認(rèn)知·構(gòu)建·應(yīng)用：物理深度學(xué)習(xí)的三維度
———以“功”一節(jié)教學(xué)為例

◇ 山東 王慧娟

深度學(xué)習(xí)是在已有知識體系基礎(chǔ)上進(jìn)行有意義的構(gòu)建,是培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑.“概念知、規(guī)律會、題做錯”是目前高中物理教學(xué)中較為普遍的問題,歸根究底就是并未達(dá)到“知其然,知其所以然”,更談不上合理地遷移與應(yīng)用.鑒于此,讓深度學(xué)習(xí)融入物理學(xué)科,對培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要作用,是亟待解決的重要問題.本文以人教版高中物理《必修2》“功”一節(jié)為例,探討基于深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)實踐,提出構(gòu)建物理深度學(xué)習(xí)的有效策略,為廣大教育工作者提供參考.

1 導(dǎo)入環(huán)節(jié)：以問題聯(lián)系新舊知識,訓(xùn)練元認(rèn)知

眾所周知,學(xué)習(xí)過程就是解決問題的過程,所以實際課堂上,教師要以問題為載體,引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí),達(dá)到“溫故而知新”.“元認(rèn)知”由“個體元認(rèn)知”與“任務(wù)元認(rèn)知”兩方面組成.物理課堂上,教師要以“問題”為主線,引領(lǐng)學(xué)生思考“新知”與“舊知”之間的聯(lián)系,使學(xué)生在不知不覺中建立起具有個性化的知識體系.教師要依據(jù)教材內(nèi)容與學(xué)生認(rèn)知水平,設(shè)計課前預(yù)習(xí)單,指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知“新知”與“舊知”之間的聯(lián)系,在一定程度上提升學(xué)生的元認(rèn)知能力,為其深度學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ).

學(xué)習(xí)“功”之前,教師可利用各種多媒體技術(shù)將“預(yù)習(xí)單”(如圖1)展現(xiàn)在學(xué)生面前,讓學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容進(jìn)行思考與聯(lián)系.學(xué)生在思考新舊知識聯(lián)系的過程中,會不知不覺地回顧與“功”有關(guān)的知識點和學(xué)習(xí)經(jīng)驗,且下意識地梳理腦海中已有的知識體系.如,面對“問題1”時,學(xué)生會聯(lián)想到已學(xué)過的“做功的要素”——力與力的方向上移動的距離,緊接著回顧“位移”概念,學(xué)生更精準(zhǔn)地認(rèn)知“做功的要素”——力在力的方向上的位移.由此可見,以“問題”聯(lián)系新舊知識,能促使學(xué)生輕松完成個體元認(rèn)知知識的梳理.在此基礎(chǔ)上繼續(xù)解決后續(xù)問題,學(xué)生也會對任務(wù)元認(rèn)知產(chǎn)生深刻的認(rèn)識.

圖1 “功”課前預(yù)習(xí)單

2 講授階段：以加工促進(jìn)知識構(gòu)建與應(yīng)用

深度學(xué)習(xí)的完成不是一蹴而就的,而是需要腳踏實地、層層遞進(jìn)、逐步加深.在實際教學(xué)過程中,教師往往采用創(chuàng)設(shè)情境的方式,引導(dǎo)學(xué)生主動參與、積極思考.而在本節(jié)課中,教師可先通過創(chuàng)設(shè)變化情境,引導(dǎo)學(xué)生通過分析“舊知”而逐步接受“新知”,繼而完成新知識的意義構(gòu)建.隨后,教師可創(chuàng)設(shè)真實情境,用類比的方式完成對知識的轉(zhuǎn)化,繼而實現(xiàn)對知識的深加工,從而有效地促進(jìn)知識體系的建構(gòu).

2.1 以情境激活先期知識,完成意義構(gòu)建

深度學(xué)習(xí)理論主張重視“舊知”、關(guān)注“新知”與“舊知”之間的內(nèi)在聯(lián)系.只有以舊知為“引線”,通過簡單的復(fù)習(xí)激活學(xué)生的先期知識,才能高效地“點亮”新知,完成新知的意義建構(gòu),促進(jìn)學(xué)生知識體系的完善,也為學(xué)生的深度學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ).值得注意的是,物理概念和規(guī)律往往簡明扼要卻內(nèi)涵豐富,若只是簡單的規(guī)律總結(jié),學(xué)生會根據(jù)現(xiàn)有認(rèn)知水平對該知識點進(jìn)行選擇性獲取,從而出現(xiàn)理解偏差.因此,在實際教學(xué)過程中,教師應(yīng)借助變化的情境,引導(dǎo)學(xué)生主動參與課堂教學(xué),認(rèn)真分析不同情境下的物理變化,從而總結(jié)出相應(yīng)的物理規(guī)律.

通過簡單的復(fù)習(xí)可知“做功的兩個要素是力和力方向上產(chǎn)生的位移”,而其中“力”與“位移”是學(xué)生所具備的先期知識,學(xué)生迅速完成了知識脈絡(luò)的梳理.此時,教師設(shè)置了“托住粉筆盒”“托住粉筆盒向上運(yùn)動”“托住粉筆盒向下運(yùn)動”三種變化情境,讓學(xué)生根據(jù)情境進(jìn)行功的分析,使他們迅速、輕松、無偏差地掌握“做功的核心要素”這一知識點.隨后,教師趁熱打鐵引導(dǎo)學(xué)生計算“木箱在力F的作用下前進(jìn)了l,此時力所做的功”(如圖2、圖3所示).通過這個過程,學(xué)生完成了新知識的意義建構(gòu).

2.2 以經(jīng)驗促進(jìn)類比加工,實現(xiàn)知識應(yīng)用

圖2 受力方向與地面平行

圖3 受力方向與地面成一定夾角

物理學(xué)科抽象且與生活息息相關(guān).而學(xué)生往往容易利用自身的“生活經(jīng)驗”來判斷物理問題.當(dāng)學(xué)生的日常經(jīng)驗有誤時,他們?nèi)菀鬃鲥e題,導(dǎo)致其學(xué)習(xí)自信受到打擊,從而產(chǎn)生“畏難”的情緒.而這種情緒作用于物理學(xué)習(xí)極易導(dǎo)致惡性循環(huán).因此,教師在實際教學(xué)過程中要創(chuàng)設(shè)真實的生活情境,讓學(xué)生在具體情境中進(jìn)行分析,這不僅能夠提高學(xué)生“發(fā)現(xiàn)—分析—解決”問題的能力,還有助于增強(qiáng)學(xué)生對物理知識的理解,有效促進(jìn)物理知識的遷移與實際運(yùn)用.而針對晦澀難懂的物理概念、物理規(guī)律,教師可以采用類比的方式幫助學(xué)生實現(xiàn)知識的深加工,落實深度學(xué)習(xí).

通過對圖3中功的計算可知,當(dāng)受力方向與地面夾角為α?xí)r,F所做的功為W＝Flcosα.而經(jīng)過分析可知,當(dāng)0°≤α＜90°時,W＞0;當(dāng)α＝90°,W＝0;當(dāng)90°≤α＜180°時,W＜0.而學(xué)生也通過這一組數(shù)據(jù)逐步對“正功”與“負(fù)功”有了模糊的了解,但對其理解依舊不夠深入.此時,教師可展示向上推車的圖片(如圖4),讓學(xué)生進(jìn)行受力分析,繼而計算各力所做的功.在完成該情境下的受力分析與功的計算后,教師順勢引出“正功”與“負(fù)功”的概念,并對其進(jìn)行簡要說明,學(xué)生得以把控相關(guān)概念的精準(zhǔn)內(nèi)涵.同時,在講解過程中采用“B借給A一件物品,對于A來說,A借了B一件東西,而對B來說,B把物品借給了A”這一簡單、清晰的例子進(jìn)行類比,幫助學(xué)生更好地理解知識點.

圖4 向上推車

3 結(jié)語

深度學(xué)習(xí)是落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)的“助推器”,通過有效的深度學(xué)習(xí),能夠強(qiáng)化學(xué)生對知識的認(rèn)知,讓學(xué)生經(jīng)歷知識的構(gòu)建,尤其能夠提供應(yīng)用知識的平臺,讓學(xué)生按照“認(rèn)知—構(gòu)建—應(yīng)用”的邏輯順序進(jìn)行學(xué)習(xí).教師要圍繞“認(rèn)知”“構(gòu)建”以及“應(yīng)用”三個維度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計,強(qiáng)化物理學(xué)科的育人功能,推動“立德樹人”教育總目標(biāo)的實現(xiàn).