深度學(xué)習(xí)指導(dǎo)下的高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)

石瀚松

摘要：以“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用”的這一節(jié)內(nèi)容為例，結(jié)合深度學(xué)習(xí)的特征和教材的不足之處，制定深度學(xué)習(xí)指導(dǎo)下“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用”的教學(xué)設(shè)計(jì)，為培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)提供教學(xué)參考.

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);教學(xué)設(shè)計(jì);牛頓運(yùn)動(dòng)定律

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2022）21-0082-03

對于物理學(xué)科來講，當(dāng)我們把目光聚焦到一線教學(xué)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)教育教學(xué)活動(dòng)的組織開展，囿于應(yīng)試教育“唯分?jǐn)?shù)論”的影響，仍存在一些桎梏：一方面學(xué)生對待自身的學(xué)習(xí)相對功利化，學(xué)習(xí)過程機(jī)械化，缺少積極體驗(yàn);另一方面，教師教學(xué)設(shè)計(jì)有時(shí)存在迷信課本，教學(xué)內(nèi)容重在讓知識服務(wù)于解題做題的情況，而忽略對學(xué)生物理觀念、思維訓(xùn)練、遷移應(yīng)用能力等學(xué)習(xí)品質(zhì)的提升，使學(xué)生學(xué)習(xí)層次處于較低的水平，不利于核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

1深度學(xué)習(xí)與高中物理

“深度學(xué)習(xí)（LearninginDepth）”這一概念最早是由馬頓（Marton）和賽爾喬（Sajlo）在布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類理論的基礎(chǔ)上提出的，深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的過程應(yīng)該把握知識的聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、關(guān)注學(xué)生的活動(dòng)與體驗(yàn)、注重學(xué)習(xí)內(nèi)容的本質(zhì)與變式、提升遷移與應(yīng)用能力、引導(dǎo)價(jià)值與評價(jià)，是一種圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題開展，引導(dǎo)學(xué)生高意志情緒投入，促進(jìn)學(xué)生高階思維、批判性思維發(fā)展的學(xué)習(xí)方式.

2教學(xué)分析

2.1現(xiàn)行教材不足

以現(xiàn)行人教版高中物理必修1為例，筆者基于深度學(xué)習(xí)理論分析教材內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)教材存在兩處不足.第一，教材以兩道例題的講解為主要內(nèi)容，教學(xué)進(jìn)程單一，使學(xué)生思維活躍度處于較低的水平.第二，深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)關(guān)注的焦點(diǎn)應(yīng)該是“解決問題所需的核心論點(diǎn)和概念”，然而，整體法與隔離法作為分析物體受力情況的核心方法，教材中卻沒有重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，影響學(xué)生掌握解決問題的核心科學(xué)方法.

2.2教學(xué)目標(biāo)制定

基于以上分析，結(jié)合普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，制定本節(jié)課如下的教學(xué)目標(biāo).

知識與技能上，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握牛頓第二定律公式F合=ma，學(xué)會結(jié)合受力分析和公式求解物理問題;過程與方法上，學(xué)生體會從整體到局部的分析路徑，掌握整體法和隔離法的使用方法以及使用原則;情感態(tài)度上，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣，能辯證、批判地看待知識與方法，通過使用科學(xué)的方法來高效地解決物理問題，從而提升對物理學(xué)習(xí)的興趣.

3基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)案例

下面以高中物理“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用”為例，筆者將基于深度學(xué)習(xí)理論呈現(xiàn)該節(jié)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)，基本教學(xué)流程圖如圖1，希望為一線物理教師提供教學(xué)實(shí)踐參考.

3.1創(chuàng)設(shè)情境，受力分析

趣味游戲：教師準(zhǔn)備好兩塊木板、細(xì)繩和若干相同的紅色磚頭放置地面，邀請班里兩位同學(xué)上臺根據(jù)老師的指示完成游戲挑戰(zhàn).同學(xué)好奇挑戰(zhàn)內(nèi)容，紛紛積極舉手參與，老師隨機(jī)圖2挑選兩位同學(xué)上臺.如圖2所示，老師要求甲同學(xué)左右手分別用手掌托起兩塊木板，乙同學(xué)將一塊磚頭遞給甲同學(xué)，甲同學(xué)迅速使木板相對，用木板夾起乙同學(xué)遞送的磚頭.要求甲同學(xué)只能水平發(fā)力.為了避免磚頭掉落誤傷自己，甲同學(xué)需要蹲下操作.

師甲同學(xué)，告訴下同學(xué)們感受如何，夾起一塊磚頭費(fèi)力嗎？

學(xué)生甲不費(fèi)力老師，我還能再加10塊?。ㄍ瑢W(xué)們嬉笑）

師好，乙同學(xué)，給甲同學(xué)慢慢“上菜”！

隨著磚頭數(shù)量的增多，磚頭最終開始滑落，甲同學(xué)挑戰(zhàn)失敗.此時(shí)教師再次邀請甲同學(xué)用同樣的辦法夾起一塊磚頭.

師哪位同學(xué)可以告訴我，磚頭為什么不掉落？磚頭的受力情況是怎樣的呢？

同學(xué)們因?yàn)榇u頭與木板之間的摩擦力與重力平衡，所以磚頭能不掉落！

設(shè)計(jì)意圖：深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)意志情緒的投入，強(qiáng)調(diào)知識的整合和關(guān)聯(lián)，因此教師可以通過趣味挑戰(zhàn)游戲調(diào)動(dòng)同學(xué)們情緒，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)體驗(yàn);通過情景互動(dòng)讓同學(xué)們直接參與到實(shí)際的物理問題，同時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合之前學(xué)過的靜摩擦、受力分析來分析物理現(xiàn)象，做到鞏固舊知.

3.2案例變形，問題再現(xiàn)

教師將磚頭一分為二，再次邀請甲乙兩位同學(xué)進(jìn)行配合，甲同學(xué)使用同樣的方式夾起斷裂為兩塊的磚頭，如圖3所示.

師請甲同學(xué)告訴大家，現(xiàn)在你感受有什么不一樣嗎？

學(xué)生甲沒有老師，還是和剛才的感覺一樣.

師那請問同學(xué)們，將磚頭一分為二之后，受力情況還和完整的時(shí)候是一樣的嗎？兩塊磚接觸的地方是否存在摩擦力呢？

同學(xué)們議論紛紛，有的認(rèn)為是一模一樣的，因?yàn)榧淄瑢W(xué)說感覺一樣;有的說不一樣，覺得斷裂部分需要重新分析受力.

師在回答同學(xué)們的疑惑之前，我們再來看一種情況，還是請甲乙同學(xué)參與配合.

教師另外拿起一塊一樣的磚頭，將磚頭均勻地分成三份，如圖4所示，讓乙同學(xué)協(xié)助甲同學(xué)用同樣的方式夾起三塊小磚頭，保持磚頭靜止.同學(xué)們紛紛把目光投向臺上操作的兩位同學(xué).

師請甲同學(xué)告訴大家，夾著三塊小磚頭和一塊完整的磚頭，感覺有什么不一樣嗎？

學(xué)生甲老師，感覺還是一樣的.

師那問題來了，同學(xué)們，將磚頭一分為三之后，受力情況還和一分為二、完整的時(shí)候是一樣的嗎？三塊磚接觸的地方是否存在摩擦力呢？

學(xué)生丙老師，磚頭一分為三的時(shí)候，中間的磚頭一定和旁邊的磚頭之間有摩擦，不然甲同學(xué)就夾不住它，肯定會掉落！一分為二的時(shí)候，不好說.

師丙同學(xué)思考的角度非常正確，一分為三的時(shí)候，磚頭之間存在摩擦力，但是老師這里先告訴大家答案，磚頭一分為二的時(shí)候，磚頭之間卻不存在摩擦力，同學(xué)們知道為什么嗎？

學(xué)生議論紛紛，分別表示疑惑.

設(shè)計(jì)意圖：深度學(xué)習(xí)需要學(xué)習(xí)者帶著批判性思維進(jìn)行學(xué)習(xí).同樣規(guī)格的磚頭，采用同樣的方式夾起，在完整、一分為二、一分為三的不同情況下，并不能因?yàn)橥瑢W(xué)甲的感覺不變，就判斷磚頭各部分受力情況相同，需要借助科學(xué)方法嚴(yán)謹(jǐn)分析.教師通過情景對比，先給出答案，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，再順勢導(dǎo)入隔離法和整體法的教學(xué).

3.3方法導(dǎo)入，整體與隔離根據(jù)以上三次游戲場景，教師在黑板上依次畫出受力示意圖，針對磚頭一分為二和一分為三的情況，教師演示先從整體法分析磚塊受力情況，再用隔離法分析各小部分受力情況的過程，從而引入整體法與隔離法的教學(xué).

3.4情景變換，公式運(yùn)用

引導(dǎo)學(xué)生通過整體圖5法和隔離法分析連接體在加速狀態(tài)下的受力情況.如圖5所示.

師假設(shè)老師所用的拉力是F，磚頭與地面的動(dòng)摩擦因素為μ，大磚頭重力為G，小磚頭重力為G/2，那么請問同學(xué)們，中間的小磚頭在水平方向受力情況是怎樣的呢？有沒有同學(xué)可以說一下思路，其他同學(xué)可以補(bǔ)充.

學(xué)生丁老師我有思路！既然三塊磚頭一起勻加速，那么我們可以把它們看成一個(gè)整體，分析水平方向上繩子的拉力和地面的摩擦力，就可以求出整體的加速度a.

師思路非常正確！

學(xué)生甲老師我接著補(bǔ)充！知道了整體加速度a，就可以采用隔離法，結(jié)合公式F合=ma求出上面磚頭在水平方向受到的摩擦力f1和中間磚頭在水平方向合外力F合2！而中間磚頭在水平方向上只可能受到上面和下面磚頭的摩擦力，分析f1和F合2的大小和方向，便可知下面磚頭對中間磚頭的摩擦力的方向和大小了！

3.5整體法與隔離法運(yùn)用原則闡釋

教師應(yīng)當(dāng)向?qū)W生闡明，整體法和隔離法并非兩種對立的方法，各有自身優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場景（見表1），在實(shí)際運(yùn)用中，往往是需要同學(xué)們把二者相互結(jié)合才能高效地解決運(yùn)動(dòng)問題.

基于深度學(xué)習(xí)理論制定的教學(xué)設(shè)計(jì)，意在幫助學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，幫助教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生思維的牽引者，讓學(xué)生學(xué)習(xí)最終轉(zhuǎn)化為有意義學(xué)習(xí).要正確將深度學(xué)習(xí)理論用于指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐，教師至少需要做到三點(diǎn)：一是正確理解深度學(xué)習(xí)的理念，了解其基本特征;二是科學(xué)地組織教學(xué)環(huán)節(jié)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生;三是針對具體的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合理論合理安排各知識點(diǎn)要素呈現(xiàn)的邏輯.總之，只有教師做到心中有數(shù)，教學(xué)有方，才能高效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，長遠(yuǎn)來看，才能更利于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng).

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[責(zé)任編輯：李璟]