卜維 任新成
[摘 要]深度學(xué)習(xí)理論對培養(yǎng)高中學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要意義,對高中物理教學(xué)具有直接的指導(dǎo)作用。文章簡要介紹深度學(xué)習(xí)理論,分析深度學(xué)習(xí)理論應(yīng)用于高中物理規(guī)律教學(xué)的優(yōu)勢,并以“平拋運(yùn)動”一節(jié)為例闡述如何在高中物理規(guī)律教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí),同時(shí)指出基于深度學(xué)習(xí)開展高中物理規(guī)律教學(xué)應(yīng)該注意的問題。
[關(guān)鍵詞]深度學(xué)習(xí);高中物理;規(guī)律教學(xué)
[中圖分類號] ? ?G633.7 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058(2023)11-0056-04
物理規(guī)律反映了一定條件下相關(guān)物理量之間存在的必然聯(lián)系。物理規(guī)律教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分。學(xué)好物理規(guī)律,能幫助學(xué)生理解科學(xué)知識,掌握科學(xué)方法,提高觀察能力、思維能力、分析和解決問題的能力,能促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。深度學(xué)習(xí)是一種提倡主動性和批判性的有意義的學(xué)習(xí),以培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為本,是落實(shí)核心素養(yǎng)的重要路徑。基于此,本文對深度學(xué)習(xí)理論應(yīng)用于高中物理規(guī)律教學(xué)的優(yōu)勢進(jìn)行分析,并以“平拋運(yùn)動”一節(jié)為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。
一、深度學(xué)習(xí)概述
瑞典歌德堡大學(xué)的馬頓(Marton)和薩喬(Saljo)兩位學(xué)者在1976年最先提出深度學(xué)習(xí)這一概念。隨著我國課程改革的深入開展,深度學(xué)習(xí)成為國內(nèi)教育界學(xué)者們研究的焦點(diǎn)課題。我國郭華教授對深度學(xué)習(xí)做出了這樣的界定:深度學(xué)習(xí)是學(xué)生在教師的引領(lǐng)下,圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題,全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程,并提出深度學(xué)習(xí)的五個(gè)特征,即“聯(lián)想與結(jié)構(gòu)”“活動與體驗(yàn)”“本質(zhì)與變式”“遷移與應(yīng)用”和“價(jià)值與評價(jià)”,這五個(gè)特征也是判斷深度學(xué)習(xí)是否發(fā)生的重要依據(jù)。
二、深度學(xué)習(xí)理論應(yīng)用于高中物理規(guī)律教學(xué)的優(yōu)勢
將深度學(xué)習(xí)理論應(yīng)用于高中規(guī)律物理教學(xué),對學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升有一定的促進(jìn)作用。
(一)在聯(lián)想與結(jié)構(gòu)中形成物理觀念
物理觀念需要通過對物理知識進(jìn)行學(xué)習(xí),并在逐步理解掌握物理知識的過程中形成,系統(tǒng)地學(xué)習(xí)更有利于學(xué)生物理觀念的形成。教師引導(dǎo)學(xué)生將新知識與已有知識聯(lián)結(jié)起來,使學(xué)生在接受新事物時(shí),新的認(rèn)知與背景知識之間不是孤立的,而是相互聯(lián)系、相互作用的,是在以背景知識為基礎(chǔ)或方法對新事物進(jìn)行探究的過程中認(rèn)識與掌握新事物的,這樣逐步形成的知識體系更有利于學(xué)生物理觀念的形成。
(二)在解決問題中培養(yǎng)科學(xué)思維
學(xué)習(xí)與掌握科學(xué)思維是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要目標(biāo),深度學(xué)習(xí)理論的應(yīng)用為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維提供了方法與途徑。在深度加工知識和解決實(shí)際問題的過程中,通過提問引導(dǎo)學(xué)生對物理問題進(jìn)行猜想、推理與論證,讓學(xué)生在解決問題中體會科學(xué)方法與思維的意義,從而加深學(xué)生對解決問題的方法的理解與掌握,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。
(三)在深度加工中提升科學(xué)探究素養(yǎng)
教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行深度加工,探究科學(xué)本質(zhì)。學(xué)生在形成一定認(rèn)知的基礎(chǔ)上,結(jié)合理論與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究是培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)的最佳時(shí)機(jī)。通過明確問題、提出猜想、探究方案、獲取證據(jù)及得出結(jié)論等活動,使學(xué)生形成完整的探究思路與流程,隨著問題的解決,學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)也得到了提升。
(四)在教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)
物理課程的學(xué)習(xí)不僅能使學(xué)生掌握基本知識,更重要的是使學(xué)生認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì),逐漸形成正確的態(tài)度與價(jià)值觀。學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)的培養(yǎng)應(yīng)該在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行,任何一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都可以將培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)滲入其中。創(chuàng)設(shè)正面、積極的情境,不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還有利于學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀,增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識。學(xué)生在探究知識的過程中,進(jìn)行嚴(yán)密思考和科學(xué)探究,可以培養(yǎng)自身嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
三、基于深度學(xué)習(xí)的高中物理規(guī)律教學(xué)
以“平拋運(yùn)動”一節(jié)為例,基于深度學(xué)習(xí)的五個(gè)特征,結(jié)合教學(xué)實(shí)際設(shè)計(jì)教學(xué)方案,說明如何在高中物理規(guī)律教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí),以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。
(一)激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī),促進(jìn)知識建構(gòu)
物理是一門與生活實(shí)際密切聯(lián)系的學(xué)科,生活中的許多現(xiàn)象與情境都蘊(yùn)含著豐富的物理知識,學(xué)生在生活實(shí)踐中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)和感性認(rèn)識。深度學(xué)習(xí)中的“聯(lián)想與結(jié)構(gòu)”意在喚醒或改造學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)知識的相互轉(zhuǎn)化。這就要求教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)那榫?,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī),喚醒學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn),使學(xué)生的前概念與科學(xué)知識建立緊密的聯(lián)系,這樣有助于學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系。
[教師活動]展示視頻,創(chuàng)設(shè)物理情境,如圖1所示。情境一:中國選手谷愛凌在2022年北京冬奧會自由式滑雪女子坡面障礙技巧決賽中,以一定的初速度從離地面有一定高度的滑雪臺末端水平滑出并平穩(wěn)落地。情境二:中國女排運(yùn)動員朱婷沿著水平方向擊球。情境三:飛機(jī)沿水平方向投放炸彈。
引導(dǎo)學(xué)生觀察以上三個(gè)物理情境并提出問題:水平滑出滑雪臺的運(yùn)動員、被水平擊出的排球和沿水平方向投放的炸彈,這些物體的運(yùn)動有什么共同之處?
[學(xué)生活動]觀察情境,以小組為單位進(jìn)行討論并得出結(jié)論:它們的運(yùn)動軌跡都是曲線,都有水平方向上的初速度,都只受到重力和空氣阻力作用。
[教師活動]通過對上述三個(gè)物理情境的分析,引導(dǎo)學(xué)生正確處理重力和空氣阻力的關(guān)系,讓學(xué)生自主總結(jié)得出平拋運(yùn)動的定義與特點(diǎn)。
設(shè)計(jì)意圖:創(chuàng)設(shè)物理情境,直觀形象地向?qū)W生展示相關(guān)平拋運(yùn)動過程,以喚醒學(xué)生的已有知識經(jīng)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)。通過對情境的觀察與問題的回答,學(xué)生的觀察能力和分析能力得到有效提升。在此基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生忽略空氣阻力對運(yùn)動的影響,進(jìn)而使學(xué)生加深對“抓住主要因素,忽略次要因素”思維方法的認(rèn)識。
(二)加深感性認(rèn)識,提出猜想與假設(shè)
深度學(xué)習(xí)首先體現(xiàn)在讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人,強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。要使學(xué)生能夠主動學(xué)習(xí),不讓學(xué)習(xí)成為學(xué)生的負(fù)擔(dān),就要引導(dǎo)學(xué)生以全部的精力和集中的注意力主動參與課堂活動,親身經(jīng)歷知識的探究過程。在實(shí)際教學(xué)中,教師依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置以學(xué)生為主體的教學(xué)活動,提高學(xué)生的課堂參與度,豐富學(xué)生的真實(shí)體驗(yàn),加深學(xué)生對事物的感性認(rèn)識,形成猜想與假設(shè)。
[教師活動]《朱瞻基行樂圖》中記錄了古人投壺時(shí)的熱鬧場景,如圖2所示?!巴秹亍笔俏覈糯看蠓蜓顼嫊r(shí)做的一種投擲游戲。游戲的規(guī)則是將箭投向壺中,投中多者勝,負(fù)者則按照規(guī)定罰酒。
[學(xué)生活動]在教師的組織下,學(xué)生以小組為單位,每組派出一名代表參與課堂中的“投壺比賽”。每個(gè)小組代表有三次投壺機(jī)會,投箭時(shí)要盡可能地將箭水平投出,投中多的小組獲勝。
[教師活動]比賽結(jié)束后,針對“投出的箭有時(shí)超前,有時(shí)落后”的現(xiàn)象提出問題:要使水平投出的箭成功投入壺中,應(yīng)該控制好哪些因素?引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“運(yùn)動的合成與分解”思想,從力和運(yùn)動的關(guān)系入手分析平拋運(yùn)動的性質(zhì)。
[學(xué)生活動]通過小組討論,學(xué)生認(rèn)為要控制好水平投出的箭的速度和高度,并分析得出箭在水平方向上有一定的初速度,不受力的作用,做勻速直線運(yùn)動;在豎直方向上,初速度為0,僅受重力作用,做自由落體運(yùn)動。
設(shè)計(jì)意圖:通過“投壺比賽”使學(xué)生積極主動地參與到課堂活動中,增強(qiáng)了學(xué)生的真實(shí)體驗(yàn)。讓學(xué)生在親身體驗(yàn)平拋運(yùn)動后,對平拋運(yùn)動現(xiàn)象進(jìn)行理論分析,初步得出其運(yùn)動性質(zhì),并將得出的結(jié)論作為猜想,為后續(xù)對平拋運(yùn)動進(jìn)行深度加工做好鋪墊。
(三)進(jìn)行深度加工,探究科學(xué)本質(zhì)
學(xué)生對科學(xué)知識進(jìn)行深度加工主要體現(xiàn)在“本質(zhì)與變式”的過程中,這個(gè)過程不是教師直接將知識的本質(zhì)告訴學(xué)生,而是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下就學(xué)習(xí)對象提出問題、獲取證據(jù)、作出解釋、表達(dá)交流的探究過程。只有這樣,科學(xué)本質(zhì)才會生動鮮活地出現(xiàn)在學(xué)生面前,進(jìn)而促使學(xué)生與學(xué)習(xí)內(nèi)容建立緊密聯(lián)系。
[教師活動]先給學(xué)生介紹并演示雙軌平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)儀(如圖3),然后組織學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),探究平拋運(yùn)動在水平方向上和豎直方向上分運(yùn)動的特點(diǎn),并用手機(jī)拍攝記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對實(shí)驗(yàn)視頻進(jìn)行處理得出相關(guān)數(shù)據(jù),運(yùn)用Excel軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,繪制水平位移與時(shí)間的函數(shù)圖像及豎直位移與時(shí)間的函數(shù)圖像。
[學(xué)生活動]在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出結(jié)論:可將平拋運(yùn)動分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動和豎直方向上的自由落體運(yùn)動,并通過理論推理得出水平方向和豎直方向上的速度、位移的表達(dá)式。
[教師活動]提出問題:如何確定做平拋運(yùn)動的物體的速度和位移?
[學(xué)生活動]借助運(yùn)動合成的思維方法,對水平方向上和豎直方向上運(yùn)動的速度和位移分別進(jìn)行合成,得出:做平拋運(yùn)動的物體,其速度大小為[v=v2x+v2y=v20+(gt2)],方向?yàn)閇tanα=vyvx=gtv0],如圖4所示。位移大小為[s=x2+y2=(v0t)2+12gt22],方向?yàn)閇tanα=yx=gt2v0],如圖5所示。
[教師活動]提出問題:根據(jù)物體做平拋運(yùn)動的現(xiàn)象猜想其軌跡是一條怎樣的曲線。如何證明?
[學(xué)生活動]通過猜想和小組討論學(xué)生認(rèn)為物體的運(yùn)動軌跡是一條拋物線,并運(yùn)用數(shù)學(xué)知識進(jìn)行推理得出做平拋運(yùn)動的物體其軌跡方程為[y=g2v20x2]。
設(shè)計(jì)意圖:通過理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合的方式,引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行深度加工,探究科學(xué)本質(zhì),掌握科學(xué)規(guī)律。讓學(xué)生經(jīng)歷完整的探究過程,提高其科學(xué)探究能力,培養(yǎng)其尊重科學(xué)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。在教師提出的問題的引導(dǎo)下,學(xué)生運(yùn)用已有知識和思維方法解決問題,探究平拋運(yùn)動的規(guī)律,形成化曲為直、化繁為簡的思想。
(四)運(yùn)用科學(xué)知識,解決實(shí)際問題
對知識進(jìn)行遷移與應(yīng)用是學(xué)生將科學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力的關(guān)鍵。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題,從而提高學(xué)生的遷移應(yīng)用能力和解決問題的能力。在深度學(xué)習(xí)中,“遷移與應(yīng)用”不只是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的方式,也是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要方式。教師應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)具體的情境,引導(dǎo)學(xué)生對情境進(jìn)行分析,把握事物的本質(zhì)所在,并用科學(xué)知識解決實(shí)際問題。
[教師活動]提出問題:某位同學(xué)正在進(jìn)行投壺比賽,其水平拋出箭的位置距離地面的高度為[0.8 m],壺在該同學(xué)正前方距離[1.6 m]處。在盡可能保持箭水平的前提下,被拋出的箭經(jīng)歷多長時(shí)間可以投入壺中?要使箭能正好投入壺中,拋出的速度應(yīng)為多少?箭投入壺中的那一瞬間,其速度、位移的大小和方向是怎樣的?([g=10 m/s2],忽略空氣阻力的影響)
[學(xué)生活動]運(yùn)用本節(jié)課所學(xué)的物理知識對該問題進(jìn)行解答。
設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生經(jīng)歷分析現(xiàn)象、把握本質(zhì)并解決問題的過程,引導(dǎo)學(xué)生解決之前面臨的問題,幫助學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識解決實(shí)際問題,使學(xué)生的學(xué)習(xí)不局限于教材,而是實(shí)現(xiàn)了由理論知識到解決實(shí)際問題的遷移,使學(xué)生更加深入地認(rèn)識平拋運(yùn)動的本質(zhì),使深度學(xué)習(xí)得以真正發(fā)生。
(五)理解學(xué)習(xí)過程,實(shí)現(xiàn)學(xué)科育人
樹人是深度學(xué)習(xí)的最終目的,教學(xué)是以培養(yǎng)人為目標(biāo)的社會活動,內(nèi)隱著“價(jià)值與評價(jià)”。“價(jià)值與評價(jià)”是幫助學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀,發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。讓學(xué)生學(xué)會反思、質(zhì)疑、評價(jià)與批判的活動,不是某個(gè)獨(dú)立的教學(xué)環(huán)節(jié),而是貫穿于整個(gè)課堂教學(xué)活動中的。教師應(yīng)當(dāng)在每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)過程進(jìn)行質(zhì)疑、反思與評價(jià),使學(xué)生與科學(xué)知識建立起有意義的聯(lián)系,增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識與愛國精神,實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科的育人價(jià)值。
本節(jié)課一開始,通過對滑雪、打排球和飛機(jī)扔炸彈情境的分析,幫助學(xué)生喚醒已有的知識與經(jīng)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生思考物理情境中的現(xiàn)象與規(guī)律。同時(shí),谷愛凌和朱婷取得的優(yōu)秀成績,能激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。介紹投壺的相關(guān)信息,能豐富學(xué)生對我國傳統(tǒng)文化的認(rèn)識,而投壺比賽的設(shè)置與學(xué)生體驗(yàn),使學(xué)生對平拋運(yùn)動形成感性認(rèn)識,這其中充斥著學(xué)生對實(shí)際情境的評價(jià)與反思。從提出猜想到學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究,正是學(xué)生有根據(jù)地評價(jià)與反思學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)內(nèi)容的過程。對實(shí)際問題的解決使學(xué)生對實(shí)際現(xiàn)象有更加科學(xué)、客觀的認(rèn)識,是幫助學(xué)生樹立正確觀念的體現(xiàn)。
四、基于深度學(xué)習(xí)開展高中物理規(guī)律教學(xué)的注意事項(xiàng)
(一)要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)積極的學(xué)習(xí)環(huán)境
營造輕松活躍的學(xué)習(xí)氛圍是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵步驟。和諧自由的課堂環(huán)境,良好的師生關(guān)系,有助于學(xué)生以積極的情緒投入學(xué)習(xí),這樣能有效激發(fā)學(xué)生的求知欲,并使其順利開展深度學(xué)習(xí)。
首先,在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)應(yīng)選取學(xué)生較為感興趣或相對熟悉的案例引發(fā)學(xué)生思考,為整節(jié)課營造輕松活躍的氛圍;其次,應(yīng)構(gòu)建良好的師生關(guān)系和生生關(guān)系,良好的師生關(guān)系與生生關(guān)系不僅能使學(xué)生更積極主動地進(jìn)行探究學(xué)習(xí),還會使他們有可能完成更高難度的任務(wù);最后,教師在創(chuàng)設(shè)積極活躍的學(xué)習(xí)環(huán)境的同時(shí),也要注意對課堂秩序的維護(hù)與管理,確保教學(xué)任務(wù)的高效完成。
(二)要給學(xué)生足夠的自主探究機(jī)會
深度加工知識是進(jìn)入深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是學(xué)生在已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)接受新事物,形成新的知識體系并能運(yùn)用其分析和解決問題的過程。
在學(xué)生對知識進(jìn)行探索與學(xué)習(xí)時(shí),教師應(yīng)設(shè)置能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的教學(xué)活動,給學(xué)生足夠的自主探究機(jī)會。而教師更多的是做一個(gè)合格的指導(dǎo)者與輔助者,在學(xué)生探究思考的過程中,及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生,引導(dǎo)學(xué)生有效開展深度學(xué)習(xí)。
(三)創(chuàng)設(shè)的物理情境要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律
在教學(xué)中重視情境的創(chuàng)設(shè)是新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,創(chuàng)設(shè)的情境要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律 。首先,教師在選擇情境素材時(shí)要與學(xué)生的已有知識經(jīng)驗(yàn)及日常生活緊密聯(lián)系,以此激發(fā)學(xué)生的探究欲望,激活學(xué)生思維,使其形成正確、積極的學(xué)習(xí)動機(jī)。其次,創(chuàng)設(shè)的情境不能過于復(fù)雜或過于簡單,而是要使情境中的問題處于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。
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(責(zé)任編輯 易志毅)