基于問題導(dǎo)向視域下物理深度學(xué)習(xí)的思考與實(shí)踐

徐杰

摘 要：問題導(dǎo)向教學(xué)法是實(shí)踐構(gòu)建主義認(rèn)識論的重要方法之一，對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力有重要意義.而深度學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者以高階思維發(fā)展和實(shí)際問題的解決為目標(biāo).本文將問題導(dǎo)向的教學(xué)法應(yīng)用到物理教學(xué)中，把學(xué)生的錯誤前概念顯現(xiàn)化，把抽象的知識情境化， 把核心的概念模型化，把共性的問題歸類化，逐步完善學(xué)生的知識體系，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的，最終提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：問題導(dǎo)向;深度學(xué)習(xí);自主建構(gòu);核心素養(yǎng)

文章編號：1008-4134（2020）12-0009中圖分類號：G6337文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

隨著學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)布，基礎(chǔ)教育迎來新一輪改革，“核心素養(yǎng)”是對三維課程目標(biāo)的深化和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)教師從教書到育人的重大轉(zhuǎn)變.以問題為導(dǎo)向就是以解決問題為線索，讓學(xué)生尋找解決問題的途徑，在解決問題的過程中產(chǎn)生新的問題，再解決新的問題.并且將問題的設(shè)計(jì)建立在知識的增長點(diǎn)上，將知識的建構(gòu)蘊(yùn)藏在問題的解決過程中.深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí)，是指學(xué)習(xí)者以高階思維發(fā)展和實(shí)際問題的解決為目標(biāo)，以整合的知識為內(nèi)容，積極主動地、批判性地學(xué)習(xí)新的知識和思想，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，且能將已有的知識遷移到新的情境中的一種學(xué)習(xí)[1].以問題為導(dǎo)向的深度學(xué)習(xí)能改變學(xué)生被動消極的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生帶著問題去探究，讓每一位學(xué)生都經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，讓他們主動參與知識的建構(gòu)，在掌握知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，發(fā)展科學(xué)思維，形成嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，促進(jìn)物理核心素養(yǎng)的達(dá)成，為學(xué)生的終身發(fā)展奠基.下面就以蘇科版“照相機(jī)與眼球 視力的矯正”教學(xué)為例，探討如何運(yùn)用問題導(dǎo)向進(jìn)行深度學(xué)習(xí).

1 創(chuàng)新教材使用，優(yōu)化課堂設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的教學(xué)往往采用教材已有的順序?qū)嵤┙虒W(xué)，但是深度教學(xué)要求教者根據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)造性地使用教材，實(shí)際上，教材只是為了教學(xué)能夠達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)所提供的教學(xué)內(nèi)容參考，所以，現(xiàn)行的教材版本有很多，同時教材內(nèi)容的編寫以符合學(xué)科邏輯為基準(zhǔn)但不一定符合學(xué)習(xí)邏輯，什么是學(xué)科邏輯與學(xué)習(xí)邏輯呢？學(xué)科邏輯是指學(xué)科知識及知識間的聯(lián)系與組織方式，具有客觀性，主要揭示學(xué)科的結(jié)論與規(guī)律.學(xué)習(xí)邏輯更注重學(xué)習(xí)結(jié)果的獲得過程，具有主觀性，需要按照學(xué)生易懂易會的方式來完成學(xué)科知識的建構(gòu)過程[2].因此，創(chuàng)新教材，根據(jù)課堂的實(shí)際需要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容才能促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí).在蘇科版“照相機(jī)與眼球 視力的矯正”一節(jié)的教學(xué)過程中，由于現(xiàn)有的照相機(jī)與原來的照相機(jī)在設(shè)計(jì)及功能上已有較大的不同，學(xué)生所看到的照相機(jī)與原有簡單照相機(jī)差別很大，從生活走向物理已經(jīng)失去了應(yīng)有基礎(chǔ)，所以，可以在學(xué)習(xí)了眼睛及視力的矯正之后再由學(xué)生自主去探究照相機(jī)的核心原理.同時對于眼睛的結(jié)構(gòu)，學(xué)生在生物課已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)的認(rèn)知，具有一定的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，如圖1、2所示.因此，本節(jié)課在教材的順序上筆者做了一定的改變，先由眼睛的結(jié)構(gòu)引入，然后再用類比的手法解決照相機(jī)的問題，在尊重教材的同時將教材優(yōu)化、深化、提升，這符合新課程理念，創(chuàng)造性地使用教材，用教材教而不是教教材.

2 創(chuàng)設(shè)問題情境，生成認(rèn)知沖突

古希臘哲人普羅塔戈有句名言：“大腦不是一個要被填滿的容器，而是一個需要被點(diǎn)燃的火把”.而“問題”就是點(diǎn)燃學(xué)生思維的火種.一個真實(shí)有意義的情境，一個激發(fā)學(xué)生思維沖突的問題，就能點(diǎn)燃學(xué)生思維，為整節(jié)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ).本節(jié)課筆者以兩位學(xué)生觀察視力表引入，其中一位學(xué)生眼睛不近視，而另外一位眼睛近視，近視的學(xué)生將眼鏡拿去無法看清遠(yuǎn)處的視力表，不近視的學(xué)生可以清晰地看到視力表，由于學(xué)生具有一定的生活經(jīng)驗(yàn)，所以對這樣的結(jié)果沒有太多的驚奇，緊接著教師提問：如果讓不近視的同學(xué)帶上眼鏡去看視力表會怎樣呢？很多同學(xué)認(rèn)為可能更清晰，可讓不近視的同學(xué)戴上近視眼鏡后發(fā)現(xiàn)原本較為清楚的視力表反而變得模糊了，這讓學(xué)生的認(rèn)知產(chǎn)生沖突.亞里士多德也說過“思維是從驚訝和問題開始的”，當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與學(xué)生的前認(rèn)知產(chǎn)生沖突后，學(xué)生的思維火花被點(diǎn)燃，學(xué)生開始思索原因，這相當(dāng)于給了學(xué)生明確的任務(wù)，解決為什么近視眼的同學(xué)看不清遠(yuǎn)處的視力表？為什么不近視的同學(xué)戴上近視眼鏡后反而看不清視力表？而這個任務(wù)是在真實(shí)情境中所產(chǎn)生的，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，而內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機(jī)是深度學(xué)習(xí)的重要前提，學(xué)生在解決問題、努力尋找答案的過程中深度學(xué)習(xí)就會自然發(fā)生.

3 聯(lián)系原有知識，促進(jìn)新知建構(gòu)

美國猶他州州立大學(xué)教授戴維·梅里爾（M.D.Merrill）認(rèn)為：“學(xué)習(xí)者是從自己的經(jīng)驗(yàn)中建構(gòu)自己意義的人”.“照相機(jī)與眼球 視力的矯正”這一節(jié)是前面所學(xué)凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用，這需要教師調(diào)動學(xué)生原有認(rèn)知，并在此基礎(chǔ)上促進(jìn)新知的建構(gòu)，為此筆者先出示一個同學(xué)們生物課上學(xué)習(xí)過的眼睛模型，并設(shè)計(jì)如下問題：

（1）眼睛哪一部分最重要？（并不否認(rèn)都重要）

（2）如果將眼睛的次要部分去掉并在模型下添加光具座（如圖3所示），你想到什么？

（3）如果像沒有落到視網(wǎng)膜上可能是誰出現(xiàn)問題？

（4）晶狀體變厚或變薄像會落到哪里？

設(shè)計(jì)意圖：（1）調(diào)動原有生物課上對眼睛的認(rèn)知，調(diào)動的原有認(rèn)知不一定是物理知識，也可以是學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)既包括各類書本知識也包括各種生活經(jīng)驗(yàn)等.同時利用抓住矛盾的主要方面等辯證手法，為學(xué)生的深度學(xué)習(xí)做好思維的進(jìn)階準(zhǔn)備.（2）類比聯(lián)系原來所學(xué)的凸透鏡成像規(guī)律相關(guān)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生與原有掌握的物理知識聯(lián)系起來共建新知.（3）抓住問題的核心，究竟是誰出現(xiàn)問題導(dǎo)致像無法落在視網(wǎng)膜上，從而確立主要研究對象.（4）從凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)光屏上得不到清晰像的現(xiàn)象，到視網(wǎng)膜上無法獲得清晰像引起認(rèn)知沖突，對比兩者的不同，一個主要是由光屏位置不對引起的，而另一個是由晶狀體無法調(diào)節(jié)引起的，從而將問題集中在晶狀體的厚、薄上，激起學(xué)生探究的欲望，繼續(xù)探尋晶狀體的厚、薄會引起像落在何處，為近視眼的產(chǎn)生原因及視力的矯正打下伏筆.在探究晶狀體的厚、薄對所成像的位置影響時，如果有條件可以用自制水透鏡來進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，也可以用不同厚度的同材料凸透鏡來演示，如圖4、5所示.其實(shí)質(zhì)都是基于對光線的折射程度不同，這也是近視、遠(yuǎn)視產(chǎn)生的真實(shí)原因，這需要通過問題以及實(shí)驗(yàn)的直觀感受實(shí)現(xiàn)學(xué)生新知的自主建構(gòu).

4 類比歸納總結(jié)，建構(gòu)物理模型

物理模型是對實(shí)際問題或?qū)嶋H情境的抽象與概括.影響實(shí)際問題的因素往往會很多，要徹底搞清問題的機(jī)制與原理比較困難.在科學(xué)研究或者建模的過程中，總是暫時不考慮一些影響較小的次要因素而只考慮其中的主要影響因素， 揭示問題的主要規(guī)律， 這就是用抽象與概括的方法來解決問題.抽象與概括的哲學(xué)思想是抓住主要因素忽略次要因素， 突出主要矛盾忽略次要矛盾.當(dāng)然， 問題研究的關(guān)鍵也在于搞清哪些因素可以忽略， 而哪些因素必須是重點(diǎn)考慮的[3].筆者在讓學(xué)生討論眼睛的哪些部分重要時就是基于物理模型的建構(gòu)思想，將眼睛的次要部分忽略留下最為核心的晶狀體和視網(wǎng)膜，同時類比前面所學(xué)的凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)的凸透鏡和光屏，通過類比建模讓深度學(xué)習(xí)悄然發(fā)生.

同時物理模型是人們對物理問題分析研究后建立起來的， 是對物理問題的假設(shè)或理論解釋.一類事物如果具有同類性質(zhì)， 表現(xiàn)的物理本質(zhì)是相同的或相似的，就需要我們尋求一種模型來表達(dá)這類事物的本質(zhì)特性.如果模型能夠準(zhǔn)確地表達(dá)事物的本質(zhì)特征， 那么， 當(dāng)我們遇到新的類似問題時， 就可以用這種模型很容易地理解、解釋或解決問題.筆者在學(xué)生完成對近視眼的成因及其矯正探究后，讓學(xué)生用類似的方法自主探究遠(yuǎn)視眼及其矯正，并通過自制的模型讓學(xué)生來演示兩者的不同.如圖6、7所示.學(xué)生在研究了近視眼及其矯正后已經(jīng)知道了近視的真實(shí)原因，逐步建立了相應(yīng)的物理模型，然后通過對遠(yuǎn)視眼的探究，將建立的模型進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，加深了模型的理解和完善，有效促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)，為在不同情境中解決實(shí)際問題提供了模板，從而能真正實(shí)現(xiàn)知識的內(nèi)化和遷移.

5 聯(lián)系生活實(shí)際，促進(jìn)知識遷移

深度學(xué)習(xí)是相對于機(jī)械記憶、簡單模仿的淺層學(xué)習(xí)提出的，其標(biāo)志特征是高階思維，包括遷移應(yīng)用、評價創(chuàng)造等.對于凸透鏡成像規(guī)律如果僅僅是死記硬背而沒有遷移應(yīng)用，很顯然不能稱為深度學(xué)習(xí)，照相機(jī)是生活中與成像規(guī)律最為接近的應(yīng)用，通過自制的照相機(jī)讓學(xué)生自主了解照相機(jī)的主要結(jié)構(gòu)，如圖8所示.通過自主探究讓學(xué)生掌握如何讓遠(yuǎn)近不同的物體能在光屏上成清晰的像，通過對比眼睛成像的調(diào)節(jié)，讓學(xué)生自主歸納出兩者調(diào)節(jié)的異同，從而實(shí)現(xiàn)知識的遷移和內(nèi)化，真正實(shí)現(xiàn)從物理回到社會，加深對成像規(guī)律的理解，筆者在教學(xué)時還讓同學(xué)們對簡單照相機(jī)進(jìn)行評價，并且提出如果你想讓照相機(jī)的拍照功能更強(qiáng)大、拍照更方便，你有哪些改進(jìn)措施或有哪些創(chuàng)新之處？讓同學(xué)們說出自己的想法，真正實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí).

6 反思課堂教學(xué)，深化教學(xué)理念

問題導(dǎo)向?qū)τ谏疃葘W(xué)習(xí)的意義：設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性、啟智性的問題或問題鏈對深度學(xué)習(xí)極其重要，誠如郭華教授所說：“深度學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，圍繞具有挑戰(zhàn)性的問題，高投入、深切體驗(yàn)、高階認(rèn)知的有意義的學(xué)習(xí).”[4]可見，問題的設(shè)計(jì)是深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，也是決定課堂品質(zhì)的關(guān)鍵.所以，設(shè)計(jì)的問題既要有一定的深度又要落在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，所謂“深度學(xué)習(xí)”不是“難度學(xué)習(xí)”.“難度”是針對學(xué)習(xí)者的接受能力而言，不同的學(xué)習(xí)者對同一學(xué)習(xí)內(nèi)容的感知存在差異[5].而“深度”則對立于“淺表”，是基于同一水平的學(xué)習(xí)內(nèi)容深入挖掘其背后蘊(yùn)藏的隱形價值，本節(jié)課通過對眼睛及照相機(jī)的探究，深化了凸透鏡成像規(guī)律的理解，揭示了其背后所暗含的科學(xué)方法和科學(xué)思維，通過在科學(xué)探究過程中的思辨，形成的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神更是價值所在，唯有在深度教學(xué)道路上不斷地去探索去追求，才能化教書為育人，才能全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ).

總之，利用問題導(dǎo)向和課堂教學(xué)的一系列優(yōu)化，能夠通過情境統(tǒng)領(lǐng)整個教學(xué)內(nèi)容激發(fā)學(xué)生興趣，通過將核心知識問題化進(jìn)階學(xué)生思維，通過將碎片化的知識歸類整合促進(jìn)學(xué)生新知生長，逐步由淺表學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)發(fā)展，最終提升學(xué)生關(guān)鍵能力和必備品格.愛因斯坦曾說過“教育無非是將一切已學(xué)過的東西都遺忘后所剩下來的東西”，而深度學(xué)習(xí)就是讓學(xué)生把“剩下來的東西”豐富起來的關(guān)鍵所在.

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（收稿日期：2020-03-03）