促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的高中物理單元教學(xué)實(shí)踐

陳國(guó)文 翁中興

摘? ?要：“深在思維、深在知識(shí)結(jié)構(gòu)”是“深度學(xué)習(xí)”的精髓。建構(gòu)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的單元教學(xué)策略，主要包括教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變和指向思維的評(píng)價(jià)。單元教學(xué)實(shí)施中分為五個(gè)階段：調(diào)取已有經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的相互轉(zhuǎn)化;聚焦核心問題，引導(dǎo)學(xué)生“探索未知、發(fā)展已知”;抽象提煉，幫助學(xué)生加工知識(shí);模擬實(shí)踐，優(yōu)化學(xué)生整體思維;反思總結(jié)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);物理教學(xué);思維評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2022）3-0017-3

北京師范大學(xué)教授顧明遠(yuǎn)先生指出：教育的本質(zhì)是培育思維，而課堂恰是思維培育的最佳場(chǎng)所。在育人方式改革背景下，課堂教學(xué)應(yīng)提升學(xué)生思維的清晰度、深度和廣度，培養(yǎng)學(xué)生多渠道獲取信息、洞察知識(shí)背后的思考方式和路徑的能力。近年來，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的研究方興未艾，理論層面已較為深入，但運(yùn)用深度學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)物理單元教學(xué)并促進(jìn)學(xué)生思維進(jìn)階的研究尚處發(fā)軔之始，還未形成較為完善的教學(xué)策略。本文就促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的實(shí)踐策略和實(shí)施路徑進(jìn)行探討。

1? ? 促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的單元教學(xué)基本特征

學(xué)界普遍認(rèn)可“深度學(xué)習(xí)”的定義是：在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程[1]。在認(rèn)知角度上，深度學(xué)習(xí)側(cè)重體現(xiàn)思維的高階性，側(cè)重對(duì)未知的探索和對(duì)已知的驗(yàn)證與運(yùn)用;在情感角度上，表現(xiàn)為學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力強(qiáng)、熱情高，能持久保持積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài);在目標(biāo)角度上，應(yīng)達(dá)成學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)化，使思維方式更加凝練、清晰、開闊，有效發(fā)展遷移創(chuàng)新能力。

促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的課堂，有以下顯著特征。在教學(xué)目標(biāo)上，強(qiáng)調(diào)理解的清晰性和思維的高階性，重視層次性和生成性。在教學(xué)內(nèi)容上，基于課標(biāo)和學(xué)生思維水平重構(gòu)材料，賦予知識(shí)深刻意義，以“主題”統(tǒng)領(lǐng)，以“任務(wù)”呈現(xiàn)。在教學(xué)過程中，要精準(zhǔn)把握學(xué)生已有或可能存在的困難障礙和教學(xué)難點(diǎn)、障礙點(diǎn)與提升點(diǎn);要?jiǎng)?chuàng)造良好的對(duì)話氛圍，引導(dǎo)學(xué)生熱情投入、積極參與，師生共同研究;要善于傾聽學(xué)生的見解，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)闡述精彩觀點(diǎn)。在教學(xué)評(píng)價(jià)上，應(yīng)重視針對(duì)性和發(fā)展性，從知識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建、關(guān)鍵能力提升、學(xué)科素養(yǎng)達(dá)成等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2? ? 促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的單元教學(xué)主要策略

促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的單元教學(xué)包括教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變和指向思維的評(píng)價(jià)等。本文以“閉合電路歐姆定律與科學(xué)用電”單元教學(xué)為例，闡述促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的物理課堂教學(xué)策略。

2.1? ? 教學(xué)內(nèi)容的整合

在教學(xué)內(nèi)容整合上，要有引領(lǐng)性的學(xué)習(xí)主題和素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)，以大概念、核心概念促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成，承載落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的思想方法;要挖掘知識(shí)蘊(yùn)含的育人價(jià)值，明確學(xué)習(xí)內(nèi)容和要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，分析學(xué)生已有的認(rèn)知水平和思維特點(diǎn)。主題的選擇要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)問題、新技術(shù)發(fā)展應(yīng)用重點(diǎn)領(lǐng)域等。本單元以“全電路與能量觀念整合”為主題統(tǒng)領(lǐng)，確立以下四個(gè)主要任務(wù)：通過實(shí)驗(yàn)探究明確電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻，建立閉合電路歐姆定律并解決問題;能完成“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn);了解多用電表的內(nèi)部構(gòu)造并測(cè)量電學(xué)量;有科學(xué)用電的意識(shí)和責(zé)任。

2.2? ? 教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變

多措并舉落實(shí)學(xué)生的主體地位，精心設(shè)計(jì)問題情境和活動(dòng)情境，轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，將物理知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)對(duì)象，將教育要求轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。本單元以能量觀念為主線，整合閉合電路歐姆定律、測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻、用多用電表測(cè)量電學(xué)量、科學(xué)用電，幫助學(xué)生在電路中理解能量轉(zhuǎn)化的思想和電動(dòng)勢(shì)這一抽象概念。以實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)和調(diào)查活動(dòng)為主線，通過教師演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)和學(xué)科調(diào)查等方式建立具有與閉合電路歐姆定律相關(guān)的能量觀念。

2.3? ? 指向思維的評(píng)價(jià)

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)既要看學(xué)生是否具有積極的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和情感，也要看學(xué)生能否將所學(xué)的內(nèi)容遷移到新情境，更要看學(xué)生能否在問題解決中應(yīng)用科學(xué)思維方法。本單元在指向思維的評(píng)價(jià)方面，既關(guān)注學(xué)生思維的“開闊度”，從部分電路的理解上升到全電路規(guī)律的掌握;也關(guān)注學(xué)生思維的“創(chuàng)新度”，從對(duì)靜態(tài)電路的理解提高到對(duì)含電源電路的動(dòng)態(tài)分析，能遷移應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，多元化視角解決電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻的測(cè)量，能利用微安表、電阻等器材設(shè)計(jì)“多用電表”[2]。

3? ? 促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的單元教學(xué)實(shí)施路徑

從學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)和教師的教學(xué)行為出發(fā)，單元教學(xué)的實(shí)施路徑主要分為以下五個(gè)階段。

3.1? ? 調(diào)取已有經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的相互轉(zhuǎn)化

本單元學(xué)習(xí)前，學(xué)生有“用部分電路歐姆定律解決電路問題”的經(jīng)驗(yàn)，初步形成“電壓、電流、電阻”概念，有一定的實(shí)驗(yàn)探究能力，具有相關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)，如玩具電動(dòng)車的電池用久了，可以放在鐘表中繼續(xù)使用。但學(xué)生還未有電源內(nèi)阻的概念。為了幫助學(xué)生在已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成電源內(nèi)阻的概念，可設(shè)計(jì)以下探究實(shí)驗(yàn)。

并聯(lián)四個(gè)完全相同的小燈泡L1、L2、L3、L4（圖1），其接口AB分別接入“四節(jié)干電池串接的6 V電池組”“恒壓6 V直流電源”“恒壓6 V直流電源串接1 Ω電阻”三種供電電路中，將開關(guān)逐一閉合和逐一斷開，觀察L1的亮暗變化情況。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：①當(dāng)接口AB接入“四節(jié)干電池串接的6 V電池組”時(shí)：閉合S1，再依次閉合S2、S3、S4，L1逐次變暗;依次斷開S4、S3、S2，L1逐次變亮。

②當(dāng)接口AB接入“恒壓6 V直流電源”時(shí)：閉合S1，依次閉合S2、S3、S4，再依次斷開S4、S3、S2，L1的亮度沒有明顯改變。

③當(dāng)接口AB接入“恒壓6 V直流電源串接1 Ω電阻”時(shí)：閉合S1，再依次閉合S2、S3、S4，L1逐次變暗;依次斷開S4、S3、S2，L1逐次變亮。

本實(shí)驗(yàn)通過引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，幫助學(xué)生打破“電池兩端電壓恒定不變”“電池沒有電阻”等已有經(jīng)驗(yàn)，通過思維活動(dòng)構(gòu)建“電池可等效為由穩(wěn)壓電源和定值電阻構(gòu)成”知識(shí)，使經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)相互滋養(yǎng)。

3.2? ? 聚焦核心問題，引導(dǎo)學(xué)生“探索未知、發(fā)展已知”

在學(xué)生形成電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的概念后，接著通過“探究閉合電路歐姆定律”任務(wù)，以蓄電池研究為載體研究“電動(dòng)勢(shì)與極板電勢(shì)提升的關(guān)系”，從實(shí)驗(yàn)探究和理論推導(dǎo)兩條途徑引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“閉合電路歐姆定律”。在測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生通過公式運(yùn)算和圖像處理兩條途徑求出這兩個(gè)物理量，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方案，解決問題。在用多用電表測(cè)量電學(xué)量中，以“歐姆表”原理的突破為抓手，學(xué)會(huì)多用電表內(nèi)部電路分析，并從整體上認(rèn)識(shí)多用電表的使用及刻度方法。在科學(xué)用電中，聚焦家用電路構(gòu)成、安全用電、節(jié)約用電等問題開展調(diào)查研究。通過創(chuàng)設(shè)能給學(xué)生提供支撐性事實(shí)經(jīng)驗(yàn)的真實(shí)情境和建模、論證、探究等活動(dòng)，讓學(xué)生經(jīng)歷概念建構(gòu)或探索規(guī)律的完整過程，有利于發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科關(guān)鍵能力，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)[3]。

3.3? ? 抽象提煉，幫助學(xué)生加工知識(shí)

通過探究活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，學(xué)生獲得大量的事實(shí)和實(shí)踐智慧，需要通過抽象提煉，將碎片化的感想與經(jīng)驗(yàn)加工成知識(shí)。用“微觀解釋宏觀”的認(rèn)知方式，從“非靜電力做功”的角度認(rèn)識(shí)電動(dòng)勢(shì)，從“自由電子定向運(yùn)動(dòng)受‘正離子阻礙作用”的角度理解內(nèi)電阻。用“整體與部分融通”的認(rèn)知方式，從“全電路”的角度理解電流與電動(dòng)勢(shì)、電阻的關(guān)系。用“分析變量間關(guān)系”的認(rèn)知方式，利用U-I圖像、■-R圖像的截距和斜率等數(shù)學(xué)手段求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，拓展對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。

3.4? ? 模擬實(shí)踐，優(yōu)化學(xué)生的整體思維

創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生從剖析具體、真切的物理問題中汲取“營(yíng)養(yǎng)”，體會(huì)物理學(xué)的價(jià)值，在“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”任務(wù)中，設(shè)計(jì)以下實(shí)踐任務(wù)：一是提供干電池（1.5 V）、滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、開關(guān)和導(dǎo)線，讓學(xué)生根據(jù)圖2所示的電路測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，并根據(jù)U-I圖像獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論。二是如果將電流表串聯(lián)在干路中，是否可以測(cè)出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行誤差分析，發(fā)現(xiàn)若已知電流表內(nèi)阻，是減小本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的重要改進(jìn)。三是在原有的器材中，再提供電阻箱，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)可能的實(shí)驗(yàn)方案。

在“了解多用電表的內(nèi)部構(gòu)造并測(cè)量電阻、電流、電壓等電學(xué)量”的任務(wù)中，設(shè)置“用給定的器材設(shè)計(jì)歐姆表”實(shí)踐任務(wù)。一是提供電池（1.5 V）、靈敏電流計(jì)（量程200 μA）、電位器、導(dǎo)線來設(shè)計(jì)歐姆表。學(xué)生根據(jù)閉合電路歐姆定律設(shè)計(jì)圖3所示的電路。二是根據(jù)器材參數(shù)將部分微安表的電流刻度改成電阻刻度。三是使用自制歐姆表測(cè)量標(biāo)稱值為7.5 kΩ 的金屬膜電阻阻值。四是換用一節(jié)舊電池（1.45 V），歐姆調(diào)零后，按原刻度測(cè)量，電阻明顯偏大，分析原因。五是根據(jù)測(cè)得的實(shí)際電動(dòng)勢(shì)將原刻度為4.5 kΩ處修改為準(zhǔn)確的刻度。完成上述任務(wù)群，不僅能深刻理解多用電表“歐姆擋”刻度原理，還能對(duì)“閉合電路歐姆定律”加深理解和遷移應(yīng)用。

在“調(diào)查所在家庭每月用電量和最大使用功率”任務(wù)中，設(shè)計(jì)以下實(shí)踐方案：了解家庭電路的構(gòu)成，明確斷路器（保險(xiǎn)絲）、觸電保護(hù)器的功能，能根據(jù)所在家庭的實(shí)際用電功率，選擇斷路器（保險(xiǎn)絲）、電線的規(guī)格;了解家庭用電中過載、短路的危害及防止觸電的措施;了解節(jié)約用電與“碳達(dá)峰、碳中和”的關(guān)系。

3.5? ? 反思總結(jié)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)價(jià)值

教學(xué)須對(duì)學(xué)生的知識(shí)獲得、知識(shí)汲取和延展過程進(jìn)行價(jià)值評(píng)判?？赏ㄟ^量化評(píng)價(jià)與質(zhì)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，考核學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的表現(xiàn)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果。本單元的評(píng)價(jià)以口述、筆試、展示的方式展開，如在“電源存在內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)由非靜電力作用而產(chǎn)生的”內(nèi)容中，要求能概括并準(zhǔn)確口述結(jié)論;在“閉合電路歐姆定律”的任務(wù)中，用給出試題進(jìn)行筆試的方法評(píng)價(jià);在制作“歐姆表”的任務(wù)中，展示用制作的“歐姆表”測(cè)量定值電阻的過程;在科學(xué)用電的任務(wù)中，展示研究報(bào)告并交流。

單元教學(xué)是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的重要方式，我們以課時(shí)為單位進(jìn)行教學(xué)時(shí)，應(yīng)把握單元的整體性和評(píng)價(jià)的持續(xù)性。真實(shí)課堂有很強(qiáng)的不確定性，教師在組織教學(xué)時(shí)，應(yīng)盡可能涵蓋上述五個(gè)環(huán)節(jié)，也可以根據(jù)不同單元的特征進(jìn)行合理化創(chuàng)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭華.深度學(xué)習(xí)及其意義[J].課程·教材·教法，2016，36（11）：25-32.

[2]陳國(guó)文.回歸真實(shí)實(shí)驗(yàn) 成就精彩課堂——“閉合電路歐姆定律”課例研究[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2014（08）：60-62.

[3]張飛.指向物理關(guān)鍵能力和必備品格培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].基礎(chǔ)教育研究，2019（05）：5-9.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）