在新一轮教育改革不断深入的时代背景下,指向核心素养的中学物理教学改革成为中学物理教学研究的热点之一。单元教学设计因其有利于学生的知识整体建构和核心素养的形成,越来越得到广大一线教师的普遍采用。然而,在实施单元教学的过程中,学生是否进行了深度学习?是否有效发展了他们的高阶思维?这些问题还有待于进一步的深入研究。核心素养成为中学物理教学的一大热点,也意味着从前的浅层学习已经不再满足时代的需要。深度学习作为学习科学的研究热点,涵盖了认知、个人和人际三个领域,与核心素养有着共通之处。而以往采用的课时教学设计的形式割裂了知识间的联系,不利于学生的深度学习和核心素养的发展。为解决传统课堂中忽视学生思维发展的问题,本研究将深度学习理念与单元教学的形式结合起来,相辅相成,共同达成培养学生核心素养的目标。本研究主要围绕如何开展指向深度学习的高中物理单元教学设计展开,采用了问卷调查法、准实验研究法及课堂观察法,研究工作主要分为三个部分:第一,通过梳理国内外关于教育领域深度学习及单元教学设计的研究现状,结合脑科学与教育的相关研究成果,解释了深度学习的发生基础是大脑神经网络的联结,而单元教学符合大脑的认知逻辑,有助于神经网络的形成和加强。基于脑的深度学习可以分为准备、深度加工和评价三个阶段,并提出各个阶段可采用的教学策略,说明了单元教学是实现深度学习的可靠途径。第二,在ADDIE教学设计模型的基础上,构建了“指向深度学习的高中物理单元教学设计模型”,详细说明了实施单元教学设计的四个步骤:选择单元内容,确定单元主题;分析教学要素,构建单元目标;构建单元结构,统筹课时安排;形成单元评价体系。进行了力学前概念诊断探知学生认知基础,并以美国SDL项目提出的深度学习能力框架为基础,结合NESS-China深度学习子量表中有代表性的题目,构建了物理学科深度学习能力调查问卷,为单元教学设计的开展做好预备工作。第三,以“相互作用——力”单元为例,在济南市某中学进行教学实践,依据单元评价体系使用课堂观察记录表、单元测试题及深度学习调查问卷通过形成性评价和终结性评价从多个维度对实践效果进行全面分析。通过指向深度学习的高中物理单元教学设计的实践,得到以下结论:第一,脑科学为深度学习的实现提供了坚实基础,单元教学的形式符合学生的认知规律和物理学科的知识结构,是实现深度学习的可靠途径;第二,通过前概念诊断和深度学习情况调查可知学生在进行本单元学习之前存在着部分错误前概念,以及知识点孤立、深度学习水平不高、缺乏整合能力等问题,因此教学重点应该聚焦在概念的重构、深度学习策略的运用和思维深度的提升;第三,对教学实践结果分析得出本研究构建的单元教学模型在提高学生物理学科成绩、思维能力和表达能力、学习动机等方面都颇有成效,即在深度学习的认知、个人及人际三个领域均取得了较为显著的成果,符合深度学习特征。