基于深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗備課策略

摘? ? ? 要 深度學(xué)習(xí)是一種主動的、探究式的、理解性的學(xué)習(xí)，是落實學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑，而學(xué)生的深度學(xué)習(xí)離不開教師的深度備課。文章以“探究光的反射規(guī)律”實驗為例，提出了“解析實驗邏輯，優(yōu)化探究順序;重視認(rèn)知體驗，改進導(dǎo)入活動;深入學(xué)科本質(zhì)，厘清概念內(nèi)涵;追尋概念本源，注重學(xué)科融合;反思實驗方法，改進具體方案”等深度備課策略。

關(guān) 鍵 詞 初中物理? 實驗教學(xué)? 深度學(xué)習(xí)? 深度備課? 光的反射

任少鐸.基于深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗備課策略[J].教學(xué)與管理，2022（25）：51-53.

深度學(xué)習(xí)最早于1976年由國外學(xué)者提出[1]，以后陸續(xù)有各國學(xué)者在此基礎(chǔ)上對深度學(xué)習(xí)進行了不同角度的分析和研究，國內(nèi)也有不少學(xué)者對深度學(xué)習(xí)進行了廣泛研究。結(jié)合目前國內(nèi)外關(guān)于深度學(xué)習(xí)的研究，筆者比較認(rèn)同：深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)對立，是一種基于理解的學(xué)習(xí)，涉及學(xué)習(xí)的投入程度、認(rèn)知體驗和思維程度等方面[2]，強調(diào)內(nèi)容整合，著意建構(gòu)反思，注重批判理解，重視遷移運用[3]。筆者認(rèn)為：深度學(xué)習(xí)是基于體驗的投入式學(xué)習(xí)，是注重批判的理解性學(xué)習(xí)，是打破學(xué)科界限的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，是培育核心素養(yǎng)的發(fā)展性學(xué)習(xí)。

教師的“教”與學(xué)生的深度學(xué)習(xí)有密不可分的聯(lián)系。深度學(xué)習(xí)是復(fù)雜的信息加工過程，學(xué)生須對新知識進行有意義和精細(xì)化的深度加工，這都需要建立在教師深度引導(dǎo)的基礎(chǔ)之上。米里斯認(rèn)為，要促進深度學(xué)習(xí)，教師首先要明確教學(xué)重點，并精心設(shè)計活動促進學(xué)生的深度參與和理解[4]。安富海認(rèn)為，要促進深度學(xué)習(xí)，需要教師在課下做足“功課”并做好教學(xué)設(shè)計[5]。郭華認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)發(fā)生的先決條件是教師的自覺引導(dǎo)。深度學(xué)習(xí)離不開教師有深度的“教”，這已經(jīng)成為教育界的共識。要實現(xiàn)有深度的教，就要進行有深度的備課。

實驗教學(xué)是物理教學(xué)的重要內(nèi)容?！疤骄抗獾姆瓷湟?guī)律”實驗，是《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中學(xué)生必做實驗之一，其重要性不言而喻。由于實驗的復(fù)雜性以及概念的抽象性和光路的空間性，不少學(xué)生對于該實驗的學(xué)習(xí)僅僅停留在以記憶為主的淺表學(xué)習(xí)。針對該實驗，筆者提出了幾點深度備課策略，供廣大師生參考，以期為深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域提供可借鑒化的經(jīng)驗。

一、解析實驗邏輯，優(yōu)化探究順序

光的反射實驗有兩個重要的實驗環(huán)節(jié)，“探究入射光線、法線和反射光線的空間關(guān)系（以下簡稱三線的空間關(guān)系）”和“探究反射角、入射角的大小關(guān)系（以下簡稱兩角的大小關(guān)系）”?！疤骄咳€的空間關(guān)系”應(yīng)當(dāng)在“探究兩角的大小關(guān)系”之前，因為用紙板顯示光路并“探究兩角的大小關(guān)系”時就已經(jīng)呈現(xiàn)并默認(rèn)三線在一個平面內(nèi)了（與紙板同在一個平面）。倘若先“探究兩角的大小關(guān)系”后“探究三線的空間關(guān)系”，那么就會先“呈現(xiàn)結(jié)論現(xiàn)象”再來“探究”，如此并不符合科學(xué)探究的邏輯。

教材（人教版，下同）中這兩個環(huán)節(jié)的先后順序為：先“探究兩角的大小關(guān)系”，后“探究三線的空間關(guān)系”。這種安排邏輯并不嚴(yán)密，整個實驗既混亂又雜糅，不利于學(xué)生由淺入深地進行層進式學(xué)習(xí)，不利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究等物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、重視認(rèn)知體驗，改進導(dǎo)入活動

初中階段，學(xué)生的思維還停留在具體運算階段和前運算階段，抽象思維的發(fā)展還不完善，整個思維活動還依賴于直觀的感性材料。教材中實驗的導(dǎo)入采用的是“書、桌子等可以反射光線，因此我們才可以看見不發(fā)光的物體（如圖1所示）”。教材采用的導(dǎo)入情境非常抽象，由于看不到光路，學(xué)生對光的反射現(xiàn)象缺乏直觀感受和體驗，自然很難深刻認(rèn)識。在對現(xiàn)象都缺乏感受和認(rèn)識的情況下就探究其深層次的規(guī)律，并不符合學(xué)生的思維特點和認(rèn)知規(guī)律，導(dǎo)致學(xué)習(xí)很容易變?yōu)橐杂洃洖橹鞯臏\層學(xué)習(xí)。

為促進學(xué)生進行基于興趣的學(xué)習(xí)，應(yīng)設(shè)計活動加強學(xué)生對光的反射現(xiàn)象的體驗和認(rèn)識。讓手電筒發(fā)出一束光斜射到平面鏡上，在光經(jīng)過的區(qū)域噴空氣清新劑等噴霧，就可以看到一條明顯的光路，同時可以在天花板或墻壁上看到光斑（如圖2）。改變?nèi)肷浞较?，讓學(xué)生觀察光路和光斑的變化情況，這樣不僅可以使學(xué)生在實驗前就對光的反射現(xiàn)象有一個直觀的體驗和認(rèn)識，還可以激發(fā)學(xué)生的探究興趣，使學(xué)生帶著興趣全身心地投入到接下來的探究。

三、深入學(xué)科本質(zhì)，厘清概念內(nèi)涵

光的反射實驗涉及到“光”“光路”“光線”等三個易混淆的概念?！肮狻北旧硎强床灰姷模肮狻敝皇俏覀兛次矬w的工具，通過“光”我們才可以看見物體。“光路”是指光的傳播路徑?！肮饩€”是表示光的傳播路徑和方向的直線，是一種幾何抽象和理想模型，現(xiàn)實中并不存在。

教材的內(nèi)容設(shè)計并不利于學(xué)生深度理解和區(qū)分這三個概念。在實驗前，教材并沒有深入分析三者的內(nèi)涵和區(qū)別;在具體實驗步驟中，教材的問題“把紙板NOF向前折或向后折，在紙板上還能看到反射光嗎？”還把“光”和“光路”混淆了。在實驗過程中，教材所給的實物圖（如圖3）與結(jié)論的插圖（如圖4）極其相似，學(xué)生容易誤以為圖3中紙板上呈現(xiàn)就是入射光線和反射光線。事實上，紙板上呈現(xiàn)的既不是反射光，也不是光線，而是光路！紙板上被照亮的部分呈現(xiàn)了光束傳播的路徑。

為促進學(xué)生進行深入學(xué)科本質(zhì)的理解性學(xué)習(xí)，有必要幫助學(xué)生厘清“光”“光路”“光線”這三個概念，并明確其區(qū)別與聯(lián)系。首先，在實驗前就先引導(dǎo)學(xué)生明確三者的內(nèi)涵和區(qū)別。借助剛剛的導(dǎo)入活動給學(xué)生介紹“光”“光路”的區(qū)別，在展示完光的反射現(xiàn)象后，不關(guān)手電筒，待空氣中的噴霧散去后，問學(xué)生：為什么空氣中看不見光了？并引導(dǎo)學(xué)生思考得出：光本身是看不見的，光只是一種工具，一種我們用來看物體的工具。通過光我們才能看見物體，由物體出發(fā)的光進入眼睛時，我們看到的是物體，而不是光或光束（空間中具有一定關(guān)系的光的集合）本身。剛剛我們以為自己看到了手電筒發(fā)出的光束，事實上我們看到的并不是光束，而是大量被光照亮的小顆粒，這些小顆粒呈現(xiàn)了光的傳播路徑（光路）！而“光線”是人為用來表示光的傳播路徑和方向的直線，是一種物理模型，現(xiàn)實中并不存在。其次，在實驗中要進一步通過現(xiàn)象深化學(xué)生對三者（“光”“光路”“光線”）的理解。當(dāng)用激光筆貼著紙板照射時，讓學(xué)生思考紙板上呈現(xiàn)的究竟是“光”“光路”還是“光線”，通過交流討論，學(xué)生能夠知道，紙板上呈現(xiàn)的既不是“光”，也不是“光線”，而是“光路”！

深度學(xué)習(xí)是深入學(xué)科本質(zhì)的理解性學(xué)習(xí)，概念是物理知識的核心，只有對實驗中涉及到的概念有深刻的理解，才能對實驗有深刻的理解。倘若“光”“光路”“光線”三個概念都不能厘清，那么學(xué)生對本實驗的理解必然是淺表的而不是深刻的。通過對實驗中涉及到的概念進行深度建構(gòu)和理解，使學(xué)生深度厘清本實驗所涉及的幾個概念，不僅有助于提升學(xué)生的物理觀念等素養(yǎng)，更有助于促進學(xué)生深入學(xué)科本質(zhì)進行理解性學(xué)習(xí)，實現(xiàn)以理解為主的深度學(xué)習(xí)。

四、追尋概念本源，注重學(xué)科融合

新概念的引入不能僅僅是機械的介紹概念的定義和內(nèi)容，而應(yīng)該關(guān)注引入概念的緣由和邏輯，只有學(xué)生明白了引入新概念的緣由和邏輯，才會對新概念有本質(zhì)上的認(rèn)識和理解，并最終形成屬于自己的知識體系。

法線是光的反射現(xiàn)象中需要引入的一個重要概念，教材對于法線的引出并沒有鋪墊，而是直接給出了法線的概念。不少教師在教學(xué)中也是按部就班地給出法線概念并讓學(xué)生記住。由于缺乏理解，學(xué)生的學(xué)習(xí)便僅僅停留在了以記憶為主的淺層學(xué)習(xí)。

深度學(xué)習(xí)是跨越學(xué)科界限的融合性學(xué)習(xí)，法線本質(zhì)上是入射光線和反射光線的“對稱軸”，而“對稱軸”又是數(shù)學(xué)的內(nèi)容，因此有必要將物理與數(shù)學(xué)深度融合。要讓學(xué)生對法線的內(nèi)涵有深度理解，需要引導(dǎo)學(xué)生跨越學(xué)科界限追尋引入法線的本源。按照正常教學(xué)進度，學(xué)習(xí)到光的反射這一節(jié)時，數(shù)學(xué)（人教版）剛好學(xué)完軸對稱。再次打開手電筒并向空中噴霧，多次改變?nèi)肷浣堑拇笮。寣W(xué)生觀察兩條光路如何變化，有什么特點，不少學(xué)生就會答出：關(guān)于中線對稱。此時教師再進一步提問：這個中線在數(shù)學(xué)中稱為什么呢？以此激發(fā)學(xué)生從數(shù)學(xué)的角度思考光線的對稱及對稱軸，實現(xiàn)物理與數(shù)學(xué)的深度融合。然后結(jié)合數(shù)學(xué)中的對稱軸概念引出法線的概念，學(xué)生就可輕松理解引入法線的緣由，從而明確法線概念的本源，實現(xiàn)對本實驗的深度學(xué)習(xí)。

五、反思實驗方法，改進實施方案

實驗方法指的是實驗中所采取的方法或步驟，是通過對可重復(fù)的實驗現(xiàn)象進行觀察，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律的研究方法。為了得到普遍結(jié)論，實驗所用的方法必須科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。

教材探究三線（入射光線、法線、反射光線）的空間關(guān)系所采用的方法是反證法，即先呈現(xiàn)三線在同一平面這一現(xiàn)象，然后把半個紙板向后折或向前折，紙板上看不到反射光路，由此得出三線在同一平面。這種做法存在一系列的問題。首先，先呈現(xiàn)結(jié)論再翻折紙板的操作是驗證（反證）已有結(jié)論而不是探究未知規(guī)律，不符合探究實驗的理念;其次，物理學(xué)是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖匀豢茖W(xué)，要得出普遍結(jié)論或一般規(guī)律必須多次實驗，而課本卻通過一次實驗便得出普遍結(jié)論，有違探究實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性。

這種利用反證法的操作晦澀難懂，不少學(xué)生不得不記住這一操作及其所對應(yīng)的結(jié)論，使得本應(yīng)是幫助學(xué)生理解相關(guān)現(xiàn)象和原理的探究實驗反倒成為學(xué)生需要額外記住的累贅，將有意義的探究學(xué)習(xí)變成了無意義的機械學(xué)習(xí)。

為促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，有必要對實驗步驟進行適當(dāng)優(yōu)化。一開始，不讓紙板的兩半在同一個平面，先讓入射光束沿著其中一半紙板射向鏡面，然后轉(zhuǎn)動另外一半紙板，當(dāng)剛好可以呈現(xiàn)反射光路時，觀察兩半紙板的的位置關(guān)系（此時兩半紙板在同一平面）。接著將紙板沿著垂直于桌面的軸旋轉(zhuǎn)一定角度，重復(fù)實驗，會發(fā)現(xiàn)，每一次剛好可以呈現(xiàn)反射光路時兩半紙板都處于同一平面，并由此得出普遍規(guī)律：光反射時入射光線、法線和反射光線在同一平面。

當(dāng)前，課堂教學(xué)依然存在著大量表演學(xué)習(xí)、表面學(xué)習(xí)和表層學(xué)習(xí)現(xiàn)象，不少教師仍是按部就班地傳遞碎片化的知識，學(xué)生收獲的只是孤立、零散的記憶性知識，學(xué)生的學(xué)科知識、學(xué)科能力、學(xué)科素養(yǎng)未得到有效滲透。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因，很大一部分是教師在課前沒有進行充分的深度備課。為了促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，切實提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，將課程改革落到實處，教師需要具有深度備課的意識和能力。只有教師進行了充分的深度備課，才能幫助學(xué)生擺脫機械記憶的深淵，實現(xiàn)從淺表學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)的飛躍，讓物理學(xué)科核心素養(yǎng)真正落地生根。

參考文獻

[1] 郭元祥.論深度教學(xué)：源起、基礎(chǔ)與理念[J].教育研究與實驗，2017（03）：1-11.

[2] 任虎虎.促進深度學(xué)習(xí)的多版本教材整合教學(xué)——以“運動的合成與分解”教學(xué)為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2019，48（13）：37-39.

[3] 安富海.促進深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)策略研究[J].課程·教材·教法，2014，34（11）：57-62.

[4] 楊清.走出“課堂深度學(xué)習(xí)”的認(rèn)識誤區(qū)[J].中國教育學(xué)刊，2020（09）：71-76.

[5] 安富海，陳玉蓮.深度教學(xué)及其路徑研究[J].教育探索，2017（05）：6-10.

【責(zé)任編輯? 孫曉雯】