基于深度學(xué)習(xí)的概念教學(xué)初探

歐燕秋

摘? ?要：物理概念是物理學(xué)最重要的基石，讓學(xué)生掌握好物理概念是物理教學(xué)的關(guān)鍵。研究表明，深度學(xué)習(xí)可以促進(jìn)學(xué)生對物理概念的深度理解，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑?；谏疃葘W(xué)習(xí)的“重力”概念教學(xué)，從“創(chuàng)設(shè)情境，建立重力概念”“建構(gòu)模型，辨析重力方向”“具身體驗(yàn)，探究定量規(guī)律”“實(shí)踐應(yīng)用，深刻理解概念”四個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，并提出促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的一些策略。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);概念教學(xué);重力;策略

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2022）3-0010-3

新課程改革要求改變教師以往“滿堂灌”的教學(xué)方式和學(xué)生死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)教師要充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，引領(lǐng)學(xué)生主動(dòng)參與、體驗(yàn)和探究知識的形成過程，逐步提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。深度學(xué)習(xí)正是基于學(xué)生理解、以發(fā)展學(xué)生高階思維為目標(biāo)的學(xué)生全身心投入?yún)⑴c的一種新型學(xué)習(xí)方式，符合當(dāng)下課程改革的新需求。

1? ? 相關(guān)概念的內(nèi)涵解讀

1.1? ? 概念教學(xué)

物理概念是在大量觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用分析、綜合、抽象和概括等邏輯方法，把事物共同本質(zhì)的特征集中起來，并加以概括而形成的，是物理現(xiàn)象和物理過程本質(zhì)屬性的抽象反映[1]。物理概念是物理學(xué)最重要的基石，學(xué)生形成、理解和掌握好物理概念是物理教學(xué)的關(guān)鍵。概念教學(xué)是通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)等方法獲得必要的感性認(rèn)識，再運(yùn)用物理學(xué)方法（有時(shí)會(huì)用數(shù)學(xué)方法），通過分析與綜合、比較、抽象與概括等思維過程把新事物與前概念聯(lián)系起來，通過同化或順應(yīng)建構(gòu)正確認(rèn)知，并且通過反復(fù)應(yīng)用不斷加深學(xué)生對概念的認(rèn)識和理解。在該過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。實(shí)踐表明，學(xué)生對物理概念的掌握將直接影響物理學(xué)習(xí)的效果。

1.2? ? 深度學(xué)習(xí)

1976年，美國學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo在開展一系列對學(xué)習(xí)過程的實(shí)驗(yàn)研究后，聯(lián)名發(fā)表了《學(xué)習(xí)的本質(zhì)區(qū)別：結(jié)果和過程》一文，并在此文中首次提出深度學(xué)習(xí)的概念。此后，陸續(xù)有學(xué)者對深度學(xué)習(xí)進(jìn)行多角度的解讀，雖然在概念界定上有所不同，但在本質(zhì)理解上基本一致。深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí)，指學(xué)習(xí)者以高階思維的發(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(dòng)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，且能將已有知識遷移到新的情境中的一種學(xué)習(xí)[2]。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是深度學(xué)習(xí)不是一般的學(xué)習(xí)者的自學(xué)，而是在教師的引導(dǎo)和幫助下，學(xué)生積極主動(dòng)參與的、全身心投入的學(xué)習(xí);二是深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的批判性理解，不是死記硬背或機(jī)械記憶，而是通過同化或順應(yīng)將新知識納入到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，從而建構(gòu)新的正確的認(rèn)知;三是深度學(xué)習(xí)注重在新、舊知識間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容整合或意義聯(lián)結(jié);四是深度學(xué)習(xí)重視對知識的遷移應(yīng)用和實(shí)際問題解決。研究表明，深度學(xué)習(xí)可以促進(jìn)學(xué)生對物理概念的深度理解，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。

2? ? “重力”概念教學(xué)實(shí)踐分析

本文以蘇科版八年級“重力”教學(xué)為例，對基于深度學(xué)習(xí)的初中物理概念教學(xué)進(jìn)行實(shí)踐分析。

2.1? ? 創(chuàng)設(shè)情境，建立重力概念

【片段一】 教師播放一段視頻，問學(xué)生：視頻中的瀑布、跳水運(yùn)動(dòng)員、鉛球最終的運(yùn)動(dòng)有什么共同特點(diǎn)？

生：都落向地面。

師：生活中你還見過哪些類似的現(xiàn)象？

生1：投出去的籃球會(huì)落向地面。

生2：熟了的蘋果會(huì)落向地面。

生3：跳傘運(yùn)動(dòng)員最終也會(huì)落向地面。

……

師：是什么讓這些物體最終又落回地面呢？

生：地球引力。

教師講述英國物理學(xué)家牛頓經(jīng)過長期觀察和研究，發(fā)現(xiàn)地面上的所有物體都要受到地球的吸引作用，我們把由于地球的吸引而使物體受到的力稱為重力，用符號“G”表示。

【設(shè)計(jì)意圖】 筆者利用“快剪輯”軟件刪掉視頻中的原有解說，這樣不僅便于教師提出問題，還能培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律的能力。通過列舉生活中類似的現(xiàn)象，使學(xué)生感知重力的存在，也體現(xiàn)物理來源于生活。創(chuàng)設(shè)貼近主題的情境，有利于物理概念的形成，使課堂順利步入深度學(xué)習(xí)。

2.2? ? 建構(gòu)模型，辨析重力方向

【片段二】 教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)“物體因受到重力最終都會(huì)落向地面”這一現(xiàn)象猜測重力的方向。

生1：向下。

生2：垂直向下。

生3：垂直地面向下。

教師出示一根柔軟的繩子，說明繩子拉伸的方向始終與受力方向一致。在繩子一端系一個(gè)大鉤碼，讓其自然下垂，靜止時(shí)觀察到繩子向下拉伸，說明鉤碼所受重力的方向是向下的。這和學(xué)生的猜想及生活經(jīng)驗(yàn)完全符合。

師：重力的方向是不是與地面垂直呢？

教師拿出準(zhǔn)備好的鐵架臺（橫桿上吊有系線小球），放在水平桌面上，鐵架臺的底座相當(dāng)于地面。鐵架臺放正時(shí)表示地面是平整的，我們觀察到細(xì)線與底座垂直，即重力的方向與地面垂直;慢慢將鐵架臺傾斜，使地面不平整，我們又觀察到細(xì)線與底座不垂直，即重力的方向與地面不垂直。這和學(xué)生原有認(rèn)知產(chǎn)生了沖突。

師：如何準(zhǔn)確地描述重力的方向呢？

教師在PPT中展示課前拍下的兩張照片（圖1、2），讓學(xué)生觀察并發(fā)現(xiàn)重力的方向始終與水平面垂直。我們把與水平面垂直的方向稱為豎直方向。因此，重力的方向是豎直向下的。

【設(shè)計(jì)意圖】 重力的方向是本節(jié)課的一個(gè)難點(diǎn)。教材上是先探究影響重力大小的因素，再研究重力的方向。筆者調(diào)整了教學(xué)順序，先研究重力的方向，使教學(xué)銜接和過渡得更加自然。另外，知道重力方向也為后面使用彈簧測力計(jì)測量物體重力提供了依據(jù)。這樣的教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也使整堂課的內(nèi)在邏輯性更強(qiáng)。深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的批判性理解，通過傾斜鐵架臺，發(fā)現(xiàn)重力方向與地面不垂直，與學(xué)生原有認(rèn)知產(chǎn)生沖突，然后通過對比兩張照片，學(xué)生直觀地看到不管地面是否平整，重力的方向始終與水平面垂直，至此提出豎直方向?qū)W生就很容易理解。學(xué)生在辨析重力方向的過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)已有經(jīng)驗(yàn)與事實(shí)矛盾時(shí)，會(huì)不斷進(jìn)行反思修正，直至構(gòu)建新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，這就是順應(yīng)。

2.3? ? 具身體驗(yàn)，探究定量規(guī)律

【片段三】 學(xué)生根據(jù)大鉤碼和小鉤碼所受重力不同，猜想“物體所受重力的大小與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，重力越大”。接著學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，收集證據(jù)，交流討論，得出結(jié)論，即鉤碼所受重力的大小與質(zhì)量成正比。

師：其他物體所受重力的大小也與質(zhì)量成正比嗎？如何證實(shí)？

學(xué)生想到將鉤碼換成物理書、蘋果、橡皮……分別測出它們的質(zhì)量和重力，然后計(jì)算重力與質(zhì)量的比值，看其是否為一個(gè)定值。

教師對學(xué)生提出的方案給予肯定，并拿出事先準(zhǔn)備好的質(zhì)量分別為50 g、100 g、150 g的大米和綠豆，讓兩個(gè)小組分別進(jìn)行測量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)大米、綠豆所受重力的大小也與質(zhì)量成正比，比值也近似為10 N/kg。至此可以得出結(jié)論，物體所受重力的大小與其質(zhì)量成正比，即G=mg。

【設(shè)計(jì)意圖】 蘇霍姆林斯基曾說過：“教育的技巧并不在于能預(yù)見到課上的所有細(xì)節(jié)，而在于根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，巧妙地在學(xué)生不知不覺中作出相應(yīng)變動(dòng)?！惫P者關(guān)于猜想環(huán)節(jié)預(yù)設(shè)了多種答案，如質(zhì)量、形狀、體積、密度等，也準(zhǔn)備了很多材料，但在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生基本上都只猜重力的大小與質(zhì)量有關(guān)。正所謂“教學(xué)有法，教無定法”。教師帶著疑惑問學(xué)生：“其他物體所受重力的大小也與質(zhì)量成正比嗎？”這個(gè)問題一下激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，學(xué)生迫不及待地想知道大米和綠豆所受重力與質(zhì)量的關(guān)系。深度學(xué)習(xí)正是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，積極主動(dòng)地、全身心地投入到實(shí)驗(yàn)探究中，自主尋找答案。

2.4? ? 實(shí)踐應(yīng)用，深刻理解概念

【片段四】 教師在黑板上隨意貼一張A4大小的彩色軟磁片，讓學(xué)生判斷其是否放正，若不正，請學(xué)生將其放正。

【片段五】 讓學(xué)生計(jì)算一桶體積為6 L的礦泉水的質(zhì)量和其在地球上所受的重力。

【片段六】 學(xué)生討論如果物體所受重力消失，會(huì)出現(xiàn)什么情境？

【設(shè)計(jì)意圖】 判斷學(xué)生是否形成清晰的物理概念，要看其能否在實(shí)際情境中應(yīng)用物理知識來解決實(shí)際問題?！皰飚嫛被顒?dòng)充分體現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)中學(xué)生將所學(xué)的知識遷移應(yīng)用到新的情境，并在新情境中解決實(shí)際的問題。計(jì)算一桶礦泉水的質(zhì)量和重力，既復(fù)習(xí)了密度的變形公式，又對新公式G=mg進(jìn)行了應(yīng)用，在新、舊知識之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)中內(nèi)容的整合和意義聯(lián)結(jié)。最后的討論則是對學(xué)生思維創(chuàng)造性的應(yīng)用，體現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)中學(xué)生高階思維的發(fā)展。這些都有利于促進(jìn)學(xué)生對物理概念的深度理解。

3? ? 概念教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的策略

3.1? ? 創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)深度學(xué)習(xí)

在概念教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)體現(xiàn)物理概念和規(guī)律本質(zhì)特征的情境，讓學(xué)生觀察情境中的現(xiàn)象、過程，通過對現(xiàn)象、過程的分析抽象出其本質(zhì)特征，從而建構(gòu)物理概念和規(guī)律，將課堂引向深度學(xué)習(xí)。創(chuàng)設(shè)的情境可以是真實(shí)的、抽象的、模擬的視頻、圖片或?qū)嶒?yàn)。本案例中的視頻開門見山，直奔主題，從現(xiàn)象到本質(zhì)，從特殊到一般，從生活到物理，循序漸進(jìn)，最后形成“重力”這一基本概念。

3.2? ? 概念辨析，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

概念教學(xué)不是讓學(xué)生背定義、記公式、做習(xí)題，而是要讓學(xué)生知道概念的形成過程，知道概念的內(nèi)涵與外延，并在建立與深化概念的過程中，發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和思維品質(zhì)。建構(gòu)主義理論認(rèn)為：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的新概念和新知識，必須通過同化或順應(yīng)，與其原有認(rèn)識和經(jīng)驗(yàn)等舊知識進(jìn)行相互作用，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重組，才能被納入個(gè)體原有的認(rèn)知圖式或者生成新的認(rèn)知圖式[3]。本案例采用模型建構(gòu)的方法，將抽象的重力方向轉(zhuǎn)化為具體的、肉眼可見的繩子拉伸的方向;再通過鐵架臺的放正與傾斜，模擬地面的平整與不平整，使學(xué)生直觀地看到重力的方向不是垂直地面向下;最后通過觀察發(fā)現(xiàn)重力的方向始終垂直于水平面。學(xué)生在辨析重力方向的過程中，不斷進(jìn)行自我反思和批判性理解，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的真實(shí)發(fā)生。

3.3? ? 學(xué)以致用，深化深度學(xué)習(xí)

根據(jù)學(xué)習(xí)金字塔理論，當(dāng)學(xué)生初步形成概念后，必須及時(shí)給他們提供應(yīng)用概念的機(jī)會(huì)，讓他們將抽象的概念“返回”到具體的物理現(xiàn)實(shí)中去，使他們在運(yùn)用概念聯(lián)系實(shí)際或解決具體問題的過程中鞏固、深化和活化概念[4]。教師也可以從學(xué)生反饋的情況中了解自己教學(xué)的效果，及時(shí)作出調(diào)整。本案例中的片段四、五、六從不同角度體現(xiàn)了學(xué)生對概念的深度理解和創(chuàng)造性應(yīng)用。

基于深度學(xué)習(xí)的概念教學(xué)應(yīng)重視情境創(chuàng)設(shè)、概念建構(gòu)、學(xué)生具身體驗(yàn)以及學(xué)習(xí)的遷移應(yīng)用和問題解決。通過教師的“深度教”促進(jìn)學(xué)生的“深度學(xué)”，教學(xué)相長，逐步培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]閻金鐸，田世昆.中學(xué)物理教學(xué)概論[M].北京：高等教育出版社，2003.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）