古壽林

(江蘇省常州市第二中學(xué),江蘇 常州 213003)

1 深度學(xué)習(xí)和思維型課堂的內(nèi)涵

1.1 深度學(xué)習(xí)

淺層學(xué)習(xí)是單純的機械記憶,主要為知識的描述和復(fù)制,割裂了知識點的聯(lián)系。深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)不同的地方在于強調(diào)學(xué)習(xí)者主動地建構(gòu)知識、批判性的學(xué)習(xí),要求學(xué)習(xí)者理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的完整含義,建立已有知識與新知識的聯(lián)系,將已有的知識遷移到新的情境中,做出決策和解決問題。深度學(xué)習(xí)注重營造以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境,要求通過預(yù)評估了解學(xué)生已有的知識經(jīng)驗,根據(jù)學(xué)生的知識背景確定教學(xué)起點,使教學(xué)活動更有針對性；創(chuàng)設(shè)真實、能夠反映知識形成和應(yīng)用的學(xué)習(xí)情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；注重引導(dǎo)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和小組協(xié)作學(xué)習(xí)完成知識的意義建構(gòu)、問題的解決,實現(xiàn)對知識的深層次掌握,體會知識的價值和意義。

1.2 思維型課堂

思維型課堂以學(xué)思結(jié)合的教學(xué)理念為指導(dǎo),以知識積累為基石,以技能訓(xùn)練為輔助,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,使學(xué)生的思維具有深刻性、靈活性,從而養(yǎng)成良好的思維品質(zhì),在此基礎(chǔ)上促進(jìn)學(xué)生智力的提升。

指向深度學(xué)習(xí)的高中物理思維型課堂是以深度學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo),著重發(fā)展學(xué)生的高階思維，提升學(xué)生的思維品質(zhì)和解決實際問題的能力。

下面以“氣體的等溫變化”教學(xué)為例,探討基于深度學(xué)習(xí)理念的高中物理思維型課堂的構(gòu)建途徑。

2 指向深度教學(xué)的思維型課堂實踐

2.1 教材和學(xué)情分析

教材和學(xué)情分析是實施深度教學(xué)的基礎(chǔ)和保證,通過教材分析深刻把握知識背后的邏輯,通過學(xué)情分析把握學(xué)生的前概念和認(rèn)知結(jié)構(gòu),從而更好地激發(fā)認(rèn)知沖突和促進(jìn)意義建構(gòu)。

(1) 教材分析

人教版物理選修3-3第八章第一節(jié)“氣體的等溫變化”對一定質(zhì)量氣體的等溫過程進(jìn)行了重點探究,得出了玻意耳定律,其中涉及的研究思路與方法將會繼續(xù)運用在后面章節(jié)的學(xué)習(xí)中。為了明確整個章節(jié)的編排思路,更好地發(fā)揮方法的遷移作用,第一節(jié)的教學(xué)變得尤為重要。實驗作為該節(jié)教學(xué)的基礎(chǔ),可以創(chuàng)設(shè)生動的學(xué)習(xí)情境,激發(fā)學(xué)生的興趣與求知欲,幫助學(xué)生認(rèn)識與運用規(guī)律。

(2) 學(xué)情分析

學(xué)生通過初中物理的學(xué)習(xí)已經(jīng)建立了固體、液體和氣體的概念,在生活中也有熱脹冷縮的經(jīng)驗,但對于氣體的三個狀態(tài)參量(壓強、體積和溫度)之間的關(guān)系是不清楚的。學(xué)生通過力學(xué)的學(xué)習(xí),已經(jīng)習(xí)慣對看得見、摸得著的宏觀物體進(jìn)行狀態(tài)和過程分析,對于看不見、摸不著的氣體可能認(rèn)識不到位。

2.2 思維型課堂的進(jìn)階策略

(1) 創(chuàng)設(shè)生動的實驗情景引入

師：首先請一位男同學(xué)和一位女同學(xué)上講臺,配合老師做游戲。游戲規(guī)則是這樣的：每人都有一只相同的氣球,女同學(xué)直接吹氣球,男同學(xué)則將氣球套在瓶口上,對著瓶子吹氣球,看誰能把氣球吹得更大一些。

結(jié)果是女同學(xué)獲勝了，教師請男同學(xué)談感受。

男同學(xué)：老師不公平,這樣吹很費力,怎么也吹不大。

師：是什么原因呢？

男同學(xué)：封在瓶中的氣體被壓縮,體積減小,壓強增大,無法吹大氣球。

師：打足氣的車胎,若是在烈日下暴曬,車胎會怎么樣？

生：車胎內(nèi)的氣體因溫度升高而壓強增大。

設(shè)計意圖：“吹氣球”實驗的設(shè)計,目的是激發(fā)學(xué)生求知的欲望,營造活躍的課堂氛圍，從而提高學(xué)生探究的積極性和主動性。并且通過做實驗和列舉生活實例說明了：氣體的壓強、體積、溫度是相互聯(lián)系的,這三個狀態(tài)參量之間是存在著一定關(guān)系的，從而引出這節(jié)課的研究內(nèi)容。

(2) 定性與定量探究相結(jié)合

師：一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變的條件下,它的壓強和體積會發(fā)生怎樣的變化呢？下面請大家動手實驗。這里一定質(zhì)量的氣體指的是什么？如何保證氣體的溫度不變？

生：一定質(zhì)量的氣體指的是用注射器封閉的這部分空氣。手不能握著注射器，實驗時應(yīng)緩慢推動活塞來保證氣體的溫度不變。向下推動活塞,管中封閉空氣體積的減小,越往下越難推動活塞,說明氣體的壓強增大。

師：這僅僅是個定性實驗,通過這個實驗我們知道了：一定質(zhì)量的氣體,在溫度保持不變的條件下,它的體積減小,壓強增大,若要知道兩者的定量關(guān)系，還得進(jìn)一步探究。實驗器材是20mL注射器、DIS的壓強傳感器等，氣體的體積由注射器所標(biāo)的示數(shù)直接讀出,壓強由壓強傳感器直接測得，結(jié)果如圖1所示。

圖1

師：大家分析數(shù)據(jù),猜想一定質(zhì)量氣體的壓強P與體積V有什么定量關(guān)系？

生：壓強P和體積V可能成反比。

師：我們可以采取什么方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，來證明壓強P和體積V成反比？

生1：可以計算P和V的乘積,看每一組數(shù)據(jù)的PV乘積是否相等。

師：通過電腦計算,我們發(fā)現(xiàn)在實驗誤差允許的范圍內(nèi),PV的乘積是相等的。那么,其他同學(xué)有沒有不同的方法來驗證壓強P與體積V成反比呢？

生2：可以畫出P-V圖像。

師：利用剛才的實驗數(shù)據(jù)畫出P-V圖像后,發(fā)現(xiàn)圖線是一段曲線,通過這段圖線能夠說明壓強P與體積V一定是反比關(guān)系嗎？

生：不可以。這段曲線可能是拋物線的一段,也可能是橢圓的某一段。

師：我們?nèi)绾斡脠D像法來說明壓強P與體積V的反比關(guān)系？

生3：可以畫出P-1/V的圖像,如果圖像是一條過原點的直線的話,就可以證明壓強P與體積V是成反比的。

師：如圖2所示，我們對實驗數(shù)據(jù)的9個點進(jìn)行擬合?？梢钥吹剑篜-1/V的圖像是一條非常接近過原點的直線。在實驗誤差允許的范圍內(nèi),壓強P與體積V是成反比的。

圖2

(3) 通過深度分析,把握問題本質(zhì)

師：前面我們發(fā)現(xiàn)P-1/V的圖像并沒有完全過原點,是存在著實驗誤差的。請同學(xué)們仔細(xì)分析,本實驗的誤差來源于哪里？

生：注射器與傳感器相連部分的體積沒有考慮進(jìn)去。

師：那么應(yīng)該怎樣減小本實驗的實驗誤差？

生：注射器與傳感器相連部分的體積是1mL,數(shù)據(jù)采集完成后把氣體體積加上1mL,重新畫出P-1/V的圖像。

也可以選用容積較大(如50mL)的注射器,在實驗過程中,可忽略注射器與傳感器相連部分的氣體的體積，數(shù)據(jù)及P-1/V圖像如圖3所示。

圖3

(4) 引導(dǎo)遷移,用所學(xué)知識解決實際問題

師：請同學(xué)們依據(jù)氣體等溫變化的規(guī)律,解釋前面吹氣球的實驗現(xiàn)象。

生：將氣球反扣在瓶口上時,瓶內(nèi)氣球和瓶壁之間封閉了一定質(zhì)量的氣體,開始時的壓強為一個大氣壓,當(dāng)吹氣球時,瓶內(nèi)氣體體積減小,壓強增大,故不容易將氣球吹大。

思維型課堂注重遷移應(yīng)用,遷移能力是通過深度學(xué)習(xí)所獲取的關(guān)鍵能力,不僅是遷移所學(xué)知識,更重要的是遷移思想方法,解決“未知”問題,提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

3 教學(xué)反思

在實際教學(xué)中,通過物理實驗創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的真實情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,豐富學(xué)生物理學(xué)習(xí)的表象,為形成概念、掌握規(guī)律奠定了基礎(chǔ)，對物理實驗誤差的深度分析則培養(yǎng)了學(xué)生的高階思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。物理學(xué)科知識的邏輯性和系統(tǒng)性強、以物理實驗為基礎(chǔ)等特征要求學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí),以利于學(xué)生形成物理觀念,加深學(xué)生對物理思想方法和知識價值的理解,在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力具有一定的必要性和可行性。