在初中物理課堂中促進學生深度學習的策略

熊劍敏

摘? ?要：隨著課堂教學改革的不斷深入，傳統(tǒng)的淺層學習已經(jīng)不能滿足知識時代學習的需要。深度學習強調(diào)學生主動地建構(gòu)知識，批判性的學習，運用知識進行創(chuàng)新。在物理課堂中利用自主探究實驗、以問題驅(qū)動學生解決實際問題，發(fā)展高階思維能力，在項目式學習中實現(xiàn)知識遷移，以及合理使用教學軟件和數(shù)字傳感器等，都可以促進學生的深度學習，發(fā)展學生核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：深度學習;核心素養(yǎng);自主創(chuàng)新實驗;教學策略

深度學習與傳統(tǒng)的接受式學習方式相比較，它更加強調(diào)學生主動地建構(gòu)知識，批判性的學習，要求學生在理解的基礎(chǔ)上，將已有的知識遷移到新的情境中，解決實際問題。它能幫助學生形成積極的學習態(tài)度，提升批判性的思維和問題解決的能力，進而學會學習。筆者根據(jù)深度學習的特征，結(jié)合自身教學實踐，就如何在初中物理課堂教學中促進學生深度學習提出一些探討。

1? 利用自主探究實驗促進學生深度學習

1.1? 創(chuàng)設(shè)科學探究的情境

物理學科以實驗為基礎(chǔ)，科學探究能力是物理學科素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一，為學生創(chuàng)設(shè)自主探究的情境，可以促進學生深度學習。

如，在探究“阿基米德原理”實驗中，學生要猜想到F浮可能和G排大小有關(guān)，才能將實驗深入探究下去，怎樣才能引導學生進行這樣的一個猜想呢？此時可以設(shè)計一個如圖1所示的演示實驗情境：在彈簧測力計的掛鉤上掛一重物，讀出彈簧測力計的示數(shù)后，將重物緩慢地放入一個裝滿水的溢水杯中，讓學生觀察彈簧測力計的示數(shù)變化和溢出的水量變化情況并分析：

學生在這種情境下自然會聯(lián)想到：重物在水中所受浮力F浮的大小是否和排出的水的重力G排有一定的關(guān)系呢？探究活動就自然而然地開展了。

實驗中多創(chuàng)設(shè)這樣的情境，可以讓學生不由自主地產(chǎn)生聯(lián)想，將知識進行關(guān)聯(lián)，減少未知因素對探究題材的影響，將教師的引導探究活動自然地過渡到學生自主探究。

又如，在探究“電阻的大小和哪些因素有關(guān)”時，學生的猜想可能五花八門，如果教師在引入電阻概念時，創(chuàng)設(shè)一個有導向性的演示實驗，如圖2所示：將一個小燈泡（靠鎢絲導電）接入電路中，閉合電路，讀出電流表的示數(shù)，然后斷開開關(guān)，將小燈泡用鎳鉻合金絲代替，再次讀出電流表的示數(shù)，并進行對比，引出“電阻是導體對電流的阻礙作用”的概念。那么在猜想“電阻的大小和什么因素有關(guān)”環(huán)節(jié)，學生由于前面演示實驗中最直觀的感受是燈泡的燈絲和鎳鉻合金絲的材料、粗細、長短不一樣，導致電流表的示數(shù)不同，自然聯(lián)想到影響導體電阻大小的因素可能有“材料、長度、橫截面積”等因素，探究活動就在老師設(shè)置的情境下順利地展開了。

1.2? 以問題驅(qū)動促進學生深入探究

深度學習是學習者為了真正理解而進行的學習，通常表現(xiàn)為對知識的批判性理解，強調(diào)知識的聯(lián)結(jié)和邏輯過程。在自主探究實驗中，如果用具有邏輯聯(lián)系的問題串來驅(qū)動，讓學生在問題的驅(qū)動下進行探究，學習過程更加自主和有成就感。

如，在“阿基米德原理”探究實驗中，學生猜想F浮和G排可能有關(guān)后，用以下幾個問題驅(qū)動的方式使探究更加深入。

問題1.為了得到F浮和G排是否有關(guān)，實驗中需要測量哪些物理量？用什么儀器測量？如何測量？

問題2.記錄實驗數(shù)據(jù)需要設(shè)計一個表格，你準備如何制作這個記錄數(shù)據(jù)的表格呢？

問題3.如果利用以上實驗器材想研究F浮和深度h的關(guān)系，如何操作？

問題4.在水中懸浮和下沉的物體，你怎樣得到F浮和G排的關(guān)系？

實驗后的評估環(huán)節(jié)采用以下問題：

問題5.個別實驗組得到的實驗結(jié)論和大部分組得到的結(jié)論不一樣，你認為他們可能在哪些環(huán)節(jié)產(chǎn)生這些不同？

問題6.你有沒有更好的實驗方案或改進？

學生在問題串的驅(qū)動下，不停地積極思考、分析、改進，小組內(nèi)相互分工合作，解決提出的問題，獲得成功的喜悅。

2? 在解決實際問題中，發(fā)展高階思維能力推進深度學習

深度學習注重實踐應用，創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，讓學生應用所學物理知識解決生產(chǎn)、生活中的問題，既可增強解決實際問題的能力，又可以讓學生在學習物理知識的同時，充分調(diào)動學生積極的情感，培養(yǎng)其猜想、動手操作、分析等綜合能力[ 1 ]。

高階思維是發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動，也是關(guān)系到學生發(fā)展的關(guān)鍵能力。主要包括創(chuàng)新能力、問題解決能力、批判性思維能力等。借助高階思維可將零碎的知識整理歸類、關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)化，組織成一個整合的知識體系，形成一種抽象的思維結(jié)構(gòu)，發(fā)展學生的科學思維能力。培養(yǎng)高階思維能力需要借助“高階”的問題和學習任務，讓學生在批判、反思中學習[ 1 ]。

如“電路故障分析”，這是初中學生學習電學的難點。由于故障的多樣性，在不同電路中故障現(xiàn)象、原理也不相同，需要學生綜合分析問題的能力較高。在復習課中，教師可以預先給每個實驗小組設(shè)置不同的真實電路故障，可以在小燈泡的底部用一根導線故意將燈泡短路，也可以用燒壞的燈泡讓電路形成開路，再將電流表和用電器串聯(lián)，電壓表和用電器并聯(lián)。引導學生以“觀察故障現(xiàn)象”“判斷故障類型”“明確故障位置”“分析故障原因”“排除故障方法”為流程，自主地排除電路故障，并讓學生分享解決問題的思路。這種基于情境下問題解決能力培養(yǎng)的課堂設(shè)計，可以改變學生被動灌輸?shù)膶W習方式，學生在課堂中主動探究、積極探索，分析、推理、反思到最后問題得到解決，對教材的這種處理，有利于學生深度學習和高階思維的培養(yǎng)。學生通過動手實踐，又有理論分析，可以實現(xiàn)從感性到理性的升華。

3? 項目式學習中，利用知識遷移，導向深度學習

項目式學習是教師依據(jù)課程標準，對教材內(nèi)容進行整合，綜合考慮學生的知識、能力和經(jīng)驗，圍繞挑戰(zhàn)性的學習主題提出問題，學生運用已有知識經(jīng)驗深度參與探究，精心設(shè)計作品展示探究成果，最終達到提高學生學科核心素養(yǎng)的目的[ 2 ]。項目式學習強調(diào)“制造出某種作品”作為項目研究成果。

知識遷移是將所學知識應用到新的情境、解決新問題時所體現(xiàn)出的能力，是引導學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的良好措施，是促進學生思維能力發(fā)展的有效途徑、培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的必要手段[ 2 ]。

如，利用吸管、胡蘿卜、水杯或酒瓶等器材制作一樣樂器。

在這個項目式學習任務中，學生要以制作出一種樂器作為項目研究成果，在這過程中，學生必需掌握“如何利用這些器材發(fā)聲？”“音調(diào)和什么因素有關(guān)？”“如何改變器材的音調(diào)？”等物理知識，還需要了解音樂知識：各種音階的聲音發(fā)聲頻率范圍是多少？不同的樂器同一音階是否頻率相同？演奏時的技巧有哪些？在項目式學習過程中，各組成員需要先掌握一定的綜合理論知識，學生可以通過已有的知識經(jīng)驗和查資料獲得，利用知識遷移進行創(chuàng)新制作。

項目式學習在探究過程中，各組員之間相互合作，以胡蘿卜制作樂器為例：在探究目標計劃好以后，各小組成員圍繞該項目的核心問題進行討論，設(shè)計活動方案，實施驗證?！霸诤}卜上沿什么方向挖孔？橫向挖還是豎向挖？”“孔的大小，深度分別是多少？”“孔挖好后，用什么軟件來驗證每個音階的準確性？”等問題都是相互合作下完成的。將含有各個音階的胡蘿卜美觀組合起來，制成樂器后，由有專業(yè)知識的學生用此樂器演奏一首歌曲。由于這種學習方式不是模仿，是對知識遷移的創(chuàng)新性應用，對學生來說是具有挑戰(zhàn)性的，所以在探究過程中，很可能會遇到不順利的情況，使探究受阻，這時候需要對原來的方案進行批判、反思，重新調(diào)整方案，直到問題解決。教師可以把教學目標和項目活動聯(lián)系起來，評估學生在此活動中知識、概念的掌握情況和體現(xiàn)出的能力、創(chuàng)造力的發(fā)展狀況。

項目學習可以變學生由傳統(tǒng)的被動式學習者變?yōu)橹鲃拥姆e極探索者，有利于調(diào)動學生學習的自主性和積極性，學習過程中根據(jù)目標創(chuàng)新性應用知識，解決實際問題，有利于批判思維與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。學生在課前通過互聯(lián)網(wǎng)或查閱書籍了解知識、整理資料，完成項目過程中的語言表達和團隊協(xié)作能力都得到很好地鍛煉，項目式學習有助于發(fā)展學生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成[ 2 ]。

4? 合理使用教學軟件和數(shù)字傳感器，助力深度學習

在物理實驗教學中，有一些不易觀察、現(xiàn)象不明顯的實驗，可以借助先進的軟件和數(shù)字傳感器將實驗現(xiàn)象突顯出來，學生有了直觀的印象，更容易進入深度學習。

如磁場的存在、磁感應線概念的引入，對學生來說比較抽象，如果借助NOBOOK等虛擬實驗教學軟件，可以將磁感應線形象直觀地展示出來，在磁體周圍放上小磁針，也能觀察到小磁針在磁場中受到磁力作用后的N極和S極的指向情況，當條形磁鐵在屏幕上移動時，磁感線也跟著移動，而小磁針由于在磁場中的相對位置發(fā)生變化，受到的磁力發(fā)生變化，所指的方向也發(fā)生變化。當兩個磁體相互靠近時，磁場中磁感線的分布情況也栩栩如生地展現(xiàn)出來，如圖3所示，這在傳統(tǒng)教學儀器中，是無法做到的。

在物態(tài)變化中，關(guān)于吸熱和放熱的問題，對于蒸發(fā)、熔化和沸騰過程需要吸熱，學生可以利用生活經(jīng)驗或演示實驗現(xiàn)象分析得出，但是要判斷“液化過程會放熱”，他們是沒有直觀感受的，只能靠逆向思維去推理。如果將同樣質(zhì)量的100℃的熱水和水蒸氣分別和相同質(zhì)量、初溫相同的冷水混合，分別用溫度傳感器來測量兩瓶冷水上升的溫度，再將這個傳感器的數(shù)據(jù)再通過數(shù)據(jù)采集器連接電腦傳到屏幕，問題就解決了。學生就可以直接通過觀察屏幕上裝有水蒸氣瓶內(nèi)的水的末溫較高，從而分析其它條件都相同時，裝有水蒸氣的瓶中“水蒸氣變成水，發(fā)生液化”，導致末溫更高，由此得到“水蒸氣液化放熱”的實驗結(jié)論。數(shù)字傳感器也可以用在力學和電學等實驗中，一方面數(shù)據(jù)的顯示使實驗結(jié)果更加精準，另一方面利用數(shù)字傳感器得到的圖形又可以顯示各物理量在實驗過程中的變化趨勢，將學生引向深度學習。

參考文獻：

[1]任虎虎.基于核心素養(yǎng)的物理深度教學策略探討[J].物理之友，2019（1）：23-25.

[2]胡紅杏.項目式學習：培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的課堂教學活動[J].蘭州大學學報：社會科學版 ， 2017（6）：165-172.