深度學(xué)習(xí)視域下初中物理課堂的高效構(gòu)建

摘 要：在如今的教學(xué)過程中，高效踐行素質(zhì)教育變得越來越重要。深度學(xué)習(xí)作為深化素質(zhì)教育的重要載體，能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，提升核心素養(yǎng)。本文以電學(xué)圖像的分析與計(jì)算為例，論述了教師在教學(xué)中根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和實(shí)際學(xué)情設(shè)計(jì)層層深入問題的方法，從而引導(dǎo)學(xué)生自主探究、對(duì)比歸納、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，旨在通過層層遞進(jìn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生達(dá)成深度學(xué)習(xí)、提高物理核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；電學(xué)計(jì)算；圖像

1 指向“深度學(xué)習(xí)”的教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者在理解的基礎(chǔ)上能夠批判地學(xué)習(xí)新的思想和事實(shí)，將它們?nèi)谌胍延械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，通過在眾多思想間構(gòu)筑聯(lián)系，將已有的知識(shí)不斷地遷移至新的情境中，以此作為問題解決的一種學(xué)習(xí)方式。［1］

1.2 教學(xué)目標(biāo)的構(gòu)建

在初中物理學(xué)科中，有關(guān)電學(xué)的題目具有較強(qiáng)的綜合性，對(duì)學(xué)生能力的要求較高，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍覺得困難。題干中出現(xiàn)圖像時(shí)，學(xué)生解答題目會(huì)變得更加困難。筆者通過梳理發(fā)現(xiàn)，電學(xué)計(jì)算題中的圖像大多為I-U圖像。因此，如果學(xué)生能夠?qū)Τ踔须A段常見的三個(gè)電學(xué)元件——定值電阻、燈泡、滑動(dòng)變阻器的I-U圖像有充分的認(rèn)識(shí)，靈活掌握獲取電學(xué)規(guī)律的基本方法，通過類比和引申，就能夠高效地解決其他復(fù)雜電學(xué)圖像等一系列問題。綜上所述，筆者本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下。

第一，以分析模擬調(diào)光燈電路為例，通過圖像甄別、圖像繪制和圖像計(jì)算（數(shù)形結(jié)合）三個(gè)階段，認(rèn)識(shí)不同元件I-U圖像的特點(diǎn)以及圖像間的聯(lián)系。

第二，通過主動(dòng)繪制圖像，總結(jié)和反思圖像甄別的方法，學(xué)會(huì)思考與分析，訓(xùn)練科學(xué)思維能力。

第三，通過典型例題的練習(xí)，梳理相應(yīng)題型的解決方法，進(jìn)一步加深對(duì)不同元件的I-U圖像的理解和運(yùn)用。在解決問題的過程中，形成科學(xué)探索精神和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，通過交流和合作，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

1.3 教學(xué)流程設(shè)計(jì)

為了將教學(xué)設(shè)計(jì)與深度學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)教學(xué)流程緊密銜接，本節(jié)課以學(xué)生常見的模擬調(diào)光燈電路為主線，讓學(xué)生歷經(jīng)圖像甄別、圖像繪制、圖像計(jì)算（數(shù)形結(jié)合）三個(gè)階段，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)定值電阻、滑動(dòng)變阻器和燈泡的I-U圖像的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生能夠通過自主對(duì)比與總結(jié)，找到解決此類電學(xué)圖像問題的方法，從而促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。［2］筆者設(shè)計(jì)的教學(xué)流程示意圖如圖1所示。

2 指向“深度學(xué)習(xí)”的課堂教學(xué)實(shí)施

2.1 圖像甄別

【活動(dòng)一】

如圖2甲所示的模擬調(diào)光燈電路，電源電壓恒定為3V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為23Ω，如圖2乙所示是燈泡（U_額＝2.5V）的I-U圖像，你能從圖像中獲得哪些信息？

設(shè)計(jì)意圖：教師通過該活動(dòng)，能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)基本的圖像、尋找相關(guān)物理量，進(jìn)而通過簡(jiǎn)單計(jì)算得到新的物理量，以此開始本節(jié)課的學(xué)習(xí)。學(xué)生將由易到難，循序漸進(jìn)地掌握定值電阻與燈泡的I-U圖像。

追問：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片撥到最右端時(shí)，電路的總功率是多大？

設(shè)計(jì)意圖：變式教學(xué)能從多個(gè)角度、多個(gè)側(cè)面反映事物的本質(zhì)，提升學(xué)生思維的靈活性，拓展思維的廣度。首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將R₁和R₂組合成一個(gè)阻值為25Ω的定值電阻；接著，向?qū)W生展示正確的解答方法——在圖2乙中再添加一條定值電阻的I-U圖像，通過這種方法便可以把復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化；最后，留一定的時(shí)間讓學(xué)生思考并總結(jié)應(yīng)用圖像的意義——①由點(diǎn)描成線，可以更好地看出物理量的變化規(guī)律，②有時(shí)添加圖像能夠更簡(jiǎn)單地解決問題。

2.2 圖像繪制

【活動(dòng)二】

如圖3甲所示的電路，滑動(dòng)變阻器從最右端移至最左端的過程中，電路中電阻R₁的I-U圖像如圖3乙所示，請(qǐng)你畫出滑動(dòng)變阻器的I-U圖像。

設(shè)計(jì)意圖：通過活動(dòng)一的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)定值電阻和小燈泡的I-U圖像已經(jīng)有了更為深刻的認(rèn)識(shí)，但

問題一：請(qǐng)你總結(jié)畫出圖像的方法。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過自己體驗(yàn)作圖以及與同學(xué)間的相互評(píng)價(jià)過程，不僅能認(rèn)識(shí)到圖像中特殊點(diǎn)的重要性，還可以學(xué)會(huì)利用元件物理量之間的關(guān)聯(lián)找到對(duì)稱軸，從而更容易地畫出圖像。

追問：如圖4甲所示的電路，將定值電阻換成小燈泡，滑動(dòng)變阻器從最右端移至最左端的過程中，電路中小燈泡的I-U圖像如圖4乙所示，請(qǐng)你畫出滑動(dòng)變阻器的I-U圖像。

設(shè)計(jì)意圖：再次通過變式培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力，由簡(jiǎn)單的直線圖像逐漸加大難度變?yōu)榍€圖像，雖然看似復(fù)雜很多，但是學(xué)生們應(yīng)用之前總結(jié)的兩種方法——描特殊點(diǎn)連線或者找對(duì)稱軸畫線，可以輕松畫出此時(shí)滑動(dòng)變阻器的I-U圖像，如圖4丙所示。

問題二：滑動(dòng)變阻器的I-U圖像在以上兩個(gè)電路中，有什么異同點(diǎn)？

設(shè)計(jì)意圖：這個(gè)問題蘊(yùn)含了豐富的思維挑戰(zhàn)，一旦學(xué)生能夠深入理解并解答此問題，他們便能夠準(zhǔn)確把握三個(gè)元件的I-U圖像特性。在實(shí)際教學(xué)過程中，我們觀察到，學(xué)生通過積極地討論，能夠自主總結(jié)出滑動(dòng)變阻器的I-U圖像是直線還是曲線主要取決于與其串聯(lián)的其他元件。此外，還有學(xué)生特別指出，他們被這種圖像所展現(xiàn)的對(duì)稱美深深吸引，并認(rèn)識(shí)到利用軸對(duì)稱原理可以有效簡(jiǎn)化復(fù)雜的物理圖像分析問題。鑒于前期學(xué)習(xí)已采用梯度式深度教學(xué)法，學(xué)生在面對(duì)此問題時(shí)并未感到特別吃力，反而通過相互討論與解答，進(jìn)一步加深了對(duì)電學(xué)元件圖像特征的理解。

2.3 圖像計(jì)算

【活動(dòng)三】

如圖5甲所示的模擬調(diào)光燈電路，電源電壓恒定。閉合開關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器R₂的滑片P由最右端向最左端移動(dòng)，直至燈泡正常發(fā)光。此過程中，電流表A的示數(shù)隨兩電壓表V₁、V₂（電壓表V₂未畫出）示數(shù)變化關(guān)系圖像如圖5乙所示。（1）畫出電壓表V₂的位置；（2）電源電壓和R₁的阻值分別為多少？（3）若要R₂的滑片可以自由移動(dòng)，燈泡能正常發(fā)光且安全，需要串聯(lián)一個(gè)多大的電阻？

設(shè)計(jì)意圖：通過前期的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)定值電阻、小燈泡及滑動(dòng)變阻器的I-U圖像形狀有了初步認(rèn)識(shí)。本環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生通過這些問題，進(jìn)一步應(yīng)用并鞏固他們剛剛總結(jié)的識(shí)圖經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生將能夠更準(zhǔn)確地辨別以下信息。

圖5乙中的①為燈泡圖像，因其表現(xiàn)為一條過原點(diǎn)的曲線。令人欣慰的是，在判斷電壓表V₂的連接位置時(shí)，學(xué)生識(shí)圖速度顯著提升。一組學(xué)生分享了他們的解題思路：電壓表V₂不可能與R₁并聯(lián)，因?yàn)閳D5乙中的②圖像并非過原點(diǎn)的直線；同時(shí)，V₂也不可能并聯(lián)在R₁和R₂兩端，因?yàn)棰俸廷趫D像并不構(gòu)成軸對(duì)稱關(guān)系。由此推理，V₂只能并聯(lián)在R₂兩端。

讓學(xué)生掌握這種快速且有效的識(shí)圖方法正是本課期望達(dá)到的教學(xué)效果。

隨后，通過問題（2）的小組討論，學(xué)生基本掌握了解決相關(guān)計(jì)算題的方法。而問題（3）的解答則進(jìn)一步體現(xiàn)了對(duì)圖像中特殊點(diǎn)的應(yīng)用，有效提升了學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。

2.4 板書設(shè)計(jì)

本節(jié)課的板書設(shè)計(jì)如圖6所示，該板書是在每個(gè)活動(dòng)后對(duì)學(xué)生討論結(jié)果的實(shí)時(shí)總結(jié)，旨在突出滑動(dòng)變阻器的I-U圖像和與其串聯(lián)元件的I-U圖像之間的關(guān)聯(lián)、識(shí)圖方法以及相關(guān)計(jì)算題的解題方法。

3 結(jié)語

深度學(xué)習(xí)的課堂鼓勵(lì)學(xué)生自主參與、積極發(fā)現(xiàn)問題、提煉總結(jié)并創(chuàng)造性解決問題。對(duì)于每一個(gè)知識(shí)難點(diǎn)，教師可以通過精心策劃的一系列有層次、結(jié)構(gòu)化且具有可擴(kuò)展性的問題，激發(fā)學(xué)生的思維活力，強(qiáng)化學(xué)生的主體參與感。同時(shí)，教師可以通過構(gòu)建合理的教學(xué)情境和組織探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自主發(fā)現(xiàn)并提出新的、有價(jià)值的問題，進(jìn)而幫助他們主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系，有效突破難點(diǎn)，培養(yǎng)知識(shí)的建構(gòu)轉(zhuǎn)化能力和實(shí)際應(yīng)用能力。在此過程中，科學(xué)問題發(fā)揮引領(lǐng)作用，不僅推動(dòng)了深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)，還促進(jìn)了學(xué)生在理解力、批判性思維、知識(shí)整合能力和自我反思等方面的全面發(fā)展。最終，這些努力將綜合提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的關(guān)鍵能力。［3］

參考文獻(xiàn)

［1］李建鋒.指向“深度學(xué)習(xí)”的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施［J］.中學(xué)物理，2022，40（2）：18-21.

［2］解榮青.構(gòu)建深度學(xué)習(xí)課堂 減輕學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)［J］.中學(xué)物理，2022，40（2）：45-48.

［3］盧敏翔.指向深度學(xué)習(xí)的習(xí)題教學(xué)探索［J］.物理教師，2023，44（4）：11-14.