基于“深度學(xué)習(xí)”的物理復(fù)習(xí)教學(xué)

李允和

(浙江省臺州中學(xué),浙江 臨海 317000)

隨著我國新一輪課改的推進(jìn),中學(xué)教學(xué)聚焦于學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展,在此背景下,“深度學(xué)習(xí)”得到普遍關(guān)注和推行. 所謂“深度學(xué)習(xí)”是相對于“淺層學(xué)習(xí)”而提出的一種基于理解的學(xué)習(xí),學(xué)生在教師引導(dǎo)下積極主動地、批判性地學(xué)習(xí)新的知識和思想,將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中,并能遷移到新的情境中解決問題. “深度學(xué)習(xí)”突出了學(xué)生積極主動的學(xué)習(xí)狀態(tài),構(gòu)建完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu),提高問題解決的思維能力.

高三物理復(fù)習(xí)課需要通過“深度學(xué)習(xí)”有效實現(xiàn)復(fù)習(xí)課的目標(biāo)和功能. 從認(rèn)知角度看,完成新授課后學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)基本上是“點狀散存”狀態(tài),知識點之間的層級關(guān)系往往沒有理清,知識關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平不高,從而影響學(xué)生解決實際綜合問題時知識提取的能力. 從學(xué)習(xí)狀態(tài)看,由于一些教師對復(fù)習(xí)課教學(xué)的目標(biāo)認(rèn)識不到位,停留在回顧知識和強化物理解題方法運用的淺層認(rèn)識上,復(fù)習(xí)教學(xué)方式單一,導(dǎo)致學(xué)生對高三物理學(xué)習(xí)興趣減弱. 因此,復(fù)習(xí)教學(xué)需要在新課教學(xué)基礎(chǔ)上再深入一層,激發(fā)學(xué)生的思維,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,進(jìn)一步完善認(rèn)知結(jié)構(gòu),從而提高問題解決的能力,提升學(xué)生的核心素養(yǎng).

1 編制知識框圖,促進(jìn)知識點間的深度關(guān)聯(lián)

零碎與分散的物理知識,對學(xué)生構(gòu)建物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)是單薄的. 物理知識的組織程度低,會限制學(xué)生在問題解決中有效提取或檢索與問題相關(guān)的知識,導(dǎo)致不能激活或不能有效使用已激活的物理知識. 因此,通過深度學(xué)習(xí),要將散存的知識點關(guān)聯(lián)起來形成層級結(jié)構(gòu)的知識,提高學(xué)生知識學(xué)習(xí)的關(guān)聯(lián)度. 引導(dǎo)學(xué)生編制知識框圖是一種行之有效的復(fù)習(xí)教學(xué)策略. 知識框圖屬于可視化工具,它運用圖像、連線、關(guān)鍵詞等把知識以圖式的形式呈現(xiàn),促使知識可視化,把抽象的知識變成形象的網(wǎng)絡(luò)圖,直接刺激學(xué)生的感官,有助于學(xué)生建立良好的知識結(jié)構(gòu).

例如,在“電場”的復(fù)習(xí)課教學(xué)中,整章內(nèi)容涉及到的物理概念、公式比較多,對學(xué)生又比較抽象. 學(xué)生學(xué)完后常常感到知識非?；靵y,很難把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系,這樣會嚴(yán)重阻礙學(xué)生解決問題時知識的提取和思路的構(gòu)建. 為此,可以運用如圖1所示的知識網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行復(fù)習(xí)教學(xué). 此圖可以較好地幫助學(xué)生理清電場知識間的邏輯關(guān)系、深化對電場概念的認(rèn)識、構(gòu)建有機的電場知識體系.

圖1 電場的知識框圖

2 理清易混知識,促進(jìn)知識學(xué)習(xí)的深度理解

圖2 線圈進(jìn)入磁場

為了促進(jìn)學(xué)生對易混知識的深度理解,教師可以創(chuàng)設(shè)問題,暴露學(xué)生錯誤的認(rèn)知過程,引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,然后糾正錯誤.例如,電磁感應(yīng)問題求解中電流的平均值和有效值經(jīng)常出現(xiàn)混用.題:如圖2所示,質(zhì)量為m、邊長為L、電阻為R的單匝正方形線圈,在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場上邊界處靜止釋放,經(jīng)過時間t,線圈完全進(jìn)入磁場,此時速度為v,求線圈進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱. 一些學(xué)生能想到根據(jù)動能定理求解,而另一些學(xué)生想到先求出線圈進(jìn)入過程通過的電荷量,然后求出平均電流,最后根據(jù)焦耳定律求出焦耳熱. 第二種求解方法就是混用了電流的平均值和有效值. 學(xué)生雖然在學(xué)習(xí)交流電時知道了平均值和有效值的區(qū)別,知道求解熱量不能用平均值,但在具體解決問題時仍會犯錯,這說明學(xué)生對平均值和有效值的理解還不夠深入,停留在表層的記憶上. 以上題目故意給出時間t,讓學(xué)生陷入“坑”中,然后引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)上分析平均值和有效值的本質(zhì)區(qū)別,讓學(xué)生獲得深層次的理解.

3 關(guān)注真實問題,激發(fā)思維的深度參與

西方學(xué)者德加默說“提問得好即教得好”,復(fù)習(xí)教學(xué)也不例外,有效的問題能激發(fā)學(xué)生的深度思維,而淺層的問題只是引導(dǎo)學(xué)生回憶所學(xué)知識和方法. 怎樣的問題能有效激發(fā)學(xué)生的思維呢?筆者認(rèn)為是學(xué)生頭腦中的真實問題. 學(xué)生頭腦中的真實問題,是指學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的困惑或錯誤的理解,它需要調(diào)動學(xué)生的批判性思維去解決,引發(fā)的是深度學(xué)習(xí). 而只需要回憶已有的知識或者只需要用已有的知識和熟悉的方法就能順利得到答案的問題,并不是學(xué)生的真實問題.

4 聯(lián)系實際問題,促進(jìn)思維的深度發(fā)展

情境認(rèn)知理論認(rèn)為,基于現(xiàn)實世界的真實情境是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的基本條件,任何脫離特定情境或場合的知識都是毫無意義的. 因此,復(fù)習(xí)教學(xué)中的問題設(shè)計應(yīng)與日常生活現(xiàn)象、科學(xué)技術(shù)、實驗探究或者重大科技活動等緊密相聯(lián)系. 學(xué)生在解決實際情境的真實問題時,首先要進(jìn)行問題表征,將實際問題表征為物理問題,然后建立物理模型進(jìn)行數(shù)學(xué)表征,最后使得問題得到解決. 聯(lián)系實際的真實問題往往信息龐雜,學(xué)生在表征問題時會經(jīng)歷信息的提取、分析、綜合、判斷等高階思維過程,引發(fā)的是深度學(xué)習(xí). 近些年高考命題中聯(lián)系實際問題越來越多,但從考試結(jié)果反饋來看,很多學(xué)生難以從實際情景題中排除干擾信息正確地將實際問題表征為物理問題,從而不清楚該調(diào)用什么知識或模型解決問題. 究其原因,平時復(fù)習(xí)教學(xué)中教師呈現(xiàn)給學(xué)生的問題常常是經(jīng)過簡化和抽象的物理問題,是從問題解決的中間環(huán)節(jié)開始教學(xué)的,學(xué)生收獲的只是嫻熟的解題方法和技巧.

圖3 實物圖

將實際情境的真實問題表征為物理問題,學(xué)生需要進(jìn)行高階的思維活動對問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化. 例如,法拉第圓筒發(fā)電機的實物圖如圖3所示,直接分析發(fā)電機的原理會比較復(fù)雜,可以抓住實物圖呈現(xiàn)的主要結(jié)構(gòu)(馬蹄形磁鐵產(chǎn)生磁場,圓盤),將其轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)示意圖4. 圓盤處在馬蹄形磁鐵產(chǎn)生的磁場中,故把馬蹄形磁鐵用磁感線來代表,可看出發(fā)電的本質(zhì)應(yīng)該是圓盤上的每根半徑相當(dāng)于導(dǎo)體棒在磁場中做切割磁感線,等效于電源,對外供電. 但這幅立體圖的角度還不夠清晰,可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成平面圖——側(cè)視圖5.

5 關(guān)注情感驅(qū)動,促進(jìn)學(xué)生的深度投入

物理復(fù)習(xí)課上學(xué)生如果沒有新知識的獲得感或者沒有進(jìn)步、成功的體驗,學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣就會下降. 當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和參與度下降時,深度學(xué)習(xí)就難以進(jìn)行,素養(yǎng)的進(jìn)一步發(fā)展就會落空. 因此,教師在復(fù)習(xí)教學(xué)中要關(guān)注學(xué)生情感的驅(qū)動,提高學(xué)生的參與度.

積極應(yīng)對課堂生成就是對學(xué)生的一種關(guān)注和激勵. 復(fù)習(xí)課上,學(xué)生有了新課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),對問題解決往往有自己的很多想法,學(xué)生的想法是一種重要的教學(xué)資源,教師不要為了趕進(jìn)度而剝奪學(xué)生發(fā)表見解的機會,或者對學(xué)生出現(xiàn)“意外”的想法置之不理,否則學(xué)生不但得不到問題的解決,而且情感上也會失落,要么感覺自己得不到教師的關(guān)注,要么感覺自己的回答太幼稚,自信心受挫了. 筆者在教學(xué)實踐中親歷過很多這樣的教學(xué)案例,例如在一次試卷講評課上響起了學(xué)生的掌聲.

圖6

題.如圖6所示,玻璃杯底壓著一張紙放在桌面上,紙的質(zhì)量可忽略不計的. 將紙帶以某一速度v從杯底勻速抽出,玻璃杯移動一段較小的位移x就停在桌面上. 每次勻速抽紙時,保持杯子、紙和桌面的初始相對位置相同,則

(A) 杯中盛砂子越少,杯子的位移x越大.

(B) 杯中盛砂子越多,杯子的位移x越大.

(C) 若紙以速度2v從杯底勻速抽出, 杯子的位移比x小.

(D) 若紙以速度2v從杯底勻速抽出, 杯子的位移比x大.

本題(C)、(D)選項涉及杯子加速時間跟紙勻速速度關(guān)系的分析,筆者預(yù)設(shè)本題采用演示實驗結(jié)合極限方法解決,避開數(shù)學(xué)的繁雜推理. 但在課堂上一學(xué)生卻說“數(shù)學(xué)推出答案不同”,這時筆者就按下繼續(xù)講解其他題的沖動,讓該學(xué)生上臺展示他的數(shù)學(xué)推理,他想到了以下應(yīng)用數(shù)學(xué)函數(shù)圖像的解決方法:

設(shè)杯子開始時離紙左端距離為Δx,杯子加速度為a,則

圖7

得到圖像如圖7所示. 從圖像與t軸交點得出了紙速度越大,抽出時間越長的結(jié)論,與演示實驗的結(jié)論相反.

圖8

筆者意識到用圖像法解決這個問題很有創(chuàng)意,值得深入探討,于是鼓勵學(xué)生尋找其推理中存在的問題. 不久,另一個學(xué)生說他出錯了,主動上臺板演,順著以上思路,發(fā)現(xiàn)圖像應(yīng)如圖8所示.

通過圖像與t軸交點得出了紙速度越大,抽出時間越短的結(jié)論,與演示實驗的結(jié)論一致. 這時響起了全班學(xué)生的掌聲. 筆者看到第一次上臺的學(xué)生有點迥樣,就說“用數(shù)學(xué)解決物理問題正是高考要求的一項能力,而實現(xiàn)數(shù)形意三結(jié)合是用數(shù)學(xué)解決物理的最高境界,今天誰給了我們這個學(xué)習(xí)的機會”,這時全班又響起了掌聲送給開頭提問的學(xué)生. 正是教師積極應(yīng)對課堂生成成就了課堂的精彩,促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)的發(fā)生.