李雅芬，鄭衛(wèi)峰

[摘 要] 從深度學(xué)習(xí)概念內(nèi)涵的發(fā)展出發(fā)，依據(jù)深度學(xué)習(xí)能力的分類，結(jié)合實際教學(xué)案例提出促進深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略：教學(xué)聯(lián)系真實世界，還原探究過程，建立積極的學(xué)習(xí)共同體，建立學(xué)科聯(lián)系，學(xué)會學(xué)習(xí)，掌握學(xué)科核心知識，發(fā)展批判性思維、有效合作溝通、學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會毅力等，促進深度學(xué)習(xí)。

[關(guān) 鍵 詞] 深度學(xué)習(xí)；物理實驗；教學(xué)策略

[中圖分類號] G612 [文獻標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）10-0160-03

在信息技術(shù)日新月異的今天，終身學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)是社會每個成員為適應(yīng)社會發(fā)展和個體發(fā)展的需要。因此，如何進行深度學(xué)習(xí)和培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的能力，將成為未來教育改革發(fā)展的重要課題之一[1]。在基礎(chǔ)教育階段深度學(xué)習(xí)通常指在理解的基礎(chǔ)上對新知識進行內(nèi)化。物理學(xué)科作為一門研究物質(zhì)運動最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科，是其他各自然科學(xué)學(xué)科的研究基礎(chǔ)，因此物理學(xué)也是一門帶有方法論性質(zhì)的科學(xué)。由于物理學(xué)科的這些特點使物理學(xué)科在培養(yǎng)中學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力上有著特殊的作用。因此現(xiàn)今的物理課堂不能局限于陳述事實，教師也不應(yīng)該僅僅做知識的傳播者，而是應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生將知識內(nèi)化和吸收，并在理解的基礎(chǔ)上深度學(xué)習(xí)。

那么在物理實驗教學(xué)中如何促進初中學(xué)生深度學(xué)習(xí)？本文從深度學(xué)習(xí)的概念出發(fā)，開展基于深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗策略的初步研究。

一、深度學(xué)習(xí)的概念

深度學(xué)習(xí)的概念和內(nèi)涵一直在不斷發(fā)展變化，國內(nèi)外學(xué)者從不同視角對深度學(xué)習(xí)進行研究，對其概念的界定也不盡相同。20世紀(jì)50年代，美國學(xué)者Ference Marton和Roger Saljoa率先開始對深度學(xué)習(xí)進行實驗研究，于1976年發(fā)表的《學(xué)習(xí)的本質(zhì)區(qū)別：結(jié)果與過程》一文中，首次提出深度學(xué)習(xí)和淺層學(xué)習(xí)兩個相對概念[2]。此后，Biggs和Collis、Ramsden、Entwistle等學(xué)者發(fā)展了相關(guān)理論。早期，深度學(xué)習(xí)的研究主要側(cè)重學(xué)習(xí)方式，認(rèn)為深度學(xué)習(xí)是相對于淺層學(xué)習(xí)的方式。國內(nèi)學(xué)者對深度學(xué)習(xí)的研究起步比較晚，2005年，何玲、黎加厚首先介紹了深度學(xué)習(xí)的概念，認(rèn)為深度學(xué)習(xí)是在理解的基礎(chǔ)上，批判地學(xué)習(xí)，將新知識融入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，將已有的知識遷移到新的情境中，作出決策和解決問題的學(xué)習(xí)[3]。

隨著研究的發(fā)展，研究者從關(guān)注深度學(xué)習(xí)的方式過渡到關(guān)注深度學(xué)習(xí)發(fā)生的過程和學(xué)習(xí)結(jié)果。美國國家研究委員會于2012年出版了《Education for life and work： Developing transferable knowledge and skills in the 21st century》，在該書中提出，深度學(xué)習(xí)是個體將學(xué)習(xí)的知識從一種情境應(yīng)用到另一種新的情境的過程，即遷移。同時該書將深度學(xué)習(xí)能力分類，分成三個維度，即，認(rèn)知領(lǐng)域、人際領(lǐng)域和個人領(lǐng)域[4]。在文獻研究和廣泛征求專家意見的基礎(chǔ)上，William and Flora Hewlett基金會支持下的深度學(xué)習(xí)研究項目提出，深度學(xué)習(xí)是學(xué)生勝任21世紀(jì)工作和公民生活必須具備的能力，這項能力可以讓學(xué)生靈活地掌握和理解學(xué)科知識以及應(yīng)用這些知識去解決課堂和未來工作中的問題，主要包括掌握核心學(xué)科知識、批判性思維和復(fù)雜問題解決、團隊協(xié)作、有效溝通、學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會毅力六個維度的基本能力[5]。

卜彩麗、馮曉曉、張寶輝從深度學(xué)習(xí)的概念、策略、效果和啟示上對美國深度學(xué)習(xí)項目進行了解讀與分析，提出在深度學(xué)習(xí)能力框架中，學(xué)生認(rèn)知領(lǐng)域的能力包括掌握核心學(xué)科知識和批判性思維與復(fù)雜問題解決能力；人際能力包括團隊協(xié)作、有效溝通能力；個人能力由學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)毅力兩個關(guān)鍵能力組成[6]。

二、基于深度學(xué)習(xí)的初中物理實驗教學(xué)策略

根據(jù)William and Flora Hewlett基金會支持下的深度學(xué)習(xí)研究項目對深度學(xué)習(xí)的研究，學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力的提升，可以通過設(shè)計或重新設(shè)計學(xué)校的教學(xué)策略、教學(xué)結(jié)果、學(xué)校文化達(dá)到目的，深度學(xué)習(xí)的策略和途徑分為兩個：一是重塑課堂教學(xué)設(shè)計，明確教學(xué)目標(biāo)、課程開發(fā)、課堂教學(xué)、教學(xué)評價；二是變革學(xué)校結(jié)構(gòu)，課時上靈活安排、開設(shè)咨詢課、支持個性化發(fā)展的學(xué)校文化。因此以培養(yǎng)深度學(xué)習(xí)的能力為出發(fā)點，針對初中物理實驗教學(xué)提出以下策略。

（一）認(rèn)知領(lǐng)域能力層面培養(yǎng)策略

1.教學(xué)要聯(lián)系真實世界，幫助掌握核心學(xué)科知識

奧蘇泊爾說，只有學(xué)生親身經(jīng)歷、感受的東西才能真正理解和掌握。因此，在物理教學(xué)中，教師要設(shè)置合理的情境，提出合理的問題。設(shè)置的情境越貼近學(xué)生生活、越真實，學(xué)生的求知欲望，學(xué)習(xí)動機就越強烈。

例如，在滬科版九年級第十四章第二節(jié)“讓電燈發(fā)光”教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容上對短路進行定義并陳述了短路的危害。若只有簡單的陳述定義，學(xué)生只是知道一個新的概念，對短路的認(rèn)識止于淺層學(xué)習(xí)上，僅僅停留在“知道和領(lǐng)會”，并沒有對新知識有認(rèn)同感。教材上寫，短路在生活中，輕則用電器不能工作，重則會引起火災(zāi)，僅僅描述它的危害沒有幫助學(xué)生更好地掌握新知識，更沒有到達(dá)應(yīng)用、分析、評價及創(chuàng)造的層次。究竟什么是短路，短路能造成哪些危害，教學(xué)上還是要從日常生活的短路現(xiàn)象來入手，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。為此實踐中利用如下的器材：兩節(jié)干電池，導(dǎo)線，口香糖包裝錫紙，取錫紙大小比電池稍大一些，中間部分剪?。ㄈ鐖D1所示），進行實驗。

實驗過程如下：（1）學(xué)生用手抓住錫紙，直接將電池正負(fù)兩極連接（如圖2），此時電源短路，很快會覺得燙手，松開電池。（2）將剪好的錫紙連在導(dǎo)線之間，和電池構(gòu)成回路，形成短路電路，很快會觀察到錫紙燃燒的現(xiàn)象。（如圖3）教學(xué)中實驗現(xiàn)象明顯，學(xué)生可以非常直觀地感受到、看到短路造成的危害。網(wǎng)絡(luò)上有視頻教大家在野外利用電池和錫紙來點火，但這樣用完之后，電池可能壞了，不能再進行使用，操作的時候也要注意安全，避免發(fā)生火災(zāi)，教導(dǎo)學(xué)生注意安全。

教師一定要根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的特點、教學(xué)目標(biāo)的要求、學(xué)生思維的發(fā)展?fàn)顩r適時創(chuàng)設(shè)能夠促進深度學(xué)習(xí)的課堂情境，并引導(dǎo)學(xué)生積極體驗，最終達(dá)到將所學(xué)知識與情境建立聯(lián)系并實現(xiàn)遷移的目的[7]。在真實情境中，學(xué)生積極參與實踐，主動對新知識作出理解和判斷，對學(xué)習(xí)情境有了更深入的理解，掌握了情境中的關(guān)鍵要素，更容易建立清晰的物理概念。在相似的情境中，分析判斷差異并將原則思路遷移運用，也就能夠舉一反三，發(fā)展了核心素養(yǎng)，達(dá)到了深度學(xué)習(xí)的目的。

2.還原探究過程，發(fā)展批判性思維能力的策略

深度學(xué)習(xí)的重點在于關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。在一些實驗探究過程中，教師提前給定了實驗步驟，并對一些實驗細(xì)節(jié)提出要求，而某些要求提前呈現(xiàn)了本應(yīng)該在后續(xù)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的物理問題，進行跳躍式的引導(dǎo)，反而導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生更多的困惑。如果教學(xué)中先給定了實驗步驟，那么整個實驗也就失去了探究的意義。學(xué)生給出的數(shù)據(jù)，只是在迎合課本的結(jié)論。在所謂探究實驗的過程當(dāng)中，只經(jīng)歷了體驗，并沒有通過實驗對知識有更深刻的認(rèn)識。

如在探究動能的大小跟哪些因素有關(guān)的實驗中，將木塊放在水平面上，鋼球由靜止開始沿斜面向下運動，比較木塊分別被不同高度處滾下的同一鋼球撞擊后運動的距離。在實驗中，如果直接給定實驗步驟，學(xué)生在老師直接闡述下明確小木塊在該實驗的作用，觀察小球從不同高度下滑。這樣的實驗過程，沒有經(jīng)歷質(zhì)疑、探究，學(xué)生往往對小球從不同高度滾下的作用認(rèn)識不明確，以為動能與高度有關(guān)。為了探究動能究竟和哪些因素有關(guān)。首先，我們要如何讓小球動起來？除了小球我們需要哪些輔助器材？學(xué)生回答用手推，用繩子拉，斜面輔助，教師根據(jù)幾種方案演示，學(xué)生發(fā)現(xiàn)用手推或者繩子拉不好控制，每次實驗小球的運動并不一致，也就是無法得到相同的速度，也不好客觀地比較速度大小。在這個基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生說出選擇斜面的好處，回憶在學(xué)習(xí)牛頓第一定律的實驗，運用斜面，使滑塊從斜面的頂端或者同一位置下滑，到水平面的具有相同的初速度。因此，在探究動能的影響因素實驗中，實驗器材要包含斜面。那么，小球從不同高度靜止下滑，到達(dá)水平面時會有不同的初速度。接著引導(dǎo)學(xué)生思考動能大小又該靠什么來比較。學(xué)生討論出靠觀察木塊被推動的距離來體現(xiàn)動能大小。在本實驗教學(xué)案例中學(xué)生經(jīng)歷真實的探究過程，并不是從結(jié)論出發(fā)，而是從實驗?zāi)康某霭l(fā)層層遞進。教學(xué)中，從獲得動能，到比較動能的大小，每一個步驟的設(shè)計、需要的器材，以及其間所要注意的細(xì)節(jié)恰恰反應(yīng)了探究的精髓?？茖W(xué)家也是在這樣的分析中不斷質(zhì)疑實驗方案，開始改進方法，得到正確的結(jié)論。

學(xué)生經(jīng)歷的并不是隨意的感受，而是理性的探索。在平時教學(xué)中，教師要充分研究學(xué)生，從問題出發(fā)，歡迎學(xué)生質(zhì)疑，逐個解決疑問，真正經(jīng)歷探究過程。學(xué)生在批判中建構(gòu)知識，并不停留在記憶、理解的層面，而是將分析、評價、創(chuàng)造作為教學(xué)的重點關(guān)注對象，這樣才符合深度學(xué)習(xí)。

（二）人際領(lǐng)域能力培養(yǎng)策略

人際領(lǐng)域能力的培養(yǎng)可通過拓展訓(xùn)練，創(chuàng)建積極的學(xué)習(xí)共同體，加強團隊協(xié)作，促進有效溝通等。為此根據(jù)教材的安排，進行一定的拓展，將日常生活中與其相關(guān)的物理現(xiàn)象作為實驗內(nèi)容。在研究過程中，學(xué)生進一步發(fā)散思考，將已經(jīng)掌握的知識、科學(xué)方法遷移到新的情境中，在探索中得到提升綜合素養(yǎng)。壓強是初中物理的重要知識點，經(jīng)過一個單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道壓強與壓力、受力面積的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上可以進行拓展[8]。比如，研究形狀與承重能力的關(guān)系，研究橋梁結(jié)構(gòu)。

實驗探究過程（如圖4所示）是利用紙條和橡皮擦來研究不同形狀的承重能力。當(dāng)紙條平放時，承受力的能力比較差，如圖4（1），而拱形、L形、鋸齒形承重能力都不錯，如圖4（2）（3）（4）。因為這些形狀能夠把壓力分散到不同部分，所以拱形、L形、鋸齒形承重能力也就增加了。我們生活中的L型支架，包裝箱的瓦楞紙都跟這個有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)開展活動，以4人小組為單位，用一張A4紙制作紙橋模型，舉行承重比賽。在這樣的拓展活動中，學(xué)生自己制作模型，物理知識、數(shù)學(xué)能力都能在其中展現(xiàn)出來。課堂提供給學(xué)生展示、交流的機會，學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性，按照自己的設(shè)計方案、動手實踐并改良。拓展活動可能不會在考試中有所體現(xiàn)，但在真實的情境探究過程中，學(xué)生積極參與。在改良過程中，為了解決難題，學(xué)生要去努力掌握其他復(fù)雜的概念，再利用某些原理改進模型，學(xué)以致用，及時得到評價的方式能夠促進學(xué)生對先前知識的總結(jié)，并能對新知識報以熱忱。

（三）個人領(lǐng)域能力培養(yǎng)策略

個人領(lǐng)域能力在深度學(xué)習(xí)中主要指建立學(xué)科聯(lián)系，在探究過程中學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)毅力等能力。在教學(xué)中，教師應(yīng)該注意學(xué)科滲透，培養(yǎng)整體的科學(xué)觀，關(guān)心科技發(fā)展。跨學(xué)科的內(nèi)容不僅僅考查學(xué)生對單科知識的掌握程度，還能考查學(xué)生綜合應(yīng)用知識解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。所以，教師要在日常教學(xué)中，重視方法和思維方式的培養(yǎng)，注重知識的滲透與融合，引導(dǎo)學(xué)生不斷用物理學(xué)視角來解讀真實情境。

以“探究空氣的浮力”為例，在初三復(fù)習(xí)浮力單元的部分，大多數(shù)練習(xí)都是圍繞物體在液體中的受力情況分析，久而久之，學(xué)生往往會忽視大氣對物體的浮力的存在。

為了讓學(xué)生探究空氣浮力的影響，設(shè)計了如下的實驗過程如圖5所示。

錐形燒瓶內(nèi)放適量的鹽酸，氣球裝有適量的石灰石，將氣球牢牢套在錐形燒瓶口。調(diào)節(jié)天平平衡后，將氣球內(nèi)部的石灰石緩緩倒入燒瓶內(nèi)，鹽酸和石灰石發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w，氣球體積迅速變大，觀察到天平向右傾斜，左端上升。氣球體積膨脹，是因為燒瓶內(nèi)產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，但根據(jù)質(zhì)量守恒，左盤燒瓶內(nèi)的質(zhì)量并沒有發(fā)生變化，氣球也沒有漏氣。那么，在天平左右兩盤質(zhì)量不變的情況下，是什么導(dǎo)致天平左端上升，學(xué)生展開討論。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)，這是由于空氣浮力造成的。當(dāng)氣球體積增大，排開空氣的體積變大，根據(jù)浮力公式，空氣對氣球豎直向上的力就變大，此時氣球和燒瓶這個整體對天平左盤的力會變小，所以天平左端會上升。本實驗涉及化學(xué)反應(yīng)，理論上遵循質(zhì)量守恒。但是用這種方法實驗，天平?jīng)]有保持平衡，這個現(xiàn)象制造了認(rèn)知上的沖突。學(xué)生在分析過程中，學(xué)會用思辨的眼光來看待問題。通過進一步的思考，學(xué)生用浮力的知識來解釋實際現(xiàn)象。

三、結(jié)語

通過物理教學(xué)與深度學(xué)習(xí)的融合，不僅能促進學(xué)生整合知識結(jié)構(gòu)，還有利于知識的提取、遷移和應(yīng)用。知識本來就不應(yīng)該是獨立、零散、碎片式的，學(xué)生在面對新問題、新情境的時候要學(xué)會提取出相關(guān)的知識，運用科學(xué)方法來分析，學(xué)會用物理的視角觀察，就會發(fā)現(xiàn)物理本身就源于生活。

在物理實驗教學(xué)過程中，教師既擔(dān)當(dāng)了傳播自然科學(xué)知識的責(zé)任，又能比較好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，動機，培養(yǎng)正確的價值觀。教師始終要幫助學(xué)生對不同的價值歷程進行批判性分析，使學(xué)生獨立評估及判斷實踐的結(jié)果，拒絕負(fù)面價值觀[9]。在具體實驗教學(xué)策略方面，教師可遵循物理學(xué)科的發(fā)展史，課堂聯(lián)系真實世界，引導(dǎo)學(xué)生體驗探究的過程，從事實出發(fā)，用批判的眼光看問題，探究實驗現(xiàn)象背后的科學(xué)道理，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中提取知識，進行有效溝通，表達(dá)自我，將不同的知識聯(lián)系起來應(yīng)用于生活。本文提出的上述實驗教學(xué)策略，旨在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的深度學(xué)習(xí)能力，幫助學(xué)生學(xué)會批判地看待問題，靈活掌握和理解學(xué)科知識，遇到問題能運用所學(xué)，真正將知識內(nèi)化為自身的素養(yǎng)。從而，掌握學(xué)科核心知識，發(fā)展批判性思維、有效合作溝通、學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會毅力等，培養(yǎng)深度學(xué)習(xí)能力。

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