景愛兵
《普通高中物理課程標準(2017年版)》中明確了“物理學科素養(yǎng)”這一教學目標。教師要圍繞核心素養(yǎng),引導學生參與實驗探究,體現(xiàn)學生的主體性,使其以知識建構者、探究者的身份主動學習、主動探究,最終在知識建構的過程中觸摸物理知識的本質(zhì),拓展自身的思維,并逐漸形成物理探究能力和優(yōu)秀品格。探究實驗是打開學生思維大門的鑰匙,也是引導學生深入學習的載體,面對培養(yǎng)物理學科素養(yǎng)的要求,唯有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實驗教學模式,指向深度學習,設計易于學生參與的探究性實驗,引導學生深層次理解物理規(guī)律,才能促進學生高階思維的發(fā)展,真正實現(xiàn)學生的全面發(fā)展。
一、深度學習視域下高中物理實驗教學現(xiàn)狀
雖然新課程推動了高中物理實踐教學的發(fā)展,教師對以往的實驗內(nèi)容和形式進行了一定的改進,但是依然存在諸多弊端:首先,學生參與實驗的程度低。鑒于實驗的特點以及新課程下實驗所承擔的育人價值,教師應積極挖掘?qū)嶒灥膬r值,通過構建實驗任務,鼓勵學生自主設計和探究,并能夠?qū)嶒炛械漠惓_M行質(zhì)疑,通過實驗弄清知識的來龍去脈,才能真正達到預期的目標。然而,當前高中物理實驗課堂依然比較呆板,背實驗代替做實驗的現(xiàn)象束縛了學生的主動性。學生參與實驗的程度低,難以真正從中獲得成長和發(fā)展。其次,實驗教學模式有待創(chuàng)新。物理實驗涉及內(nèi)容廣泛、承擔育人任務,教師唯有科學設計實驗教學模式,給學生自主發(fā)揮的空間,才有利于發(fā)揮實驗價值。但是,教師并未從學生的角度進行實驗教學的考量,選擇的教學手段具有一定的滯后性,不能夠引導學生進行深度學習。最后,重視程度不夠。新課程改革雖然賦予了物理實驗的育人價值,但實驗調(diào)查反饋的數(shù)據(jù)顯示,實驗并未受到應有的重視,通過課堂傳授模式解決物理重難點是教師教學的重點。教師常常認為實驗可有可無,因此無法從課時上保障物理實驗教學,甚至犧牲實驗課時,用于物理習題教學。長此以往,不僅物理教學效果得不到提升,還容易使學生陷入疲憊的機械記憶中,不利于學生素養(yǎng)的培養(yǎng)[1]。
二、深度學習與高中物理實驗教學
教育家布魯姆在研究中將認知領域的教育目標進行了層次劃分,即記憶、理解、應用、分析、綜合、評價。從認知水平上來說,記憶和理解屬于一種低認知水平。學生在記憶和理解的過程中,思維活動處于低階階段中。這種學習方式屬于淺層的學習,在以往的學習中占據(jù)主要地位。而應用、分析、綜合和評價活動則屬于高認知水平。學生在這一階段的學習中,需要對學習材料進行加工、遷移和應用。在這一過程中,必須有高階思維參與其中,所對應的學習模式則屬于深度學習??梢哉f,深度學習與淺層學習相對立,不再是固定、被動的學習,而是以發(fā)展高階思維為目標,尊重學生在課堂上的主體地位,使其以知識探究者的身份,以自主或者團隊作為載體,在原有的知識結(jié)構上建構新知識,在批判中理解新知識,在思考和探究中促進知識的遷移和應用,最終實現(xiàn)學生的全面發(fā)展、長遠發(fā)展。
可以說,深度學習徹底將學生從“教師灌輸、學生被動接受”的模式下解放出來,呈現(xiàn)出鮮明的特征。
其一,從學習方式上來說,深度學習屬于一種主動式的學習。傳統(tǒng)學習模式下,學生始終處于被動的狀態(tài),其思維模式類似于“來料加工”,對知識的學習和掌握僅限于表層。而在深度學習下,學生學習狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變,在強烈學習動機的驅(qū)使下,主動圍繞問題進行思考和探究。
其二,從學習過程上來說,深度學習更加關注知識的內(nèi)在聯(lián)系以及拓展和延伸。傳統(tǒng)學習模式中,僅限于“就事論事”,學生學習的知識成點狀分布,各個知識點就像是大海中的“孤島”,互相之間沒有聯(lián)系。學生不能從整體上把握物理知識,影響了深入學習。深度學習下,學生在學習中經(jīng)過深度思考,在以往舊知識基礎上建構新知識,并運用各種工具對新知識進行加工,并使其成為一個互相關聯(lián)的整體。這種情況下,學生的學習視野也不再局限于教材中,密切關注教材內(nèi)外知識的聯(lián)系。
其三,從學習情感上來說,深度學習強調(diào)了學生的獲得感、參與感。深度學習契合了現(xiàn)代建構主義理論,更加關注學生在學習中的滿足感、獲得感。學生在深度學習中,圍繞富有挑戰(zhàn)性的任務進行思考、主動學習、解決問題,更容易激發(fā)學生的學習興趣,也容易產(chǎn)生自我實現(xiàn)的滿足感,最終在這種積極學習情感的助力下,使學習朝著良性的方向發(fā)展。
鑒于深度學習的內(nèi)涵以及新課程標準下物理實驗教學要求,教師唯有摒除傳統(tǒng)實驗教學模式,采取新的視角,重新設計實驗教學方案,才能真正提升高中物理實驗教學的質(zhì)量[2]。
三、深度學習視域下高中物理實驗教學優(yōu)化策略
(一)基于深度學習制訂學習目標
實驗教學目標明確了實驗教學的方向。在深度學習視域下,教師要重新審視實驗教學內(nèi)容,構建引導學生深度學習的實驗目標。一方面,在正式確立實驗室學習目標之前,不僅要從整體上把握內(nèi)容,還應加強高中物理學科素養(yǎng)的研究,聚焦“物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態(tài)度和責任”設計實驗教學目標,使學生在實驗教學目標的指引下,通過學習和探究實現(xiàn)自身的全面發(fā)展;另一方面,鑒于深度學習的內(nèi)涵,教師還應掌握學生的基本情況,制訂與學生物理探究能力相一致的目標,這樣才能夠激勵學生探究,實現(xiàn)深度學習的目的。在深度學習目標的指引下,學生以知識探究者和建構者的身份,在實驗探究學習的過程中觸摸物理知識的本質(zhì),提升自身的思維能力等,培養(yǎng)和發(fā)展物理核心素養(yǎng)。
以“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”為例,為了真正落實深度學習理念,教師可按照上述的方式和原則對教學目標進行重新設定:(1)明確物理問題定量研究方法,控制變量法,理解三個物理量的定性關系(理解層次);(2)在實驗中體驗科學探究過程,能夠結(jié)合所學知識自主設計實驗方案、操作實驗、真實記錄實驗數(shù)據(jù)(創(chuàng)造層次);(3)通過數(shù)據(jù)分析,歸納三個物理量的定性關系,轉(zhuǎn)變前概念,并得出加速度和力、質(zhì)量遵循的一般規(guī)律,并在實驗操作中體會其中蘊含的科學思維方式(分析層次);(4)能夠靈活運用三個物理量的定性關系,對生活中常見的現(xiàn)象和問題進行解釋(應用層次);(5)對學生的實驗過程展開評價,在實驗學習中逐漸形成科學觀念,體會物理規(guī)律的簡潔美(評價層次)。如此設計,使得物理實驗教學目標不再局限于知識層次中,也不再單純地為了應付考試,而是指向?qū)W生的發(fā)展,使其在物理實驗探究的過程中獲得長遠發(fā)展、全面發(fā)展的能力和品質(zhì)[3]。
(二)基于深度學習創(chuàng)設實驗探究情境
鑒于深度學習的內(nèi)涵,教師應以實驗為載體,通過情境激活學生的思維,讓學生高效地參與探究,并在實驗操作中獲得成就感和滿足感。而要達到這一目標,高中物理教師唯有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實驗教學模式,基于深度實驗學習模式深耕真實情境,結(jié)合物理教材內(nèi)容選取合適的素材,創(chuàng)設實驗探究情境,激發(fā)學生的好奇心,并在興趣的驅(qū)使下,結(jié)合已有的知識結(jié)構和前概念,發(fā)現(xiàn)問題、進行猜想、探究解答等,逐步在情境中深入探究。
以“向心力”為例,基于深度學習的內(nèi)涵,教師在開展實驗教學之前,就為學生設計了一個探究情境:在火車站采訪鐵路工程師,由鐵路工程師將火車質(zhì)量、轉(zhuǎn)彎半徑等數(shù)據(jù)進行了詳細介紹。之后,教師又給學生設計了相關問題,引導學生思考:為了保障火車轉(zhuǎn)彎時的安全,請根據(jù)所學的知識,對火車軌道轉(zhuǎn)彎時的傾角進行設計,并據(jù)此對速度和軌道傾角的關系進行解釋。在這一實驗教學中,物理教師通過實驗視頻為學生創(chuàng)設了一個客觀而現(xiàn)實的情境,喚醒了學生的實驗參與程度,讓學生結(jié)合已有的生活經(jīng)驗或是物理知識,對實驗內(nèi)容進行思考、計算、討論,設計探究方案。如此,既能發(fā)揮探究實驗的價值,激勵學生深入學習,也能促使學生在主動參與和探究中提升自身的物理綜合素養(yǎng)。
(三)基于深度任務培養(yǎng)學生的高階思維能力
傳統(tǒng)的高中物理探究實驗中,學生的自主性較弱,基本按照教師的要求或是教材的步驟進行,即學生在探究實驗中缺乏應有的思維活動,實驗收獲并不大。這樣的實驗學習始終處于淺層階段,學生僅僅記住了實驗的結(jié)果,難以從中獲得自身的全面發(fā)展。而在深度學習視域下,唯有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實驗教學模式,通過“創(chuàng)設問題情境、提出挑戰(zhàn)性的實驗任務—設計實驗方案—探究實驗—思考匯報—反思總結(jié)”等流程,才能使學生在探究任務的引領下完成對實驗的深度學習。
例如,在“動量定理”深度實驗教學中,就遵循了這一流程,教師結(jié)合實驗內(nèi)容給學生提供了雞蛋、膠帶、紙帶、木筷等物品,并為學生設計了“保護雞蛋”的任務,指導學生將雞蛋從某一個高度釋放,使其自由下落。在這一過程中,學生運用教師提供的工具對下落的雞蛋進行保護,使其能夠完整落地。接著,教師將學生分組,引導學生以小組為載體,結(jié)合前概念和已有的知識進行思考和交流,圍繞“保護雞蛋”設計實驗方案,并思考是什么原因?qū)е码u蛋完好無缺。學生結(jié)合實驗分析,通過理論推導,結(jié)合教師的引導,逐漸得出動量定理的表達式。如此,學生在實驗任務的引領下,通過自主設計實驗方案,開展實驗探究、總結(jié)和歸納等,真正實現(xiàn)了對物理實驗的深度學習,高效達成了物理核心素養(yǎng)下的教學目標[4]。
(四)基于深度學習實施開放性物理實驗
深度學習視域下,實驗教學不再束縛在教材的實驗內(nèi)容和步驟中,教師可以圍繞物理核心知識實施開放性的探究實驗,放飛學生的思維,讓學生的觀點和思想能夠在開放性實驗中大放光彩,加深學生對實驗的理解,促進學生的個性化探究。鑒于此,教師要秉承科學性、開放性原則,科學設計探究任務,讓學生自選角度和思路進行探究實驗活動。一方面,提高學生的實驗設計和實施能力。教師為學生構建有意義的物理任務或是問題,讓學生依據(jù)所學知識自主開展探究實驗活動,并從實驗中得出結(jié)論。
以“玻璃折射率測定”為例,教材中只給出了運用“標準玻璃磚進行測定”的實驗方式,但這種實驗模式雖然得到了實驗結(jié)果,但實驗器材限制了學生的探究范圍。鑒于此,教師為學生講述基本原理之后,就引導學生將標準玻璃磚轉(zhuǎn)換為棱鏡、分光光度計等,指導學生通過思考和探究,自行設計實驗方案,并圍繞其進行探究學習。另一方面,延伸實驗。鑒于深度學習的內(nèi)涵,在開放性物理實驗教學中,還應積極延伸和拓展。例如,在完成“形變與彈力”實驗教學之后,教師可引導學生思考生活中常見的橡皮筋、橡皮泥等形變實例,通過實驗、測量和分析過程,對形變與彈力形成更深層次的認識。教師因地制宜設計開放性任務,能夠讓學生以自己熟悉的方式開展探究實驗,促進學生的個性化發(fā)展,鍛煉學生的思維能力,真正實現(xiàn)對物理實驗的深度學習。
(五)基于深度學習模式進行反思和評價
在實驗教學中,評價主要是對學生實驗學習的過程、實驗方案進行評價和衡量,主要對學生在實驗過程中的綜合情況進行評價。一方面,基于深度學習模式的探究實驗評價要體現(xiàn)多元化。即教師轉(zhuǎn)變以往只對實驗結(jié)果采取等級評價,還應該關心學生的實驗態(tài)度、實驗思路、實驗行為等方面的內(nèi)容,對學生進行過程性評價,優(yōu)化學生的實驗思路,指導學生實驗中存在的不足,旨在對學生進行全面、客觀的評價。另一方面,在深度學習視域下,教師以激勵性評價為主,以針對性指導為輔,注重學生個體差異,從學生的實驗過程中發(fā)現(xiàn)學生的特長和優(yōu)秀表現(xiàn),給予肯定和鼓勵,使學生都能夠受到鼓舞,這樣才能夠更好地激勵學生。
綜上所述,深度學習視域下的物理實驗教學模式,契合了生本教育理念的要求,也是培養(yǎng)學生物理核心素養(yǎng)的必然選擇。鑒于此,唯有立足深度學習的內(nèi)涵,遵循物理實驗學習的特點,設計有效的教學目標,通過物理實驗情境激活學生的探究情感,借助任務引領發(fā)展高階思維,依托開放實驗促進學生全面發(fā)展,基于深度評價增加反饋和動力,才能不斷提升高中物理實驗教學的有效性。
參考文獻:
[1]張曉希.深度學習視域下的高中物理實驗教學對策[J].中學理科園地,2022,18(4):16-18.
[2]沙寶平.深度學習視域下高中物理實驗教學策略探究[J].考試周刊,2022(24):123-126.
[3]劉玲.指向深度學習的高中物理實驗教學策略:以“探究影響感應電動勢大小的因素”教學為例[J].物理通報,2021(11):35-37.
[4]候林.深度學習在高中物理實驗教學中的應用研究[D].哈爾濱:哈爾濱師范大學,2021.
(作者單位:甘肅省定西市安定區(qū)東方紅中學)
編輯:常超波