基于多維體驗(yàn)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)實(shí)踐*
——“生活中的圓周運(yùn)動(dòng)”展示課回眸

任虎虎

(江蘇省太倉高級(jí)中學(xué) 江蘇 蘇州 215411)

2019年6月發(fā)布的《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式變革的指導(dǎo)意見》明確指出要積極探索體驗(yàn)式課堂教學(xué)，說明基于體驗(yàn)的教學(xué)將成為未來教學(xué)改革的一個(gè)重要方面．

1 什么是體驗(yàn)和深度學(xué)習(xí)

1.1 體驗(yàn)的內(nèi)涵

體驗(yàn)是人對(duì)某事或某物的一種融入式的感受與領(lǐng)悟．它強(qiáng)調(diào)主體經(jīng)過親身經(jīng)歷而形成對(duì)事物獨(dú)特的、具有個(gè)體意義的經(jīng)歷、情感和體會(huì)．體驗(yàn)包含3個(gè)層次的內(nèi)容：首先是“以身體之”，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的親歷性，沒有身體的參與很難產(chǎn)生體驗(yàn)；其次是“以情感之”，強(qiáng)調(diào)情感上的激蕩，要引發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)心情感的變化；再次是“以心驗(yàn)之”，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的內(nèi)心感受與體會(huì)，有助于形成信念[1]．

1.2 深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)是對(duì)學(xué)習(xí)狀態(tài)的質(zhì)性描述，以高階思維、思維品質(zhì)為目標(biāo)，以深度理解為基礎(chǔ)，以整合的知識(shí)為內(nèi)容[2]，經(jīng)過還原與下沉、體驗(yàn)與探究、反思與上浮3個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生全身心參與知識(shí)的發(fā)生與發(fā)展過程，并批判性地吸收和利用所學(xué)知識(shí)與方法解決真問題的意義性學(xué)習(xí)[3]．

2 為什么體驗(yàn)?zāi)艽龠M(jìn)物理深度學(xué)習(xí)

2.1 知識(shí)的產(chǎn)生源于體驗(yàn)

知識(shí)本身的產(chǎn)生與人的體驗(yàn)密切相關(guān)，沒有體驗(yàn)就沒有知識(shí)，例如哥白尼的日心說和牛頓的萬有引力猜想等，都是出于對(duì)已有知識(shí)的質(zhì)疑和批判，這種質(zhì)疑與批判本身就是科學(xué)家一種獨(dú)特的個(gè)人體驗(yàn)．基于教學(xué)重演律，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過程本身就是重演科學(xué)家研究的關(guān)鍵步驟，也就是經(jīng)歷關(guān)鍵的體驗(yàn)環(huán)節(jié)，深刻理解知識(shí)的產(chǎn)生背景和發(fā)展過程[4]．

2.2 思維的進(jìn)階源于體驗(yàn)

物理學(xué)科是培養(yǎng)學(xué)生高級(jí)思維和思維品質(zhì)肥沃的土壤，有時(shí)學(xué)生對(duì)于一些綜合性問題很難理解，說明思維深度還不夠，此時(shí)最好的方式就是通過體驗(yàn)和探究，促進(jìn)自主建構(gòu)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)思維的突破，也就是在學(xué)生思維進(jìn)階的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行體驗(yàn)．

2.3 意義的獲得源于體驗(yàn)

如何將公共知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的個(gè)人知識(shí)？答案是體驗(yàn)，體驗(yàn)是將顯性知識(shí)轉(zhuǎn)化為隱形知識(shí)、將隱形知識(shí)內(nèi)化為個(gè)人觀念的重要途徑．內(nèi)化為觀念也就實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的意義化，只有理解了知識(shí)的內(nèi)涵和意義才能靈活地進(jìn)行遷移和應(yīng)用，真正凸顯學(xué)習(xí)的價(jià)值[5]．

3 如何基于多維體驗(yàn)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

下面以“生活中的圓周運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，探討4個(gè)維度的體驗(yàn)：具身性體驗(yàn)、替代性體驗(yàn)、想象性體驗(yàn)和情感性體驗(yàn)．

3.1 強(qiáng)調(diào)主動(dòng)參與 促進(jìn)具身性體驗(yàn)

學(xué)習(xí)者主動(dòng)積極親身參與是獲得體驗(yàn)最好的方式，基于對(duì)身心二元論的批判和反思，引發(fā)了將主體身體體驗(yàn)引入認(rèn)知過程的身心一元論的第二代認(rèn)知科學(xué)產(chǎn)生，即具身認(rèn)知．具身認(rèn)知最重要的特征就是學(xué)習(xí)的具身性，知識(shí)根植于人的身體以及身體與世界的相互作用中．涉身性、體驗(yàn)性和情景性是其三大主要特征，其中體驗(yàn)性是核心特征，體驗(yàn)的方式、過程和結(jié)果直接決定著認(rèn)知的方式、過程和結(jié)果．

教學(xué)案例1：在新課的引入環(huán)節(jié)，設(shè)置一個(gè)趣味小魔術(shù)，倒杯移物．將一個(gè)小球放在矮一點(diǎn)的桌面上，如圖1所示，如何只用1個(gè)圓柱形的杯子并保持倒立狀態(tài)將小球從矮桌子移動(dòng)到高的桌子上呢？

圖1 倒杯移物

讓學(xué)生們主動(dòng)來挑戰(zhàn)和體驗(yàn)這個(gè)小魔術(shù)，很多學(xué)生都想到讓小球在杯子內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)起來從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移．學(xué)生在經(jīng)過幾次嘗試后終于成功了，此時(shí)引發(fā)學(xué)生思考：為什么小球在杯子內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)的速度比較大時(shí)才不掉下來？

教學(xué)意圖：通過對(duì)這個(gè)小魔術(shù)的體驗(yàn)一方面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，另一方面引發(fā)學(xué)生思考魔術(shù)背后隱含的物理問題．

3.2 模擬真實(shí)情境 引起替代性體驗(yàn)

在實(shí)際教學(xué)中，很多問題由于時(shí)間、空間的限制，無法在課堂上完成，此時(shí)教師可以通過模擬相似的情景，讓學(xué)生去感受，引起替代性的體驗(yàn)，替代性體驗(yàn)往往能夠促使其聯(lián)系已有的生活經(jīng)驗(yàn)，并將這種體驗(yàn)遷移于自身．

教學(xué)案例2：在研究汽車在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎所需向心力的來源問題時(shí)，學(xué)生分析起來比較困難，此時(shí)可以用身邊的教科書和物塊模擬這個(gè)情境，進(jìn)行合作體驗(yàn)，如圖2所示，在書上放一物塊，小組成員全部起立，小組內(nèi)一學(xué)生手托著書在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一次慢慢轉(zhuǎn)，第二次快點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，小組內(nèi)其他學(xué)生仔細(xì)觀察物塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并解釋這一對(duì)比說明了什么問題？小組討論后得，第一次物塊隨書一起在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)沒有相對(duì)滑動(dòng)，第二次物塊沿著徑向相對(duì)書向外滑動(dòng)，說明小物塊隨書一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有沿徑向向外相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，說明汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)受到指向圓心的靜摩擦力提供的向心力．

圖2 模擬汽車轉(zhuǎn)彎

教學(xué)案例3：在研究火車轉(zhuǎn)彎向心力的來源問題時(shí)，為了增強(qiáng)替代性體驗(yàn)，筆者用鋼材為每個(gè)小組制作了縮小版的火車車輪和鐵軌模型，如圖3所示．首先讓學(xué)生仔細(xì)觀察火車車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；其次讓學(xué)生分析火車如果在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎時(shí)靠什么力來提供向心力.

圖3 車輪和鐵軌模型

學(xué)生在認(rèn)識(shí)火車輪緣的基礎(chǔ)上分析得出火車在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎時(shí)，輪緣與外軌道間有側(cè)向擠壓，從而產(chǎn)生一個(gè)指向圓心的彈力來提供向心力．但由于火車質(zhì)量很大，靠這個(gè)側(cè)向擠壓來提供水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎的向心力很容易磨損輪緣和軌道，造成脫軌事故．自然而然提出討論話題：如果你是鐵路設(shè)計(jì)師，轉(zhuǎn)彎處鐵軌該如何設(shè)計(jì)？請(qǐng)小組交流提供解決方案．

事先為每個(gè)小組提供兩個(gè)小木塊，在方案設(shè)計(jì)的過程中有助于為學(xué)生提供體驗(yàn)和啟發(fā)(用兩個(gè)木塊將軌道一側(cè)墊高)．

教學(xué)意圖：通過模擬真實(shí)的情境，將不能直接觀察到的抽象問題具體化、可視化，通過替代性體驗(yàn)深刻理解汽車轉(zhuǎn)彎和火車轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力的來源．

3.3 科學(xué)合理外推 激發(fā)想象性體驗(yàn)

通過對(duì)某一個(gè)結(jié)論和原理進(jìn)行合理外推或拓展，得到一些特殊的情況，并讓學(xué)生大膽想象，從而激發(fā)想象性體驗(yàn)，所謂想象性體驗(yàn)就是學(xué)生能夠想象性地將自身置于某種特定的情境當(dāng)中，這樣便能夠體驗(yàn)到超越于學(xué)習(xí)內(nèi)容本身所描繪的圖景，實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)內(nèi)容的深度理解．

教學(xué)案例4：在研究汽車過拱形橋問題時(shí)，為了幫助學(xué)生理解向心力的來源，提出具體問題，汽車靜止在橋頂和以一定的速率通過橋頂，兩次對(duì)橋的壓力相同嗎？此時(shí)一些學(xué)生根據(jù)自己已有的經(jīng)驗(yàn)，過橋頂時(shí)有一種“變輕”的感覺，提出猜想．接下來引導(dǎo)學(xué)生建立物理模型，具體分析和計(jì)算汽車過拱形橋頂時(shí)對(duì)橋的壓力與速率之間的關(guān)系．

學(xué)生建立如圖4所示的物理模型，得出汽車和橋之間的相互作用力大小為

圖4 汽車過橋

此時(shí)進(jìn)一步通過問題激發(fā)想象性體驗(yàn)：當(dāng)汽車過拱形橋頂?shù)乃俣仍絹碓酱髸r(shí)，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生？

教學(xué)意圖：基于現(xiàn)有結(jié)論進(jìn)行合理外推，充分激發(fā)學(xué)生的想象性體驗(yàn)，得出一些特殊情境下的規(guī)律是科學(xué)研究的常用方法，比如伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究．

3.4 解決實(shí)際問題 實(shí)現(xiàn)情感性體驗(yàn)

物理學(xué)與生活息息相關(guān)，生活中許多實(shí)際問題都可以作為教學(xué)素材，并引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)和解決．實(shí)際問題與學(xué)生的生活背景聯(lián)系越緊密，越容易引發(fā)學(xué)生的情感共鳴，讓學(xué)生站在學(xué)習(xí)內(nèi)容的角度來反省，實(shí)現(xiàn)情感體驗(yàn)的拓展和升華．

教學(xué)案例5：在學(xué)習(xí)拱形橋時(shí)可以設(shè)置這樣一個(gè)實(shí)際問題，東倉大橋是很多同學(xué)往返學(xué)校的必經(jīng)之地，東倉大橋橋面半徑約為50 m，為了避免汽車脫離橋面造成交通事故，交警部門需要在橋上設(shè)置一限速牌，限速牌上應(yīng)該寫________km/h.

教學(xué)案例6：研究汽車過凹形橋時(shí)，基于前面的學(xué)習(xí)可以直接設(shè)置待解決的真實(shí)問題，瀘定橋是橫跨在大渡河上的一座鐵索橋，如圖5所示，試估算當(dāng)自己跑過瀘定橋最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋的壓力為多少？(瀘定橋的圓弧半徑約為100 m)

圖5 瀘定橋

教學(xué)意圖：通過這些實(shí)際問題的解決，一方面有助于評(píng)估學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解情況，促進(jìn)遷移應(yīng)用；另一方面這些情境與學(xué)生生活密切聯(lián)系，有助于促進(jìn)情感性體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的意義感、價(jià)值感和獲得感．