鄭小平

(廣州市真光中學初中部芳花校區(qū) 廣東 廣州 510145)

1 深度學習的實現(xiàn)機制

1976年,Ference Marton和Roger Saljo在對比淺層學習的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)闡述了深度學習的概念,開啟深度學習概念化研究之路.《現(xiàn)代漢語小詞典》對“深度”的解釋是向下或向上的距離、觸及事物本質(zhì)的程度和事物向更高階段發(fā)展的程度[1].可見,深度學習是觸及心靈深處的學習,是深入知識內(nèi)核的學習,是展開問題解決的學習[2].

結(jié)合國內(nèi)外學者的諸多研究和著述,李松林等針對深度學習在中國中小學課堂中的實踐瓶頸,將深度學習的實現(xiàn)機制歸納為:發(fā)生機制、維持機制、促進機制和支持機制.情景誘發(fā)—問題驅(qū)動是深度學習的發(fā)生機制,切身體驗—高階思維是深度學習的維持機制,實踐參與—問題解決是深度學習的促進機制,在線學習—現(xiàn)實虛擬是深度學習的支持機制[3].基于《義務(wù)教育物理課程標準(2022年版)》對“變阻器”的教學要求,結(jié)合深度學習的實現(xiàn)機制,本節(jié)課教學流程如圖1所示.

圖1 基于深度學習理念的教學流程圖

將深度學習的4個實現(xiàn)機制運用到初中物理教學中,可以避免枯燥、碎片化的概念堆砌,有利于物理概念的建構(gòu)、深化、運用和遷移,在問題解決中培養(yǎng)高階思維、發(fā)展核心素養(yǎng).

2 變阻器的教學設(shè)計

2.1 教學內(nèi)容分析

變阻器是初中物理電學實驗器材的重要組成部分,變阻器的學習直接影響到第17章“歐姆定律”和第18章“電功率”的學習.本節(jié)課安排在第16章最后一節(jié)的位置,符合由簡到繁、由易到難的學習規(guī)律,在初中電學學習中起到承上啟下的作用.本節(jié)內(nèi)容由“變阻器”和“變阻器的應(yīng)用”兩部分構(gòu)成,認識變阻器的結(jié)構(gòu)是掌握變阻器正確使用方式的前提,也為學習變阻器的運用打下堅實的基礎(chǔ).

2.2 學情分析

滑動變阻器是一個較為復雜的電學儀器,不僅接線柱多,而且伴隨滑片移動電路處于動態(tài)變化中,因此理解和正確使用滑動變阻器對學生來說有一定的難度.在設(shè)計本節(jié)課時,先從學生熟悉的“可調(diào)亮度的臺燈”入手,通過裝置改進循序漸進的構(gòu)建變阻器概念,讓學生沉浸于思考—實操—歸納的氛圍中,降低學習難度.引導學生通過實驗探究,獲取滑動變阻器的相關(guān)信息,歸納總結(jié)發(fā)現(xiàn)滑動變阻器的正確使用方式.這種概念的建構(gòu)方式較“概念空降式引入”而言,更具嚴謹性、科學性、邏輯性,符合初中學生的心智水平,讓知識的獲取水到渠成.

2.3 教學目標分析

根據(jù)《義務(wù)教育物理課程標準(2022年版)》和人教版《物理(九年級全一冊)》,本節(jié)課教學目標制定如下:知道滑動變阻器的結(jié)構(gòu);明晰滑動變阻器的元件符號;理解滑動變阻器的工作原理;掌握滑動變阻器正確使用方法,會把滑動變阻器正確連入電路來改變電路中的電流及用電器兩端電壓.

2.4 教學重點與難點

本節(jié)課的教學重點是知道滑動變阻器的工作原理;教學難點是會把滑動變阻器正確連入電路.

2.5 教學過程設(shè)計

2.5.1 創(chuàng)設(shè)“真”情境,提出“真”問題

【創(chuàng)設(shè)問題情境1】引導學生根據(jù)圖2提供的器材,開展分組實驗,嘗試用不同的方法讓燈泡的亮度發(fā)生改變.

圖2 “改變燈泡的亮度”所需實驗器材

【問題進階思考】在不改變電源兩端電壓的情況下,哪些措施能使小燈泡的亮度發(fā)生持續(xù)變化?

【創(chuàng)設(shè)問題情境2】教師利用如圖3所示的器材,演示“用鎳鉻合金絲控制小燈泡的亮度”的實驗.引導學生思考:

圖3 “用鎳鉻合金絲控制小燈泡的亮度”實驗裝置

(1)小燈泡亮度的變化跟接入電路中的鎳鉻合金絲長度的關(guān)系?

(2)本裝置能調(diào)節(jié)小燈泡亮度的理論依據(jù)是什么?

【創(chuàng)設(shè)問題情境3】播放“智能臺燈”的廣告視頻,引導學生思考:與智能臺燈調(diào)節(jié)亮度的設(shè)備(如圖4所示)相對比,演示實驗的調(diào)節(jié)裝置有何不足之處?

圖4 淘寶上“智能臺燈”的電位器

設(shè)計意圖:該教學片段通過創(chuàng)設(shè)真實的問題情境,讓學生知道小燈泡的亮度是可以調(diào)整的.通過分組實驗和逐層遞進的問題鏈,把改變燈泡亮度的方法鎖定在改變接入電路中電阻絲的長度這個策略上.通過對比演示實驗裝置和“智能臺燈”的機械旋鈕,探尋裝置改進方案,為變阻器結(jié)構(gòu)學習做好鋪墊.該環(huán)節(jié)的設(shè)計落腳于生活物理,巧設(shè)“問題串”,激發(fā)學生求知欲,觸發(fā)深層學習動機,感受科技給人類帶來便利.

2.5.2 立足“前概念” 巧設(shè)問題串

從學生已有經(jīng)驗和認知水平出發(fā),設(shè)計學習活動,能有效降低思維的難度,維持學生深度學習的狀態(tài).前面的教學活動已經(jīng)激起學生濃郁的求知欲,接著趁熱打鐵拋出問題串,提高學生思維的密度.進階“問題串”設(shè)計如下:

【問題1】在不改變鎳鉻合金絲總長度的前提條件下,如何改進這個裝置,讓它既能調(diào)節(jié)燈泡亮度,又小巧、便捷.

【問題2】將長的鎳鉻合金絲緊密地纏繞在絕緣管上的好處是什么?

【問題3】教師將圖3中的鎳鉻合金絲取下,緊密纏繞在絕緣管上,如圖5所示.引導學生思考:將長的鎳鉻合金絲一圈圈挨著,緊密地纏繞在絕緣管上,當電路閉合時,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?

圖5 鎳鉻合金絲纏繞過程

【問題4】為了避免繞成一圈圈的電阻絲直接通電,你有什么好的方法?

【問題5】教師將如圖6所示的漆包鎳鉻合金絲接入電路,閉合開關(guān),移動動點,引導學生觀察實驗現(xiàn)象,并思考:無論如何移動動點,小燈泡始終不亮的原因?

圖6 將漆包鎳鉻合金絲接入電路中的實驗

【問題6】為了使接觸點移動時能改變電阻絲接入電路中的電阻大小,你有什么好的方法?

【問題7】教師用美工刀在漆包鎳鉻合金絲表面劃一條線,再將漆包鎳鉻合金絲接入電路.閉合開關(guān),沿著去除絕緣漆部分移動動點(如圖7所示),引導學生觀察實驗現(xiàn)象.提出問題:這個裝置是根據(jù)改變接入電路中電阻絲的長度改變接入電路中電阻大小這一原理制成的,請給這個裝置命名?

圖7 劃去一條絕緣漆后的漆包鎳鉻合金絲

這7個問題立足學生前概念,層層遞進,符合初中生的思維能力水平.在“變阻器”概念構(gòu)建結(jié)束后,要及時回歸教材內(nèi)容,引導學生閱讀教材第68～69頁“變阻器”和“實驗”兩部分內(nèi)容,回答以下問題:

(1)滑動變阻器各個結(jié)構(gòu)名稱.

(2)要使滑動變阻器調(diào)節(jié)被測電路的電流,滑動變阻器應(yīng)該與被測電路串聯(lián)還是并聯(lián)?

判斷依據(jù)是什么?

(3)滑動變阻器有4個接線柱,當它與被測電路串聯(lián)時,共有幾種接法?

(4)當滑片移動時,這6種接法都能改變滑動變阻器接入電路中的電阻大小嗎?

【實驗驗證】鼓勵學生進行分組實驗,通過實驗驗證問題(4)的答案.同時,通過實驗歸納得出要使滑動變阻器接入電路中的電阻變小或變大,滑片分別向哪個方向移動?

設(shè)計意圖:經(jīng)過環(huán)節(jié)一的激趣,學生求知欲較濃.加上環(huán)節(jié)二的循循善誘,順利搭建滑動變阻器的結(jié)構(gòu)模型.通過文本閱讀,提高獲取信息能力,通過科學探究,培養(yǎng)分析歸納能力.該環(huán)節(jié)設(shè)計時,各個教學過程循序漸進,加深學生對滑動變阻器的認識和理解.

2.5.3 解決實際問題,提升運用能力

【實際問題1】用滑動變阻器控制電阻兩端電壓

進行分組實驗,引導學生按圖8電路圖連接實物,其中R是阻值為5 Ω的定值電阻,R′是滑動變阻器,完成下面兩個實驗.

圖8 開展分組實驗對應(yīng)的電路圖

(1)閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片位置,使R兩端的電壓成倍數(shù)變化,依次為1.5 V、3 V、4.5 V等.

(2)換用10 Ω和15 Ω的定值電阻接入電路中,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器的滑片位置,保持每次接入的定值電阻兩端的電壓不變.

【實際問題2】如圖9是一種測定油箱內(nèi)油量的裝置.其中R是滑動變阻器的電阻片,滑動變阻器的滑片跟滑桿連接,滑桿可以繞固定軸O轉(zhuǎn)動,另一端固定著一個浮子.請問:在這個裝置中,電流表示數(shù)越大,表示油箱中的油量越多還是越少?請說明理由.

圖9 “油量表”裝置簡圖

設(shè)計意圖:通過實驗操作,養(yǎng)成學以致用的思維,強化滑動變阻器的正確使用方式.利用油量表的情境,考查學生的遷移能力,養(yǎng)成活學活用的意識.知識的學習最終要通過問題解決和知識遷移表現(xiàn)出來,在實踐參與和問題解決中提高學生知識學習的深度,發(fā)展高階思維.

2.5.4 環(huán)節(jié)四:及時進行自評,指明改進方向

《義務(wù)教育物理課程標準(2022年版)》建議開展課堂評價,這一點與深度學習理論不謀而合.在本節(jié)課的結(jié)尾,讓學生及時開展學習評價,能更加有效督促學生養(yǎng)成深度學習的習慣.具體評價如表1所示.

表1 “變阻器”課堂學習評價表

設(shè)計意圖:開展過程性評價符合當下教育需求,將課堂評價作為學生檔案材料存檔,能全面客觀地了解學生核心素養(yǎng)的發(fā)展狀況.在課堂評價表中,詳細羅列了本節(jié)課需要掌握的知識與技能、過程與方法和情感態(tài)度價值觀等方面內(nèi)容,學生邊完成自我評價,邊梳理整節(jié)課的知識體系,有助于形成知識網(wǎng)絡(luò).同時,開展及時的評價和反饋,能激勵學生持續(xù)進步.

3 反思感悟

物理概念是物理學的基石,對于學生來說,只有掌握了物理概念才能解決物理問題[4].所以,初中物理教學要重視物理概念的建構(gòu)過程,促進學生對抽象概念的理解,引導學生在問題解決中提升能力,發(fā)展核心素養(yǎng)[5].本節(jié)課通過對比演示實驗1中調(diào)節(jié)亮度的裝置和“智能臺燈”的電位器,創(chuàng)設(shè)真實問題情境,激發(fā)學生學習興趣,為深度學習的開展奠定基礎(chǔ).隨后,通過精心設(shè)計的問題串,幫助學生組建“變阻器”的結(jié)構(gòu),掌握變阻器的工作原理.

接著,通過分組實驗,引導學生尋找證據(jù),歸納總結(jié)得出滑動變阻器的正確使用方式.最后,給學生提供實操和實際案例,培養(yǎng)他們學以致用和知識遷移的能力.本節(jié)課設(shè)計較為合理,基本能達到預期的教學效果.后期要對本節(jié)課涉及的教學儀器做進一步的改進,制作成一套美觀、整潔的實驗裝備,以供下次更有序地開展教學.