摘" 要：指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)是當(dāng)前教學(xué)改革的方向。在物理學(xué)科教學(xué)改革的深化和落實(shí)路徑中，將教學(xué)與項(xiàng)目化學(xué)習(xí)相融合是重要的探索途徑。本文以人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)“門(mén)窗防盜報(bào)警裝置”為例進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)并拓展物理學(xué)科的深度學(xué)習(xí)提供參考。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；項(xiàng)目化學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)路徑

1" 理論基礎(chǔ)

深度學(xué)習(xí)指的是學(xué)生在探究欲的驅(qū)使下，積極主動(dòng)地進(jìn)行的有助于健康發(fā)展的、有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程。美國(guó)教育心理學(xué)家本杰明·布魯姆（Benjamin Bloom）將學(xué)習(xí)者的認(rèn)知思維目標(biāo)層次劃分為六個(gè)層層遞進(jìn)、逐步深入的層級(jí)：認(rèn)知、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新。［1］布魯姆的六大認(rèn)知層級(jí)理論為深度學(xué)習(xí)提供了一個(gè)有序且系統(tǒng)的學(xué)習(xí)路徑。

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)以學(xué)生為中心，以解決真實(shí)問(wèn)題情境為起點(diǎn)，確定項(xiàng)目主題，規(guī)劃并設(shè)計(jì)項(xiàng)目研究方案。通過(guò)小組協(xié)作實(shí)施，在過(guò)程中合作解決難題，最終完成項(xiàng)目并且展示匯報(bào)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的核心要素分別為“挑戰(zhàn)性問(wèn)題”“持續(xù)探究”“真實(shí)性”“學(xué)生的聲音和選擇”“反思、批判性和修正”“公共產(chǎn)品”。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是基于真實(shí)情境的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)和研究活動(dòng)。它通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生深入思考與主動(dòng)研究的熱情，從而促使學(xué)生從傳統(tǒng)的學(xué)科性學(xué)習(xí)模式走向綜合性學(xué)習(xí)模式。

2" 深度學(xué)習(xí)理念下物理學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)

基于以上深度學(xué)習(xí)的思維目標(biāo)層次以及項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的核心要素，結(jié)合《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》、課程內(nèi)容和高考要求，深度學(xué)習(xí)理念下的高中物理項(xiàng)目化學(xué)習(xí)路徑［2］，應(yīng)該包含項(xiàng)目引入、項(xiàng)目理解、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目分析、項(xiàng)目評(píng)價(jià)以及項(xiàng)目改進(jìn)（見(jiàn)圖1）等核心內(nèi)容。

3" “門(mén)窗防盜報(bào)警裝置”的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)路徑

筆者以人教版（2019版）《普通高中教科書(shū)" 物理" 選擇性必修" 第二冊(cè)》第五章第3節(jié)的“實(shí)驗(yàn)1" 門(mén)窗防盜報(bào)警裝置”為例，創(chuàng)設(shè)情境，鍛煉學(xué)生的邏輯思維，培養(yǎng)他們的探究精神和創(chuàng)新意識(shí)。

3.1" 任務(wù)一：創(chuàng)設(shè)情境，引出項(xiàng)目，激發(fā)認(rèn)知興趣

教師創(chuàng)設(shè)情境，將門(mén)窗防盜報(bào)警裝置安裝在學(xué)生進(jìn)來(lái)的門(mén)上。當(dāng)最后一位同學(xué)要進(jìn)來(lái)的時(shí)候，教師將報(bào)警裝置打開(kāi)，學(xué)生開(kāi)門(mén)時(shí)報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)聲。這時(shí)，教師提出問(wèn)題：“為什么門(mén)打開(kāi)會(huì)發(fā)出報(bào)警的聲音？”通過(guò)問(wèn)題引發(fā)學(xué)生求知興趣，并確定設(shè)計(jì)和制作“門(mén)窗防盜報(bào)警裝置”這一具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)。

分析：門(mén)窗報(bào)警器是生活中常見(jiàn)的裝置，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)并不陌生。這個(gè)問(wèn)題緊貼生活實(shí)際，具有很高的真實(shí)性。制作門(mén)窗報(bào)警裝置，涉及磁場(chǎng)、電路分析等物理學(xué)科的核心知識(shí)。將這些抽象且難以理解的知識(shí)置于“門(mén)窗防盜報(bào)警裝置”這個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題情境中，能激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣。通過(guò)問(wèn)題的結(jié)構(gòu)化分解，為學(xué)生的持續(xù)性探究搭建臺(tái)階。

3.2" 任務(wù)二：小組合作，理解項(xiàng)目，培養(yǎng)探究精神

3.2.1" 臺(tái)階一：設(shè)計(jì)問(wèn)題，引出電學(xué)元件

通過(guò)對(duì)門(mén)窗防盜報(bào)警裝置的功能分析，教師引導(dǎo)學(xué)生一步步分析得到實(shí)現(xiàn)這些功能所需要的電學(xué)元件（見(jiàn)表1）。

3.2.2" 臺(tái)階二：探究干簧管原理

教師對(duì)干簧管的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。干簧管的構(gòu)造如圖2所示。接著，教師提問(wèn)：“干簧管的工作原理是什么？”由于學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)磁化的相關(guān)知識(shí)，他們知道當(dāng)磁體靠近時(shí)，干簧管的簧片會(huì)被磁化并產(chǎn)生不同的極性。在磁力超過(guò)簧片自身彈性的情況下，簧片會(huì)吸合，從而導(dǎo)通回路。教師進(jìn)一步提出“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)干簧管的工作原理進(jìn)行驗(yàn)證”的問(wèn)題。學(xué)生指出，可以使用電阻表來(lái)檢測(cè)干簧管是否閉合，并進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，干簧管閉合，電阻表示數(shù)為零；當(dāng)磁體遠(yuǎn)離干簧管時(shí)，干簧管斷開(kāi)，電阻表示數(shù)無(wú)窮大。

3.2.3" 臺(tái)階三：探究電磁繼電器的原理

電磁繼電器是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的核心部分，其主要功能是轉(zhuǎn)換電路的狀態(tài)（見(jiàn)圖3）。當(dāng)電流從d端流入線圈并從e端流出時(shí)，線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵，使得動(dòng)觸點(diǎn)c與常開(kāi)觸點(diǎn)a連通。當(dāng)線圈不導(dǎo)電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)c與常閉觸點(diǎn)b導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)控制電路的開(kāi)關(guān)。學(xué)生將電源的正、負(fù)極分別接到d、e兩端，親身感受銜鐵被吸合的過(guò)程。通過(guò)教師講解結(jié)合小組實(shí)驗(yàn)的方式，學(xué)生可以更好地理解電磁繼電器的工作原理，為后續(xù)門(mén)窗防盜報(bào)警裝置的制作鋪設(shè)臺(tái)階。

3.3" 任務(wù)三：應(yīng)用所學(xué)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)，提升應(yīng)用能力

以小組為單位，教師提供的實(shí)驗(yàn)器材有：干簧管SA（常開(kāi)型）、電磁繼電器（5V，6腳）、發(fā)光二極管LED、電阻R（330Ω）、蜂鳴器H（有源型）、電源（干電池6V）、小磁體、開(kāi)關(guān)。請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖。

分析：學(xué)生根據(jù)干簧管和電磁繼電器的工作原理，將干簧管與門(mén)窗的開(kāi)關(guān)動(dòng)作建立聯(lián)系，將發(fā)聲和發(fā)光兩路電路與電磁繼電器連接起來(lái)。通過(guò)將所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到電路的設(shè)計(jì)中，學(xué)生提升了實(shí)踐應(yīng)用能力。

3.4" 任務(wù)四：展示電路，項(xiàng)目分析，鍛煉邏輯思維

教師將小組設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行投屏展示，并引導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)行討論和分析。小組設(shè)計(jì)的電路圖方案一至方案五如圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示。

學(xué)生小組經(jīng)過(guò)討論分析，得到以下結(jié)論。門(mén)窗的開(kāi)和關(guān)對(duì)圖4電路沒(méi)有影響，因此該電路不能通過(guò)門(mén)窗的開(kāi)和關(guān)實(shí)現(xiàn)報(bào)警和能夠工作兩種電學(xué)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。發(fā)光二極管在微電流下正常發(fā)光，通常需要串聯(lián)保護(hù)電阻，但是在圖5中并沒(méi)有設(shè)計(jì)保護(hù)電阻；當(dāng)門(mén)窗關(guān)閉的時(shí)候，常開(kāi)型干簧管閉合，使電路處于正常工作狀態(tài)，LED發(fā)光；當(dāng)門(mén)窗打開(kāi)時(shí)，干簧管斷開(kāi)，使電路處于報(bào)警狀態(tài)，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲。然而，在圖6中，門(mén)窗打開(kāi)時(shí)對(duì)應(yīng)的電學(xué)狀態(tài)是發(fā)光；門(mén)窗關(guān)閉時(shí)對(duì)應(yīng)的電學(xué)狀態(tài)是報(bào)警，此時(shí)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲。此外，由于發(fā)光二極管具有單向?qū)ㄐ?，圖7中電池的正、負(fù)極接反了，導(dǎo)致無(wú)法正常發(fā)光。圖8中的電路設(shè)計(jì)可以滿足上述要求，通過(guò)干簧管感知門(mén)窗開(kāi)關(guān)，利用電磁繼電器實(shí)現(xiàn)電學(xué)功能的轉(zhuǎn)換。因此，教師引導(dǎo)學(xué)生在圖8的基礎(chǔ)上將電路圖進(jìn)一步優(yōu)化，使其僅用一個(gè)電池進(jìn)行供電，改進(jìn)后的電路圖如圖9所示。

分析：通過(guò)前面臺(tái)階的搭建，學(xué)生經(jīng)過(guò)逐步分析，確定了門(mén)窗防盜報(bào)警裝置的電路圖。在電路確定的過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)傾聽(tīng)學(xué)生的意見(jiàn)并鼓勵(lì)學(xué)生暢所欲言，選擇符合設(shè)計(jì)要求的電路圖。

3.5" 任務(wù)五：制作成品，評(píng)價(jià)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑

教師提供了一種實(shí)物裝配圖（見(jiàn)圖10）供學(xué)生參考，并提供了面包板作為搭建電路的載體。最后，許多學(xué)生成功制作了如圖11所示的門(mén)窗防盜報(bào)警裝置。

教師再次展示了門(mén)窗防盜報(bào)警裝置的工作原理。學(xué)生經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，自己制作的報(bào)警器在門(mén)關(guān)閉時(shí)，LED發(fā)光；而教師展示的裝置在門(mén)關(guān)閉且處在工作狀態(tài)時(shí)，LED不發(fā)光。這一現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生反思：為什么實(shí)際生活中的門(mén)窗報(bào)警裝置要這樣設(shè)計(jì)？

對(duì)于實(shí)驗(yàn)手冊(cè)上的門(mén)窗防盜報(bào)警裝置電路圖，教師提出問(wèn)題：“這個(gè)電路圖在實(shí)際生活中存在什么弊端？如果門(mén)窗關(guān)閉的時(shí)候，電路處于工作狀態(tài)，LED發(fā)光，會(huì)不會(huì)被小偷發(fā)現(xiàn)防盜報(bào)警裝置處于工作狀態(tài)，從而導(dǎo)致小偷選擇其他地方進(jìn)入？電路應(yīng)該如何改進(jìn)才能避免發(fā)生這個(gè)情況？”請(qǐng)學(xué)生重新設(shè)計(jì)門(mén)窗防盜報(bào)警裝置的電路圖。

3.6" 任務(wù)六：回歸生活，項(xiàng)目改進(jìn)，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)

學(xué)生提出將電路圖9中的LED拿掉就可以實(shí)現(xiàn)不發(fā)光只發(fā)聲的功能。針對(duì)這個(gè)方案，有學(xué)生指出，當(dāng)門(mén)窗關(guān)閉導(dǎo)致干簧管閉合時(shí)，雖然電路處于工作狀態(tài)，但實(shí)際上并未實(shí)現(xiàn)任何的功能，而串聯(lián)的定值電阻在此期間持續(xù)消耗電能。從節(jié)能的角度來(lái)看，這樣的設(shè)計(jì)還是不夠完美。

經(jīng)過(guò)師生共同討論和研究，學(xué)生得到如圖12所示的電路設(shè)計(jì)。只有在門(mén)窗被打開(kāi)時(shí)，報(bào)警裝置才會(huì)觸發(fā)報(bào)警。而在平時(shí)，電路不工作，從而實(shí)現(xiàn)了更加節(jié)能省電的效果。根據(jù)圖12的設(shè)計(jì)，學(xué)生搭建出門(mén)窗防盜報(bào)警裝置的成品。

學(xué)生撰寫(xiě)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，詳細(xì)介紹門(mén)窗報(bào)警的優(yōu)點(diǎn)、產(chǎn)品構(gòu)成、使用方法以及注意事項(xiàng)。隨后，學(xué)生展示自己的勞動(dòng)成果，對(duì)自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行介紹和分享。在講解過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)及時(shí)地幫助學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，指出他們?cè)谥R(shí)和技能方面存在的不足。通過(guò)學(xué)生間的交流以及教師的補(bǔ)充，學(xué)生建構(gòu)了一個(gè)更加系統(tǒng)的知識(shí)體系。

分析：在這個(gè)過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生用批判性的眼光去看待自己的設(shè)計(jì)，從節(jié)能環(huán)保、安全性等多個(gè)角度去思考所設(shè)計(jì)的門(mén)窗報(bào)警裝置存在的不足，并據(jù)此修正設(shè)計(jì)方案。這樣的教學(xué)方式使學(xué)生設(shè)計(jì)的報(bào)警裝置更符合生活實(shí)際。

4" 深度學(xué)習(xí)理念下物理學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)路徑的思考

深度學(xué)習(xí)應(yīng)該是相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)的。淺層學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的是知識(shí)的積累，在這一過(guò)程中，教師采用的更多的是“講授式”教學(xué)方法，是以教師為主體的課堂。而深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的是核心素養(yǎng)的發(fā)展，是以學(xué)生為主體，參與過(guò)程實(shí)踐，自主建構(gòu)知識(shí)和理解，并將物理觀念和科學(xué)思維遷移到解決新問(wèn)題的過(guò)程。

4.1" 注重學(xué)生的主體地位

在深度學(xué)習(xí)理念下的課堂中，教師扮演的角色是課堂的“導(dǎo)演”、課堂的“編劇”，只在關(guān)鍵時(shí)刻教師才需要客串下“演員”；而學(xué)生才是課堂的真正“主演”。在生動(dòng)的情境激發(fā)下，學(xué)生的好奇心被點(diǎn)燃。他們運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)深度分析新的問(wèn)題，與他人協(xié)作，共同探討復(fù)雜問(wèn)題，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中深度反思過(guò)程和結(jié)果，不斷修正和優(yōu)化自己的學(xué)習(xí)策略。在“以學(xué)生為中心”的課堂中，教師應(yīng)該尊重學(xué)生的個(gè)體差異和學(xué)習(xí)路徑，鼓勵(lì)他們用自己的方式進(jìn)行探索和發(fā)現(xiàn)。

4.2" 注重問(wèn)題導(dǎo)向原則

“問(wèn)題導(dǎo)向”的學(xué)習(xí)方式以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題為前提，以解決問(wèn)題為結(jié)果。學(xué)生以制作門(mén)窗防盜報(bào)警裝置這個(gè)實(shí)際問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，在子問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)層次分明的結(jié)構(gòu)化問(wèn)題，逐步深化對(duì)學(xué)科知識(shí)的理解。針對(duì)性的問(wèn)題設(shè)計(jì)激發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題設(shè)計(jì)拓展了學(xué)生思維的深度，而難度層次不同的問(wèn)題設(shè)計(jì)決定了學(xué)生活動(dòng)的形式。因此，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的課堂應(yīng)該是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程。

4.3" 注重過(guò)程實(shí)踐體驗(yàn)

在深度學(xué)習(xí)理念的指導(dǎo)下，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)應(yīng)該著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)踐中的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，通過(guò)“做中學(xué)”的模式，推動(dòng)育人朝向“實(shí)踐育人”的目標(biāo)發(fā)展。在實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)，從而建構(gòu)自己的知識(shí)體系，并通過(guò)反思糾正，培養(yǎng)批判性思維、質(zhì)疑精神和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度。同時(shí)，教師通過(guò)在實(shí)踐過(guò)程中創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生深度參與學(xué)習(xí)過(guò)程，可以幫助學(xué)生形成科學(xué)的思維方式。

參考文獻(xiàn)

［1］趙婷婷，楊翊.中國(guó)大學(xué)生高階思維能力測(cè)試的本土開(kāi)發(fā)與質(zhì)量驗(yàn)證［J］.教育科學(xué)，2024，40（1）：78-86.

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