吳洪文

(廣東省臺山市第一中學(xué)，廣東 臺山 529200)

1 引言

知識遷移與問題解決、創(chuàng)造思維等高級心理活動相關(guān)，是發(fā)明和藝術(shù)創(chuàng)造等所必需的關(guān)鍵能力。能夠把在一個情境中習(xí)得的知識和能力遷移到新情境中，是深度學(xué)習(xí)的重要表現(xiàn)。微專題對零散的知識進(jìn)行分析歸類，并通過遷移建立聯(lián)系，使知識系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。以微專題的形式，創(chuàng)設(shè)有效的學(xué)習(xí)情境，通過生活實例，引導(dǎo)學(xué)生遷移應(yīng)用物理思想方法，是引發(fā)深度學(xué)習(xí)的有效途徑。筆者在微專題“速度的測量”的教學(xué)中進(jìn)行了探索，收到了良好的教學(xué)效果，圖1是教學(xué)設(shè)計流程。

圖1

2 引發(fā)深度學(xué)習(xí)的遷移路徑

桑代克的“共同因素說”指出：“假若幾種知識或者定義有相同的要素，就很大可能發(fā)生升華?！彼栽趥魇谥R的時候，教師需要選擇能引發(fā)深度學(xué)習(xí)的內(nèi)容，尋找有相同要素的知識與技能，利用知識的相同要素，營造適合遷移或升華的外部環(huán)境，設(shè)計科學(xué)的遷移路徑，進(jìn)行微專題教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生運用已有的知識來理解和掌握新知。

2.1 將生活經(jīng)驗遷移

所有的新學(xué)習(xí)都涉及遷移，先前的知識可能幫助或者阻礙對新知識的理解，特別是生活經(jīng)驗，對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)影響很大。陶行知先生認(rèn)為：“通過相似的經(jīng)驗進(jìn)行遷移，對新的問題自己可以找到解決方法，并且可以利用以往的經(jīng)驗解決其他問題?！睂W(xué)生對生活經(jīng)驗體會較深，從生活經(jīng)驗向新學(xué)知識的遷移，對理解新知識有很大的幫助。

教學(xué)片段1：學(xué)生對利用動作分解圖掌握各種動作要領(lǐng)比較熟悉，譬如傳說中的武功秘籍(圖2)，秘籍中的每一張圖可以看作是運動中某一瞬間的定格。圖3將起跑各個關(guān)鍵瞬間的信息記錄下來，動作分解圖能使我們掌握關(guān)鍵動作要領(lǐng)。

圖2

圖3

如果將連拍到的上籃動作圖片合成在一張圖片中，就與“頻閃照相”相似(圖4)，這樣的圖片可以用來研究物體的運動。圖5是利用手機連拍功能拍攝一個接線頭下落的過程，通過圖片提供的信息能探究物體下落的運動規(guī)律。已知連拍的時間間隔，還能測量物體下落到某一位置的速度。

圖4

圖5

動作分解圖將關(guān)鍵時刻運動情況予以顯示，但時間間隔不確定，屬于日常經(jīng)驗。在研究物體的運動時，采用每隔相等的時間間隔將物體瞬間位置定格記錄，是與動作分解圖相類似的物理研究方法，是一種日常生活向?qū)W術(shù)研究的遷移。從百米賽跑中用秒表測平均速度到光電門測瞬時速度也屬于這類遷移，這類遷移將原有生活經(jīng)驗與學(xué)科知識相關(guān)聯(lián)，連結(jié)學(xué)習(xí)探索情境與生活實踐情境，能加深學(xué)生對物理研究方法的理解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

2.2 將儀器功能遷移

智能手機帶有多種傳感器，配合手機APP能測量多個物理量。手機的拍攝功能也很強大，能隨時隨地研究各種物理問題。在“速度的測量”微專題中利用手機開展了多個實驗活動：(1)利用手機秒表測量時間；(2)利用手機“連拍功能”研究運動；(3)利用“模糊”相片測速；(4)利用手機衛(wèi)星定位功能測速。部分型號手機還有氣壓傳感器，可利用氣壓的變化測量電梯上升或下降的速度。將手機的各種功能遷移應(yīng)用于物理問題的研究，為學(xué)生提供了豐富的實驗研究手段，拉近了物理與生活的距離。手機還有“慢動作”拍攝功能，能使我們更細(xì)致地研究物體的運動。手機的加速度傳感器可以測量加速度，為后續(xù)加速度的學(xué)習(xí)埋下伏筆，提供更多遷移應(yīng)用的機會。

2.3 將思想方法遷移

物理思想方法是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，使學(xué)生掌握物理思想方法是物理教學(xué)的重要目標(biāo)之一。物理思想方法往往隱藏在知識的背后，很難作為“知識”來教，創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生經(jīng)歷解決問題的過程，能在經(jīng)歷中“悟”得物理思想方法，這是習(xí)得高階思維的重要途徑。在“速度的測量”微專題中，將“留跡法”進(jìn)行拓展遷移，滴水法、打點計時器、頻閃照相、連拍相片、模糊相片都是應(yīng)用“每隔相等的時間間隔記錄運動物體的位置”的實驗測量方法，在不斷遷移運用的過程中，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，逐漸“悟”得這一方法。

3 促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移的教學(xué)設(shè)計

教學(xué)的主體是學(xué)生，教師的主導(dǎo)作用主要體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計上。物理學(xué)是一門邏輯嚴(yán)密的學(xué)科，教學(xué)設(shè)計必須緊扣物理學(xué)科的核心內(nèi)容，依據(jù)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計。教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計合理，引導(dǎo)問題設(shè)置科學(xué)，教學(xué)目標(biāo)就能順利達(dá)成。微專題教學(xué)設(shè)計能否促進(jìn)學(xué)習(xí)過程的知識遷移，以下五個方面是關(guān)鍵。

3.1 選擇關(guān)聯(lián)廣泛的教學(xué)主題

微專題教學(xué)是圍繞某個核心概念或關(guān)鍵主題展開的，教學(xué)主題的確定是微專題教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。能促進(jìn)知識遷移的教學(xué)主題需具有承上啟下的功能，能與多個知識點相關(guān)聯(lián)。速度是描述物體運動的重要物理量，是描述初中勻速運動規(guī)律和高中勻變速運動規(guī)律的核心物理量，研究速度的變化情況是描述運動的核心問題。物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，速度的測量自然是研究運動的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而速度測量方法有多種，涉及不同的測量原理，容易促進(jìn)學(xué)生將物理思想方法進(jìn)行遷移(圖6)，選擇“速度的測量”作為微專題教學(xué)主題有利于學(xué)生經(jīng)歷遷移過程，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

圖6

由于此教學(xué)主題涉及的內(nèi)容比較多，在一個課時內(nèi)難以完成教學(xué)任務(wù)，課時安排應(yīng)根據(jù)學(xué)生情況，教學(xué)要因材施教，適當(dāng)增刪教學(xué)環(huán)節(jié)，使教學(xué)效益最大化。

3.2 創(chuàng)設(shè)真實有效的教學(xué)情境

核心素養(yǎng)的形成離不開情境，核心素養(yǎng)的考查也離不開情境。物理是實踐性很強的自然學(xué)科，真實的問題是開展物理學(xué)習(xí)活動的有效載體。讓學(xué)生在各種復(fù)雜開放的現(xiàn)實情境中解決問題，不僅是學(xué)生核心素養(yǎng)形成和培養(yǎng)的途徑和方式，也是評價學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展水平的重要依托。學(xué)生在學(xué)校所獲得的很多學(xué)科知識或技能，之所以難以遷移到現(xiàn)實生活中去，關(guān)鍵就在于學(xué)校學(xué)習(xí)活動所依存的情境被過于人為地簡化和抽象化，脫離了和現(xiàn)實生活的聯(lián)系。但過于復(fù)雜的真實情境又使學(xué)生無從入手，也達(dá)不到有效訓(xùn)練的目的，因此，教學(xué)中需要創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生的真實有效的教學(xué)情境，提升學(xué)生遷移能力。通過真實情境檢測學(xué)生的遷移能力，及時調(diào)整教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)相長。

在選擇問題情境時，需要選擇能體現(xiàn)“立德樹人”的情境素材。速度測量主題通過蘇炳添的百米賽跑(圖7)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注體育、參與運動，鼓勵學(xué)生努力拼搏、為國爭光。恰當(dāng)?shù)膯栴}情境能使物理教學(xué)做到“五育并舉”，落實立德樹人根本任務(wù)。

圖7

3.3 設(shè)置邏輯嚴(yán)密的教學(xué)環(huán)節(jié)

要實現(xiàn)學(xué)習(xí)的遷移，教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置必須邏輯合理、思路清晰?！八俣鹊臏y量”微專題的主線是“如何精確地描述運動”，圍繞這一主線設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)1：平均速度只能粗略地描述百米賽跑的快慢，要更詳細(xì)描述百米賽跑的整個運動過程，需要每隔相等的時間間隔將運動員位置記錄下來，通過點跡可以研究運動員的運動情況，測出在某個位置的速度，運動員只須每隔一段相等的時間扔一個粉筆頭就可以實現(xiàn)。

環(huán)節(jié)2：滴水計時器能將物體每隔相等時間間隔的位置記錄下來，利用點跡可以研究物體運動情況和測定速度。

環(huán)節(jié)3：老師拿著粉筆邊走邊在黑板上打點，利用打下的點跡可以研究老師運動情況和測量老師行走的速度。

環(huán)節(jié)4：老師不走動，拿著粉筆在黑板上每隔一段相等的時間間隔打下一個點，學(xué)生拖動黑板，根據(jù)運動的相對性原理，利用打下的點跡可以研究黑板的運動情況和測量黑板運動的速度。

環(huán)節(jié)5：將打點計時器固定，物體拖著紙帶運動，打點計時器對應(yīng)于老師的“打點”，紙帶對應(yīng)黑板，打點計時器每隔相等的時間間隔將物體的位置記錄下來，利用記錄的點跡可以研究物體的運動情況和測量物體運動的速度。

環(huán)節(jié)6：頻閃照相能每隔相等時間間隔將物體的位置記錄下來，且在記錄的過程中不影響物體的運動，是更理想的研究運動的設(shè)備。

環(huán)節(jié)7：用手機的連拍功能拍攝運動的物體，利用軟件合成后，能實現(xiàn)頻閃照相的效果，可以方便地研究物體的運動情況，測量物體的速度。

環(huán)節(jié)8：上面幾種實驗方法都是每隔相等的時間間隔內(nèi)將物體位置記錄下來，都屬于留跡法。

設(shè)計的教學(xué)環(huán)節(jié)以速度的測量為主線，從簡單到復(fù)雜，從已知到未知，從熟悉到陌生，在生活情境與學(xué)習(xí)探索情境間遷移，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中提升遷移應(yīng)用能力。

3.4 設(shè)計指向清晰的引導(dǎo)問題

問題的設(shè)計是教學(xué)設(shè)計的關(guān)鍵，設(shè)計導(dǎo)向清晰、指向明確的問題對教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成起著重要的作用，能引導(dǎo)學(xué)生沿正確的遷移方向分析和思考問題，達(dá)成將知識技能遷移應(yīng)用的目標(biāo)。

教學(xué)片段2：從“秒表測速”“光電門測速”遷移到“留跡法”，設(shè)置問題：如何才能將整個運動過程描述得更精確？學(xué)生回答：需要將物體在不同時刻的位置記錄下來。

教學(xué)片段3：在從“滴水計時器”遷移到“打點計時器”的環(huán)節(jié)，設(shè)置問題：將滴水計時器安裝在物體上研究運動，操作繁瑣且影響原來的運動，“滴水計時器”也滿足不了物理學(xué)定量研究的精度要求，如何使用計時間隔更精確的儀器，使運動物體“留跡”？學(xué)生回答：用打點計時器，根據(jù)運動的相對性原理可以實現(xiàn)。

教學(xué)片段4：從專業(yè)實驗室才能實現(xiàn)的“頻閃照相”遷移到手機的“連拍功能”(圖8)，設(shè)置問題：如何利用這些圖片研究運動，測量速度？還需要測量哪些物理量？如何測量？引導(dǎo)學(xué)生將“連拍圖片”類比于“頻閃照相”進(jìn)行分析研究。

圖8

教學(xué)片段5：在引導(dǎo)學(xué)生觀察連拍圖片中出現(xiàn)的模糊影像的教學(xué)過程中，設(shè)置問題：為什么影像會模糊？引導(dǎo)思考：模糊是物體在曝光時間內(nèi)運動了一段距離所留下的痕跡。

在教學(xué)中需要精心設(shè)計一系列問題和活動，引導(dǎo)學(xué)生將習(xí)得的知識技能遷移運用于新知的學(xué)習(xí)中，這樣才能培養(yǎng)學(xué)生的解決實際問題的能力，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，提高他們的核心素養(yǎng)。

3.5 布置促進(jìn)遷移的項目任務(wù)

要實現(xiàn)知識遷移，除了教師的引導(dǎo)，還需要學(xué)生經(jīng)歷自主的遷移實踐。布置需要將知識技能遷移應(yīng)用的項目任務(wù)非常必要，這一環(huán)節(jié)也是微專題教學(xué)設(shè)計的重要內(nèi)容。

項目任務(wù)1：展示蘇炳添百米賽跑成績后，提出兩個項目任務(wù)：(1)如何測量瞬時速度(如沖線速度)？(2)如何知道整個運動過程中速度的變化情況？

項目任務(wù)2：在學(xué)習(xí)了用“滴水法”研究運動后，完成漏油小四輪車的運動情況分析任務(wù)。

一輛農(nóng)用“小四輪”漏油，每隔一段相等的時間漏一滴油，車在平直公路上行駛，請你根據(jù)路面上油滴的分布情況(圖9)，分析“小四輪”的運動情況，并說出判斷依據(jù)。

圖9

項目任務(wù)3：當(dāng)一個物體運動較快時，在曝光時間內(nèi)會產(chǎn)生一定的位移，照片上會出現(xiàn)“模糊”的影像。在了解了“模糊”照片的產(chǎn)生原理后，要求學(xué)生完成兩個項目任務(wù)：(1)根據(jù)圖片和相關(guān)信息(圖10)估測小物塊的瞬時速度；(2)校運會組委會想知道百米賽跑冠軍沖線時的速度，請你提供測量方案。

圖10

項目任務(wù)4：在完成本專題的教學(xué)后，布置課后拓展任務(wù)：(1)完成一個測量速度的實驗任務(wù)。(2)了解位移傳感器測量速度的工作原理。(3)利用手機(相機)連拍功能研究物體的運動。(4)利用手機慢動作拍攝功能研究物體的運動。

布置的項目任務(wù)一般要求學(xué)生以小組合作的方式完成，既能集思廣益，又可以培養(yǎng)學(xué)生的交流與合作的能力。項目任務(wù)能為學(xué)生提供實踐探究的機會，在遷移應(yīng)用的過程中將物理知識及思想方法內(nèi)化為解決問題的能力，提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

4 結(jié)語

微專題教學(xué)不同于高考的專題復(fù)習(xí)，統(tǒng)整的內(nèi)容不多，適合在新課教學(xué)中實施，使習(xí)得的知識結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。圍繞微專題的中心任務(wù)，讓學(xué)生經(jīng)歷運用掌握的知識技能來解決真實問題的遷移應(yīng)用過程，達(dá)成引發(fā)深度學(xué)習(xí)、培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)。