葉 春 張 嵐

(浙江省寧波市慈溪中學(xué)，浙江 寧波 315300)

1 引言

深度學(xué)習(xí)最早源于美國(guó)學(xué)者Ference Marton和Roger Soljo的相關(guān)研究，在他們的論文《學(xué)習(xí)的本質(zhì)區(qū)別：結(jié)果和過(guò)程》中，就淺層學(xué)習(xí)提出了一個(gè)相對(duì)概念——深度學(xué)習(xí)，并就兩者進(jìn)行了深入的論述。上海師范大學(xué)黎加厚教授將深度學(xué)習(xí)定義為：“在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實(shí)，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，做出決策和解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)?！痹摱x對(duì)深度學(xué)習(xí)的特征作了較為深刻的描述，因此得到了廣大國(guó)內(nèi)研究者的關(guān)注。

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》在課程基本理念中指出:“高中物理課程通過(guò)創(chuàng)設(shè)學(xué)生積極參與、樂(lè)于探究、善于實(shí)驗(yàn)、勤于思考的學(xué)習(xí)情境，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。通過(guò)多樣化的教學(xué)方式，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生理解物理學(xué)的本質(zhì)，整體認(rèn)識(shí)自然界，形成科學(xué)思維習(xí)慣，增強(qiáng)科學(xué)探究能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。”深度學(xué)習(xí)核心特征是：理解與判斷、聯(lián)系與構(gòu)建、遷移與應(yīng)用，符合新課程所倡導(dǎo)的理念。在教學(xué)中教師要改變以往課堂上“教師講，學(xué)生聽(tīng)”的單一教學(xué)方式，運(yùn)用多種教學(xué)形式挖掘教學(xué)內(nèi)容的深度，提升學(xué)生的思維品質(zhì)，提高他們的核心素養(yǎng)。筆者以“彈力”教學(xué)為例，基于深度學(xué)習(xí)理論探討高中物理教學(xué)的設(shè)計(jì)策略。

2 教材分析

“彈力”是力學(xué)部分的重要內(nèi)容之一，通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本理解了力的概念。本節(jié)課中彈力的概念、彈力有無(wú)的判斷、彈力的方向是教學(xué)的重點(diǎn)，掌握好彈力知識(shí)是受力分析的基礎(chǔ)，人教版教材編寫(xiě)的思路如圖1。

圖1

通過(guò)解構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，可以為學(xué)生設(shè)置3個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)：(1)認(rèn)識(shí)形變；(2)分析、歸納出彈力方向；(3)探究彈力大小。教師圍繞3個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)置問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與、體驗(yàn)成功、深度學(xué)習(xí)。

3 基于深度學(xué)習(xí)理論的彈力教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，促進(jìn)概念認(rèn)知

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，在物理概念教學(xué)中首先應(yīng)幫助學(xué)生根據(jù)相關(guān)的現(xiàn)象形成表象性認(rèn)識(shí)，再引導(dǎo)他們分析概括。

(1)形變的教學(xué)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)：展示生活中多種與彈力相關(guān)的視頻或?qū)嶒?yàn)。播放跳板跳水、拉弓射箭、蹦極視頻，現(xiàn)場(chǎng)演示將拉力器拉開(kāi)，引導(dǎo)學(xué)生思考各個(gè)現(xiàn)象中出現(xiàn)明顯形變的物體是什么？是什么導(dǎo)致了明顯形變？

學(xué)生活動(dòng)：通過(guò)觀察、思考，得出結(jié)論：視頻和演示實(shí)驗(yàn)中的跳板、弓弩、繩索、彈簧都發(fā)生了明顯的形變，都是因?yàn)橥饬ψ饔卯a(chǎn)生的結(jié)果。

設(shè)計(jì)意圖：高一學(xué)生的物理學(xué)習(xí)有一定基礎(chǔ)，學(xué)生從日常生活中已積累了一些零散的、樸素的經(jīng)驗(yàn)，但缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?zhǔn)確的物理表達(dá)。這就需要在教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生來(lái)總結(jié)表述物理現(xiàn)象，分析生活中出現(xiàn)彈力的情境，認(rèn)識(shí)彈力存在的普遍性以及對(duì)彈力問(wèn)題進(jìn)行探究的必要性。

提出問(wèn)題：生活中彈力現(xiàn)象很普遍，那么彈力產(chǎn)生的條件是什么？

(2)形變類(lèi)型的教學(xué)設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)：教師提供彈簧、直尺、海綿、紙團(tuán)、橡皮泥等，讓學(xué)生利用以上物體感受彈力的作用，觀察產(chǎn)生的現(xiàn)象。在分組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生利用手頭的實(shí)驗(yàn)器材，探索在外力作用下產(chǎn)生形變的各種現(xiàn)象，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)彈簧、塑料直尺、海綿這3個(gè)物體在外力作用下會(huì)產(chǎn)生形變，但撤去外力后又會(huì)恢復(fù)原狀，而紙團(tuán)、橡皮泥這兩個(gè)物體在外力作用下也會(huì)產(chǎn)生形變，但撤去外力后物體不會(huì)恢復(fù)原狀。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)在外力的作用下，物體產(chǎn)生形變，形變又有彈性形變和非彈性形變之分。

提出問(wèn)題：有力作用在物體上是否都一定能產(chǎn)生形變？

(3)彈力產(chǎn)生條件的教學(xué)設(shè)計(jì)

教師用手壓桌面和擠壓玻璃瓶，演示微小形變(圖2、圖3)，教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)如表1。

表1

圖2

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)師生合作探究，利用微小形變放大實(shí)驗(yàn)，深入認(rèn)識(shí)外力作用下物體的微小形變，彈性形變是彈力產(chǎn)生的必要條件。

物理實(shí)驗(yàn)不僅可用來(lái)驗(yàn)證定理或定律，更重要的是可通過(guò)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法。教學(xué)中要突出教養(yǎng)性目標(biāo)、教育性目標(biāo)和發(fā)展性目標(biāo)，教養(yǎng)性目標(biāo)是：“上完一節(jié)課，教給了學(xué)生什么”，教育性目標(biāo)是“通過(guò)這節(jié)課，向?qū)W生滲透了什么”，發(fā)展性目標(biāo)就是“假如學(xué)生把這一節(jié)課的知識(shí)忘記了，還剩下什么”。從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，在演示微小形變后使學(xué)生習(xí)得微小量放大的方法。

教師活動(dòng)：再次演示拉開(kāi)彈簧、彈簧試圖恢復(fù)原狀的過(guò)程，演示折彎直尺、直尺試圖恢復(fù)原狀的過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合這兩個(gè)過(guò)程，利用實(shí)驗(yàn)儀器，感受彈力，并試著給彈力下定義。

學(xué)生活動(dòng)：利用桌上的實(shí)驗(yàn)儀器，感受彈力，并試著給出彈力的定義。

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生完善回答，總結(jié)出彈力產(chǎn)生的條件：相互接觸并擠壓、發(fā)生彈性形變。

3.2 解構(gòu)典型模型，形成物理觀念

物理觀念的形成需要以知識(shí)為基礎(chǔ)，但知識(shí)的積累不一定會(huì)帶來(lái)觀念的發(fā)展，物理觀念的形成需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)知識(shí)進(jìn)行提煉、升華，為了確定彈力的方向，可以通過(guò)對(duì)原有模型的進(jìn)一步解構(gòu)來(lái)達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

(1)重現(xiàn)情景，解構(gòu)模型

在物理教學(xué)中教師要在學(xué)生原有知識(shí)的基礎(chǔ)上，挖掘相關(guān)物理現(xiàn)象中蘊(yùn)含的本質(zhì)，嘗試運(yùn)用物理方法，建構(gòu)新的認(rèn)識(shí)。

學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了支持力、壓力和拉力，接下來(lái)通過(guò)對(duì)兩個(gè)典型模型的分析來(lái)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)彈力方向的特征。

教學(xué)活動(dòng)一：將一塊有機(jī)玻璃片的兩端支起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易的橋梁模型。將一只裝滿水的氣球放到板面上。引導(dǎo)學(xué)生觀察在裝滿水的氣球放置前后，有機(jī)玻璃板和氣球的變化情況，并填寫(xiě)表2。

表2

教學(xué)活動(dòng)二：將一根彈簧豎直懸掛，下端掛一個(gè)裝滿水的氣球，引導(dǎo)學(xué)生觀察懸掛氣球前后，彈簧和氣球的形變情況，并填寫(xiě)表3。

表3

(2)對(duì)比歸納，拓展認(rèn)識(shí)

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比兩組實(shí)驗(yàn)中物體所受外力的方向和恢復(fù)形變的方向，歸納出彈力方向的表象特征，即物體所受彈力的方向一定指向物體恢復(fù)原狀的方向。

(3)合理深化，形成觀念

深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)特征就是學(xué)習(xí)者的原有經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)性生長(zhǎng)。學(xué)生通過(guò)分析兩組實(shí)驗(yàn)，得出物體受力平衡時(shí)彈力方向的規(guī)律，那么當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，彈力方向又會(huì)呈現(xiàn)怎樣的特征呢？

教師演示塑料直尺彈射乒乓球?qū)嶒?yàn)，折彎直尺，釋放后直尺與乒乓球接觸，并將乒乓球彈射出去，利用手機(jī)拍攝這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)慢鏡頭回放，可以清晰地看到乒乓球受到彈力作用后運(yùn)動(dòng)的方向與直尺的接觸面垂直。綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得到彈力產(chǎn)生的一個(gè)重要條件就是需要接觸，施力物體所受彈力的方向是它恢復(fù)原狀的的方向，并且彈力方向與接觸面垂直。

精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，慢放視頻，引導(dǎo)學(xué)生研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程，一方面提高了課堂容量，提高了實(shí)驗(yàn)的可操作性，增強(qiáng)了演示實(shí)驗(yàn)的可視性。另一方面使學(xué)生接受實(shí)驗(yàn)的熏陶，努力使教師精細(xì)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、科學(xué)的分析推理，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的范本。

3.3 設(shè)計(jì)課堂活動(dòng)，進(jìn)行科學(xué)探究

蘇霍姆林斯基說(shuō)過(guò)：“人的內(nèi)心里有一種根深蒂固的需求——總感覺(jué)到自己是發(fā)現(xiàn)者、探究者?！弊寣W(xué)生經(jīng)歷探究活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，自主建構(gòu)知識(shí)，提高科學(xué)思維能力，通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)探究，能讓學(xué)生真正理解現(xiàn)象背后的規(guī)律。

教師提問(wèn)：要研究清楚一個(gè)力需要明確“三要素”：大小、方向、作用點(diǎn)。彈力的作用點(diǎn)很明顯在兩物體的接觸面上，那彈力的大小和哪些因素有關(guān)呢？

學(xué)生猜想：和形變量有關(guān)。

(1)探究彈力大小與形變量大小的關(guān)系

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生利用鉤碼、直尺、鐵架臺(tái)等實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證自己的猜想。

學(xué)生活動(dòng)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，完成數(shù)據(jù)的記錄和處理、分析。

教師活動(dòng)：請(qǐng)學(xué)生展示探究過(guò)程(有意識(shí)地設(shè)計(jì)彈簧和橡皮筋兩類(lèi)實(shí)驗(yàn))，并根據(jù)學(xué)生的展示，進(jìn)一步總結(jié)：彈力大小與形變量有關(guān)，對(duì)于一般材料的物體彈力和形變量的關(guān)系比較復(fù)雜，但對(duì)于彈簧，彈力大小和伸長(zhǎng)量或壓縮量成正比，給出胡克定律的表達(dá)式。

(2)探究影響彈簧勁度系數(shù)的因素

教師活動(dòng)：要求學(xué)生探究?jī)筛煌瑥椈傻膹椓εc形變量的關(guān)系。

學(xué)生活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)探究，完成數(shù)據(jù)的記錄和處理、分析。

師生總結(jié)：對(duì)于同一根彈簧，彈力與形變量成正比；對(duì)于不同的彈簧，施加相同的外力，彈簧的形變量不同。彈簧的彈力F=kx中的k反映了彈簧本身的屬性，稱為勁度系數(shù)。生活中常說(shuō)有的彈簧“硬”，有的彈簧“軟”，指的就是它們的勁度系數(shù)不同。彈簧的勁度系數(shù)跟彈簧絲的粗細(xì)、材料，彈簧的直徑、長(zhǎng)度、繞法等因素有關(guān)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，觀察分析不同彈簧的彈力與形變量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不同彈簧的彈力和形變的關(guān)系式相同，比例系數(shù)不同，比例系數(shù)是彈簧的勁度系數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

活動(dòng)和體驗(yàn)是學(xué)生深度學(xué)習(xí)的重要特征，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生為活動(dòng)主體，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生。教師要真正確立學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，設(shè)計(jì)能讓學(xué)生全身心沉浸其中的學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過(guò)多樣化教學(xué)設(shè)計(jì)，促使學(xué)生開(kāi)展深度學(xué)習(xí)，發(fā)展科學(xué)思維能力，形成物理觀念。在進(jìn)行物理知識(shí)教學(xué)的同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，讓學(xué)生像科學(xué)家那樣發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，從中體驗(yàn)和學(xué)習(xí)科學(xué)思維方法，拓寬思維的深度和廣度，把打開(kāi)思維寶庫(kù)的金鑰匙交給學(xué)生，使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。