情景·探究·應(yīng)用，邁入深度學(xué)習(xí)

摘 要：改變教學(xué)只注重數(shù)量的膚淺低效頑癥，需要引導(dǎo)學(xué)習(xí)層次向深度邁入。通過課堂觀察和案例研究等方法，基于“情景—探究—應(yīng)用”這一認知結(jié)構(gòu)線索，研究了物理課堂深度學(xué)習(xí)的特征和導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的措施。預(yù)設(shè)問題串、合作式探究和整合式應(yīng)用，是導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的有效做法。

關(guān)鍵詞：物理圖案；科學(xué)探究；問題解決

一、問題的提出

學(xué)習(xí)科學(xué)研究表明，根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)的層次性可將學(xué)習(xí)分為淺層學(xué)習(xí)（surface learning）與深度學(xué)習(xí)（deep learning）。淺層學(xué)習(xí)是指把信息作為孤立的事實來接受和記憶的學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)是指在理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新的思想和知識，并將它們?nèi)谌朐械恼J知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多的思想間進行聯(lián)系并能夠?qū)⒁延械闹R遷移到新的情景中作為決策和解決問題的學(xué)習(xí)。按照布盧姆的教育目標(biāo)分類，淺層學(xué)習(xí)的認知水平停留在第一、第二層（識記和理解），而深度學(xué)習(xí)的認知水平對應(yīng)著后面的四層（應(yīng)用、分析、綜合和評價）。

物理知識是在分析物理現(xiàn)象的基礎(chǔ)上經(jīng)過抽象、概括或者推理得來的。只經(jīng)過淺層學(xué)習(xí)，學(xué)生頭腦里只會剩下一些凌亂的公式和條文，不能真正理解知識，思維也得不到訓(xùn)練。只有經(jīng)過深度學(xué)習(xí)，才能對物理概念、規(guī)律和方法融會貫通，知其然并且知其所以然。但受片面應(yīng)試思潮的影響，只注重數(shù)量的教學(xué)意識，在一定程度上已成為物理教學(xué)低效的頑癥。在物理課堂教學(xué)中導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)，是促進物理教學(xué)走向優(yōu)質(zhì)高效的重要途徑。

二、研究的內(nèi)容

1.物理課堂深度學(xué)習(xí)的特征

一般而言，深度學(xué)習(xí)具有聯(lián)系與建構(gòu)、理解與批判、遷移與應(yīng)用的特征。物理學(xué)有著一套獲得知識、組織知識和運用知識的有效步驟和方法。高中物理教學(xué)側(cè)重提高學(xué)生的思維能力、探究能力和解決物理問題的能力。課題基于物理學(xué)科特征及物理課程目標(biāo)，研究揭示學(xué)生在物理課堂中進入深度學(xué)習(xí)層次的特征。

2.物理課堂教學(xué)導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的措施

中學(xué)物理課程目標(biāo)就是讓學(xué)生獲得必需的物理基礎(chǔ)知識和基本技能，經(jīng)歷物理知識的形成過程，認識和運用物理學(xué)的基本思想和基本方法，受到科學(xué)精神的熏陶。課題研究基于“情景—探究—應(yīng)用”這一認知結(jié)構(gòu)線索，探討在物理課堂教學(xué)實踐中導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的成功做法。

三、研究方法

1.文獻分析法

查閱國內(nèi)外有關(guān)深度學(xué)習(xí)理論研究和實踐研究的文獻，分析深度學(xué)習(xí)的特征和促進深度學(xué)習(xí)的策略，為課題研究的教學(xué)設(shè)計提供依據(jù)。

2.課堂觀察法

通過日常教學(xué)和聽評課活動，研究學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程中加工知識的不同方式，比較淺層學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的過程和結(jié)果。

3.案例研究法

從物理圖景建構(gòu)、規(guī)律探究和知識應(yīng)用三個方面，選擇教學(xué)案例，探索物理課堂教學(xué)導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的具體措施。

四、研究案例與結(jié)論

1.基于認知線索的物理課堂深度學(xué)習(xí)特征

（1）深度學(xué)習(xí)基于物理圖景建構(gòu)

課堂觀察案例：學(xué)習(xí)“伽利略的斜面理想實驗”。淺層學(xué)習(xí)的過程是觀察教師呈現(xiàn)對接斜面示意圖，學(xué)生跟隨教師的思路進行推論，其學(xué)習(xí)結(jié)果就是記住實驗得出與亞里士多德相反的結(jié)論。而深度學(xué)習(xí)的過程需要建構(gòu)斜面光滑的條件圖景，建構(gòu)斜面傾角逐漸減小、小球通過路程不斷增大的過程圖景，在觀察實驗圖片、聯(lián)系生活中構(gòu)建“阻力”與“運動變化”的關(guān)系圖景等，其相應(yīng)學(xué)習(xí)結(jié)果就是能夠通過小球在不同斜面運動狀態(tài)的變化判斷不受力時將勻速運動，歸納出“維持運動不需要力”的結(jié)論，感受到理想實驗的科學(xué)價值等。

深度學(xué)習(xí)意味著聯(lián)系與構(gòu)建。建構(gòu)新的物理圖景，需要善于發(fā)現(xiàn)已學(xué)知識和當(dāng)前物理問題之間的關(guān)聯(lián)，從而對原有物理圖景進行重新加工改造，使之成為已有知識建構(gòu)的部分，圖景建構(gòu)過程意味著對物理知識的深度學(xué)習(xí)。

（2）深度學(xué)習(xí)基于科學(xué)探究過程

課堂觀察案例：學(xué)習(xí)“向心加速度”概念。淺層學(xué)習(xí)的過程是聽教師講授“做勻速圓周運動的物體速度方向不斷變化，因此具有加速度”“向心加速度矢量方向和向心加速度公式的不同形式”，其學(xué)習(xí)結(jié)果就是記住向心加速度的公式。而深度學(xué)習(xí)的過程需要通過實驗探究向心力與角速度ω（或線速度v）、半徑r的比例關(guān)系推導(dǎo)出a與ω（或v）、r的公式，其相應(yīng)學(xué)習(xí)結(jié)果就能達到根據(jù)牛頓定律和實驗數(shù)據(jù)歸納得出a=ω2r（或a=v2/r），感悟控制變量法的價值等。

深度學(xué)習(xí)意味著理解與批判。單一跟隨教師講授、只關(guān)注物理結(jié)論的學(xué)習(xí)屬于淺層學(xué)習(xí)，而基于探究過程的深度學(xué)習(xí)雖然知識目標(biāo)與淺層學(xué)習(xí)相同，但探究活動中經(jīng)歷了多個任務(wù)驅(qū)動、多方面知識聚合以及新學(xué)知識的多視角呈現(xiàn)等，學(xué)習(xí)中獲得的探究體驗和感悟會積淀為學(xué)習(xí)素質(zhì)的組成部分。

（3）深度學(xué)習(xí)基于物理問題解決

課堂觀察案例：解答習(xí)題“估算標(biāo)準(zhǔn)狀況下，空氣分子之間的平均距離”，需要經(jīng)過深度學(xué)習(xí)層次，對應(yīng)于布盧姆教育目標(biāo)分類層次中的分析、綜合、評價。分析層次的內(nèi)容即審題：什么是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)？如何構(gòu)建氣體分子運動模型來求分子距離？綜合層次的內(nèi)容有表達條件：阿伏伽德羅常數(shù)NA、標(biāo)況下空氣摩爾體積Vm，每個分子占據(jù)立方體空間模型；列出關(guān)系式：分子距離d等于立方體的邊長即■；求解：代入數(shù)據(jù)得到d=3×10-9 m。評價層次的內(nèi)容是檢驗：分子直徑數(shù)量級為10-10 m，氣體分子間距為其10倍，符合事實，模型建構(gòu)合理。

深度學(xué)習(xí)意味著遷移與應(yīng)用。復(fù)習(xí)教學(xué)的任務(wù)就是對已學(xué)過的物理知識進行小結(jié)，建立知識間的聯(lián)系，解答一些較復(fù)雜的物理習(xí)題。習(xí)題解答中需要經(jīng)歷的審題、表達條件、列式、求解、檢驗過程，也即對應(yīng)于布盧姆教育目標(biāo)分類層次中的分析、綜合、評價，學(xué)習(xí)層次處在深度階段。

2.基于認知線索的物理課堂深度學(xué)習(xí)引導(dǎo)措施

（1）預(yù)設(shè)問題串，聚焦學(xué)習(xí)重難點

教學(xué)實踐案例：“電場強度”的概念教學(xué)。圍繞場強比值定義式中的分子、分母和學(xué)生認知結(jié)構(gòu)中已有比值法定義的物理量，教學(xué)中設(shè)置發(fā)散式問題串：研究什么樣帶電體的受力可以簡化問題？電場對電荷的作用力有什么特點？物質(zhì)性質(zhì)、導(dǎo)體性質(zhì)、運動快慢……怎樣描述？圍繞場強的矢量性，教學(xué)中設(shè)置遞進式問題串：怎樣表示電場的方向？怎樣求一個點電荷電場的場強？怎樣求兩個點電荷電場的場強？教學(xué)中還設(shè)置并列式問題串：怎樣求正點電荷、負點電荷、等量同種點電荷、等量異種點電荷、不等量點電荷的電場？

為了引導(dǎo)課堂知識學(xué)習(xí)的走向和思維活動的深入，將教學(xué)內(nèi)容預(yù)設(shè)為一組相互聯(lián)系、逐漸展開的系列問題即“問題串”。問題串是導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的路標(biāo)，是聚焦教學(xué)重點和難點的載體。從教學(xué)效果看，預(yù)設(shè)“問題串”讓學(xué)生在紛繁的教學(xué)情境中沿知識主線建構(gòu)物理圖景，在一個個問題驅(qū)動下積極思考和探究，激發(fā)發(fā)現(xiàn)問題、表達問題和解決問題的活躍思維狀態(tài)，起到了有效引導(dǎo)學(xué)習(xí)層次由淺入深的作用。

（2）利用組間合作，經(jīng)歷深度探究

教學(xué)實踐案例：“彈簧振子周期公式的實驗探究”。對于改變彈簧勁度系數(shù)k來研究周期T的變化關(guān)系時，首先需要測量每根彈簧的勁度系數(shù)k，之后再測量不同k時的周期T，這項任務(wù)耗時多，課堂教學(xué)時間不允許每個探究小組獨立完成實驗。此時就可以采用“合作式探究”方式，讓每個小組測量一根彈簧的勁度系數(shù)k以及對應(yīng)的振動周期T，視全班為一個探究小組，學(xué)習(xí)就能夠繼續(xù)深度下去了。

進行“合作式探究”，就是將深度探究環(huán)節(jié)的任務(wù)分派到不同學(xué)習(xí)小組，讓原本需要的多個探究步驟或多次探究過程，由不同小組在同一時間段內(nèi)完成，也就是說由全班齊心協(xié)力完成探究任務(wù)。

應(yīng)用“合作式探究”導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)，還用在了實驗探究和理論探究中實現(xiàn)“多次探究”的目的。在“探究重力做功與路徑關(guān)系”時，可以在兩個定點之間設(shè)計各種不同的運動路徑，每個小組計算一種路徑時重力所做的功，通過比較全班各小組的計算值都相等，就能發(fā)現(xiàn)“重力做功與路徑無關(guān)”的結(jié)論。

（3）挖掘問題關(guān)聯(lián)，整合知識應(yīng)用

教學(xué)實踐案例：“三個定則”（右手螺旋定則、左手定則和右手定則）的復(fù)習(xí)課。通過典型試題，設(shè)置知識點整合、習(xí)題變式整合、習(xí)題與科學(xué)·技術(shù)·社會（STS）整合以及習(xí)題與實驗整合。將相似問題情景“舉一反三”或“舉三歸一”，做到在新情景中分析判斷問題差異，遷移運用物理概念、規(guī)律和方法。

單一知識點的學(xué)習(xí)訓(xùn)練或混搭知識點的章節(jié)訓(xùn)練不足以形成知識的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和因果關(guān)系，需要挖掘問題關(guān)聯(lián)，整合知識應(yīng)用。除了對典型試題進行知識整合式應(yīng)用設(shè)計外，還圍繞一類物理模型建構(gòu)設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容（如兩體“追趕運動”模型）、圍繞一類STS現(xiàn)象設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容（如交通運輸中的牛頓定律問題）、圍繞一類解題方法設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容（如物理圖像法的應(yīng)用）等。

五、進一步研究的思考

評價是課堂教學(xué)的有機組成部分，也是保證教學(xué)活動沿正確方向發(fā)展的重要手段。深度學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成是一個漸進的過程，對學(xué)習(xí)過程的評價需要有利于思維活動的遞進、有利于教學(xué)過程的對話、有利于學(xué)生個性的發(fā)展。改變評價過分強調(diào)甄別與選拔的功能，發(fā)揮評價促進學(xué)生發(fā)展、實現(xiàn)課程目標(biāo)的功能是實現(xiàn)物理課堂教學(xué)順利導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的重要保證，也是課題需要進一步研究的內(nèi)容。

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注：本文為上海市靜安區(qū)教育科研課題成果，課題編號： 20120011。

作者簡介：何松，男，1969年10月出生，大學(xué)本科，中學(xué)高級教師，現(xiàn)就職于上海市民立中學(xué)，研究方向為中學(xué)物理教學(xué)。