，选取不同学业水平的学生围绕具体物理现象进行描述与解释，记录其言语表达中的概念误解与认知困惑。将采集的测试数据、概念图信息、访谈记录整合导入分析系统，通过数据可视化技术生成个人及班级的概念偏差报告，明确错误概念的类型、分布特征及形成原因，为后续教学实施提供精准靶向。

（二）设计层级化学习支架，引导概念主动重构

依据诊断结果设计递进式学习支架，为学生概念重构提供阶梯式支持。针对前概念集中的知识点开发交互式学习资源，将抽象的物理概念转化为可操作的虚拟实验场景，如通过调整斜面倾角、物体质量观察加速度变化，让学生在直观体验中感知概念内涵。构建由具象到抽象、由简单到复杂的问题链，从生活现象切入逐步深入原理本质，例如从 “苹果落地” 现象提问过渡到 “万有引力规律” 探究，引导学生通过问题解决实现概念理解的深化。组建异质学习小组，根据学生认知特点分配观察记录、数据分析、结论总结等互补性任务，借助在线协作平台实现思路交流与争议辨析。教师实时监测学生的学习过程数据，当发现学生出现认知停滞时，适时提供原理示意图、实验操作提示或案例片段等支架资源，避免直接告知结论，引导学生在自主探索与协作互动中完成对错误概念的修正与科学概念的建构。

（三）构建真实问题情境，推动概念迁移应用

结合课程标准与生活实际创设真实问题情境，为学生提供概念应用的实践平台。依据教材知识点选取具有代表性的生活现象、工程应用案例作为情境载体，开发 “车辆刹车距离计算”“家庭电路安全设计”“太阳能装置优化” 等情境化学习项目，提供包含物理参数、环境约束、目标要求的完整情境包。引导学生以项目小组为单位，运用所学物理概念分析问题本质、制定解决方案，通过虚拟实验平台模拟方案实施过程，验证设计的合理性与可行性。在情境任务实施过程中设置认知冲突环节，如呈现理论计算与实际模拟的结果差异、不同解决方案的效果对比等，推动学生深入思考概念的适用条件与应用边界。建立包含概念应用准确性、方案创新性、过程参与度等维度的评价量表，采用学生自评、小组互评与教师点评相结合的方式进行过程性评价，通过问题解决中的概念运用强化知识与情境的关联，提升概念迁移能力。

（四）建立动态反馈机制，促进认知结构优化固化

构建多维度反馈与优化体系，实现概念认知的持续强化与固化。课后布置分层巩固任务，基础层为概念辨析题组，聚焦易混淆概念的区分与理解；提高层为跨模块综合应用题，强化概念的横向联系与综合运用；创新层为开放式探究任务，鼓励学生结合生活实际设计小实验验证概念原理。利用智能批改系统对学生答题情况进行实时分析，生成包含错误类型、关联概念、改进建议的个性化错题报告，精准标注概念理解的薄弱点。定期开展概念回顾活动，采用 “概念重构工作坊” 形式，组织学生结合前期学习经历重新绘制知识图谱，对比分析前后认知结构的变化，撰写概念理解反思日志。建立个人概念成长档案，收录典型错题、实验报告、概念图、反思日志等材料，通过定期复盘强化概念记忆与理解。教师根据班级整体认知反馈数据调整后续教学内容与节奏，形成 “诊断 - 教学 - 反馈 - 优化” 的闭环教学循环，促进学生认知结构的持续完善。

三、结语

基于深度学习的高中物理概念转变教学策略，通过精准诊断、支架支持、情境应用和动态优化的系统性设计，为学生概念转变提供了完整路径。这一策略将学生认知规律与深度学习要求有机结合，既关注概念理解的准确性，又重视认知能力的发展，不仅有助于学生建立科学的物理概念体系，更能培养其自主学习与问题解决能力，为核心素养的落地奠定坚实基础。

参考文献

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[2] 林彦锋。高中物理前概念诊断与转化策略实践 [J]. 教育理论与实践，2024(5):45-49.

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