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“深度學(xué)習(xí)”用于“動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題”復(fù)習(xí)的案例研究

2022-06-10 12:18周辰華
物理教學(xué)探討 2022年5期
關(guān)鍵詞:模型建構(gòu)深度學(xué)習(xí)

周辰華

摘? ?要:動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題既是初中物理教學(xué)的難點(diǎn),又是初中物理學(xué)業(yè)水平考試的高頻考點(diǎn)。按照“做—講—練”的模式進(jìn)行復(fù)習(xí),很難真正厘清動(dòng)態(tài)電路中各物理量的內(nèi)在聯(lián)系,特別是面對(duì)含有真實(shí)情境的應(yīng)用類(lèi)動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題時(shí),學(xué)生更是一頭霧水。在教師的引導(dǎo)下,運(yùn)用深度學(xué)習(xí)方式,經(jīng)歷“學(xué)習(xí)理解”“應(yīng)用實(shí)踐”“遷移創(chuàng)新”三個(gè)步驟,使學(xué)生思維不斷進(jìn)階。通過(guò)聚焦主題、整合情境族、模型建構(gòu)、診斷評(píng)估、推理論證、生成作品六個(gè)環(huán)節(jié),引領(lǐng)學(xué)生由易到難,循序漸進(jìn)地學(xué)會(huì)分析、判斷、推理、抽象等思維方法。提煉出解答動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題的策略,實(shí)現(xiàn)從解題到解決問(wèn)題、從建模到實(shí)際應(yīng)用的質(zhì)的飛躍。很好地突破了這一教學(xué)難點(diǎn),取得事半功倍的效果;也為落實(shí)物理課程標(biāo)準(zhǔn)理念、促進(jìn)教和學(xué)方式的轉(zhuǎn)變、推動(dòng)高質(zhì)量課堂教學(xué)的實(shí)施,提供了操作步驟、實(shí)施策略等技術(shù)層面的支撐。

關(guān)鍵詞:情境族;動(dòng)態(tài)電路;深度學(xué)習(xí);模型建構(gòu);遷移創(chuàng)新

中圖分類(lèi)號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? 文章編號(hào):1003-6148(2022)5-0015-6

1? ? 現(xiàn)狀分析

“動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題”是初中物理教學(xué)的重點(diǎn),學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn),也是初中物理學(xué)業(yè)水平考試必考內(nèi)容之一。涉及到的知識(shí)點(diǎn)有歐姆定律的應(yīng)用、串聯(lián)電路電流與電壓的規(guī)律和電功率的變化,主要以選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題和計(jì)算題的形式考查。動(dòng)態(tài)電路一般包括三個(gè)類(lèi)別:第一類(lèi)是滑動(dòng)變阻器類(lèi)動(dòng)態(tài)電路;第二類(lèi)是實(shí)際應(yīng)用類(lèi)動(dòng)態(tài)電路;第三類(lèi)是多開(kāi)關(guān)類(lèi)動(dòng)態(tài)電路。在傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電路專(zhuān)題復(fù)習(xí)中,復(fù)習(xí)時(shí)間緊,很多教師采用往年初中物理學(xué)業(yè)水平考試真題或模擬題為例題,通過(guò)“做—講—練”的模式進(jìn)行復(fù)習(xí)。在一定程度上有效縮短了復(fù)習(xí)時(shí)間,學(xué)生往往學(xué)會(huì)了該題型的解答,甚至是記住答案,但沒(méi)有真正厘清動(dòng)態(tài)電路中各物理量的內(nèi)在聯(lián)系,當(dāng)遇到新題型、新情境時(shí)就無(wú)從下手。

2? ? 六環(huán)節(jié)深度學(xué)習(xí)操作流程

“深度學(xué)習(xí)”是一種面向真實(shí)社會(huì)情境和復(fù)雜技術(shù)環(huán)境的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)理念,倡導(dǎo)通過(guò)深度加工知識(shí)信息、深度理解復(fù)雜概念、深度掌握內(nèi)在含義,主動(dòng)建構(gòu)個(gè)人知識(shí)體系,遷移并應(yīng)用到真實(shí)情境中解決復(fù)雜問(wèn)題,最終促進(jìn)全面學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成和高階思維能力的發(fā)展[1]。它是一種主動(dòng)的、批判性的學(xué)習(xí)方式,能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

“深度學(xué)習(xí)”所提倡的教學(xué)路徑是由“學(xué)習(xí)理解”“應(yīng)用實(shí)踐”“遷移創(chuàng)新”這三個(gè)逐步進(jìn)階的過(guò)程構(gòu)成,這既符合課堂教學(xué)的內(nèi)在邏輯,又符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律[2]。具體到初中物理學(xué)業(yè)水平考試復(fù)習(xí)的教學(xué),如何有效設(shè)計(jì)深度學(xué)習(xí)的每一個(gè)過(guò)程呢?在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)研究中,總結(jié)出了“六環(huán)節(jié)深度學(xué)習(xí)操作流程”(圖1)?!皩W(xué)習(xí)理解”包括“聚焦主題”“整合情境族”“模型建構(gòu)”三個(gè)環(huán)節(jié)。在這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程中,達(dá)到“建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)、解答物理習(xí)題”的教學(xué)效果,可以提高學(xué)生完成課后作業(yè)的效率?!皯?yīng)用實(shí)踐”過(guò)程包括“診斷評(píng)估”“推理論證”兩個(gè)環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中,教師需進(jìn)行持續(xù)性評(píng)價(jià),鼓勵(lì)并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)模型應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn),養(yǎng)成“質(zhì)疑反思”的學(xué)習(xí)品質(zhì)?!斑w移創(chuàng)新”主要包括“生成作品”的環(huán)節(jié)。學(xué)生在面對(duì)新的情境或者具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí),能有好奇心,提出新穎的、有價(jià)值的想法。質(zhì)疑創(chuàng)新是批判性思維與創(chuàng)造性思維的體現(xiàn),最終將創(chuàng)新思想付諸實(shí)踐生成作品。

下面就以“實(shí)際應(yīng)用類(lèi)動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題”為例,依據(jù)六環(huán)節(jié)深度學(xué)習(xí)操作流程,抽絲剝繭,建構(gòu)模型,引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí),將多變的情境轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)模型進(jìn)行分析,有效突破教學(xué)難點(diǎn),提高學(xué)生物理思維能力,從而減輕學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)。

2.1? ? 聚焦主題

課前,教師需要從課程標(biāo)準(zhǔn)、初中物理學(xué)業(yè)水平考試高頻考點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)難點(diǎn)出發(fā),整合已有學(xué)習(xí)資源,聚焦學(xué)習(xí)主題。第一,《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求是:①會(huì)看、會(huì)畫(huà)簡(jiǎn)單的電路圖;②了解串、并聯(lián)電路的特點(diǎn),說(shuō)出生產(chǎn)、生活中采用簡(jiǎn)單串聯(lián)或并聯(lián)電路的實(shí)例; ③理解歐姆定律; ④理解電功率;⑤探究并了解焦耳定律,用焦耳定律說(shuō)明生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象[3]。由此可見(jiàn),課標(biāo)對(duì)這部分內(nèi)容的要求不僅是知識(shí)、技能層面,還有解決實(shí)際生活問(wèn)題等方面的能力層面。第二,近年來(lái)S省基于真實(shí)情境的電路動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題在初中物理學(xué)業(yè)水平考試中的分值占比約百分之十,已經(jīng)成為歷年來(lái)的高頻考點(diǎn)。其試題情境是源于生活、真實(shí)的應(yīng)用情境;考查內(nèi)容及電路是復(fù)雜多變的、綜合性較強(qiáng)的難點(diǎn)問(wèn)題;從它們的原理圖發(fā)現(xiàn)都是有感受外界變化或控制變化的器件,它們與電路元件構(gòu)成了具有不同功能的測(cè)量?jī)x器。第三,“動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題”是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和教師教學(xué)的難點(diǎn)。每年學(xué)生的答題情況都不能令人滿(mǎn)意,困擾著每一屆物理教師和學(xué)生。從縱向看,歷年來(lái)此類(lèi)考題的難度幾乎都不達(dá)0.60;從近幾年的數(shù)據(jù)分析可知,此類(lèi)試題的難度在0.55左右。從橫向看,每年全卷試題的難度均排名榜首;近幾年全卷試題難度系數(shù)顯示,選擇題第20題的難度為0.52,動(dòng)態(tài)電路計(jì)算題第42題的難度為0.42,是全卷最難的兩道題??梢?jiàn),復(fù)雜、多變、真實(shí)的生活情境,以及考查內(nèi)容的綜合性、科學(xué)思維的靈活性都對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提出了較高的要求。

2.2? ? 整合情境族

“深度學(xué)習(xí)”需要凸顯“學(xué)習(xí)活動(dòng)”的挑戰(zhàn)性、“學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)”的持續(xù)性,強(qiáng)調(diào)以大概念引領(lǐng),使學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)一步結(jié)構(gòu)化。按照學(xué)習(xí)進(jìn)階,把學(xué)習(xí)活動(dòng)系列化、情境化,并使其具有挑戰(zhàn)性,因此學(xué)生獲得的物理知識(shí)應(yīng)源于復(fù)雜的生活情境[2]。在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中,選擇多個(gè)相互平行、遞進(jìn)、包容甚至沖突的學(xué)習(xí)資源整合成情境族,設(shè)計(jì)有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)與活動(dòng),讓學(xué)生從情境中抽象與復(fù)習(xí)相關(guān)主題的物理學(xué)科的知識(shí)與方法。當(dāng)學(xué)生面臨復(fù)雜多變的情境,想認(rèn)清本質(zhì)并解決生活實(shí)際問(wèn)題時(shí),常常會(huì)產(chǎn)生一定的認(rèn)知障礙和沖突。要解決這個(gè)問(wèn)題就要整合資源,將有利于比較、分類(lèi)的多個(gè)情境組成情境族,突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。下面就根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生情況,精選六幅實(shí)際應(yīng)用的動(dòng)態(tài)電路原理圖,組成系列化的“情境族”(圖2)。F4F08248-0E0F-4B38-B8D9-7E01818D9B84

教學(xué)中首先引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)思考這些原理圖有什么共同特征,解決了哪些實(shí)際問(wèn)題,并說(shuō)出它應(yīng)用的物理知識(shí),弄懂每一幅原理圖的實(shí)際應(yīng)用。學(xué)生完成這一任務(wù)的困難是對(duì)復(fù)雜電路圖的識(shí)別,簡(jiǎn)化情境就是解決這一層級(jí)問(wèn)題的關(guān)鍵。這需要教師通過(guò)設(shè)計(jì)分解學(xué)習(xí)任務(wù)或活動(dòng),引領(lǐng)學(xué)生逐步具備識(shí)別情境、抽象概括的思維能力和學(xué)會(huì)思考的必備品格。

2.3? ? 模型建構(gòu)

“深度學(xué)習(xí)”要對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行深度加工,把單一知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)性知識(shí)[2]。可采用化繁為簡(jiǎn)的方法,抽取事物的本質(zhì),建構(gòu)模型,以提升學(xué)生在復(fù)雜情境中的認(rèn)知能力和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)對(duì)情境簡(jiǎn)化處理,如“去情境、去電表”后,六幅電路圖呈現(xiàn)出典型的電路特征。再比較其中蘊(yùn)含的異同點(diǎn),將各情境依據(jù)不同的物理規(guī)律進(jìn)行多樣化的分類(lèi)和歸納,實(shí)現(xiàn)對(duì)主題個(gè)性化的模型建構(gòu)。如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析這些動(dòng)態(tài)電路呢?主要采取以下方法:

(1)忽略次要因素,突出主要因素,分類(lèi)抽象,建立模型

“模型建構(gòu)”是在對(duì)客觀事物進(jìn)行抽象和概括的基礎(chǔ)上,抓住其關(guān)鍵因素,構(gòu)建能反映本質(zhì)特征的理想模型的科學(xué)抽象過(guò)程[4]。真實(shí)情境是有效建構(gòu)物理模型的前提,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察以上真實(shí)情境的六幅原理圖,尋找工作時(shí)的共同特征和不同特點(diǎn)??梢杂卸喾N不同的分類(lèi)方法:第一,按照電路的特點(diǎn),可分為①⑤、②③④⑥兩類(lèi);第二,按照應(yīng)用的物理知識(shí)或可顯示的電路元件,可分為①⑤、②③、④⑥三類(lèi);第三,按照解題方法的不同,可分為①⑤、②③④、⑥三類(lèi)。在學(xué)生按照抽象概括出的物理模型進(jìn)行分類(lèi)后,將這些內(nèi)容填入表1中。通過(guò)分類(lèi)進(jìn)一步回顧已學(xué)知識(shí)、深入理解物理規(guī)律、有效激活學(xué)生的深度思考、訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散性思維。在不斷生成新信息、形成新思路的過(guò)程中,發(fā)展學(xué)生的建模能力。

(2)將動(dòng)態(tài)的變化轉(zhuǎn)化為靜態(tài)不變的電路模型,分解外化,建構(gòu)模型

設(shè)計(jì)符合學(xué)生思維進(jìn)階的學(xué)習(xí)任務(wù),逐步深入建構(gòu)模型。任務(wù)是:以圖2的第⑥幅圖為例展示本題的解題思路。策略為:將生活中應(yīng)用的復(fù)雜電路經(jīng)歷“去情境—簡(jiǎn)化—分解—?dú)w位—比較—應(yīng)用”的六步分解操作過(guò)程(圖3)。由于形象直觀地凸顯出電路連接情況,可迅速判斷出電表的變化。在此過(guò)程中,把一個(gè)動(dòng)態(tài)的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為靜態(tài)的問(wèn)題,將隱性的解題思路顯性化。這樣的思維導(dǎo)圖可外化連續(xù)性思考的隱性的思維路徑,學(xué)生按照?qǐng)D示呈現(xiàn)的信息,很容易厘清解題的思維路徑,降低了思維陡度,是一種快速解決問(wèn)題的巧妙思維方法。這樣的呈現(xiàn)方式給學(xué)生提供了思維模板,學(xué)生從形象思維逐步上升到抽象思維,明確解題思路,學(xué)會(huì)思維方法。

2.4? ? 診斷評(píng)估

“深度學(xué)習(xí)”目標(biāo)的達(dá)成要求學(xué)生從學(xué)會(huì)解題到學(xué)會(huì)解決問(wèn)題,尤其是解決生活實(shí)際中的真實(shí)問(wèn)題。由于人類(lèi)在不斷追求高效便捷的生活方式,就要不斷地更新設(shè)備、改良結(jié)構(gòu),才能讓生活更美好。教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)診斷評(píng)估已有設(shè)計(jì),發(fā)現(xiàn)需要解決的問(wèn)題,再?gòu)霓q證的、發(fā)展性的角度觀察并思考問(wèn)題,提出優(yōu)化改良的方案和措施,不斷提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

學(xué)生的評(píng)價(jià)分析過(guò)程需要經(jīng)歷從理論到實(shí)踐的飛躍,以上六個(gè)電路設(shè)計(jì)與飛速發(fā)展的科技新時(shí)代的要求還有差距,存在著很多有待更新的問(wèn)題。因此,提出下列四個(gè)評(píng)估項(xiàng)目:①有哪些已應(yīng)用的設(shè)計(jì)思想;②器件的靈敏度和便捷性能否優(yōu)化;③研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)有待怎樣的改進(jìn);④還有哪些有待整合的元素。讓學(xué)生針對(duì)逐層深入的四個(gè)評(píng)估項(xiàng)目依次探索,提煉優(yōu)化的思想方法,找到存在的問(wèn)題。這是一個(gè)提高學(xué)生批判質(zhì)疑、評(píng)估優(yōu)化能力的好時(shí)機(jī)。

科學(xué)探究的評(píng)估環(huán)節(jié)一直都是初中物理學(xué)業(yè)水平考試中的高頻考點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類(lèi)試題考查物理思想方法(如轉(zhuǎn)換法、控制變量法等)的頻次也較高。例如,第一個(gè)評(píng)估項(xiàng)目,學(xué)生經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考、合作交流,找到了以上六幅電路設(shè)計(jì)圖共同的優(yōu)點(diǎn)是能夠借助電流表、電壓表或電燈來(lái)顯示我們不易觀察或不易測(cè)量的物理量,設(shè)計(jì)的思想都是轉(zhuǎn)換法,由此感受到設(shè)計(jì)的巧妙,領(lǐng)悟到科學(xué)技術(shù)是人類(lèi)智慧的結(jié)晶。但是,在以上六幅設(shè)計(jì)圖中也有一些元件有待更換為更現(xiàn)代、更靈敏的元件,提出更先進(jìn)的方案和優(yōu)化建議。這就需要教師設(shè)計(jì)生成的情境族、系列的問(wèn)題串、經(jīng)歷推理論證等科學(xué)思維過(guò)程,展開(kāi)深度的探究學(xué)習(xí)。

2.5? ? 推理論證

“推理論證”是在已有證據(jù)的基礎(chǔ)上,以科學(xué)知識(shí)為依據(jù),對(duì)所獲資料進(jìn)行解釋?zhuān)岢鲎约旱恼擖c(diǎn),通過(guò)分析與綜合等思維方式、控制變量等推理形式得出結(jié)論的過(guò)程[4]。在以上評(píng)估的基礎(chǔ)上,又提出具有挑戰(zhàn)性的優(yōu)化改良要求,引導(dǎo)學(xué)生深度思考并產(chǎn)生認(rèn)知沖突,反思自己與他人觀點(diǎn)的不同,激活質(zhì)疑和批判思維,學(xué)生在質(zhì)疑中產(chǎn)生有創(chuàng)意的新想法,激發(fā)創(chuàng)造思維。

(1)優(yōu)化開(kāi)關(guān)、變阻器,符合時(shí)代發(fā)展要求

現(xiàn)代科技使用的新器件可以提高準(zhǔn)確性、精密度和反應(yīng)速度。以汽車(chē)上的門(mén)碰開(kāi)關(guān)(圖2的①)為例,新型高端汽車(chē)開(kāi)關(guān)都將機(jī)械門(mén)碰開(kāi)關(guān)改為觸碰感應(yīng)開(kāi)關(guān)。在一些設(shè)備中我們選用的壓敏元件都可以使得電路中的電流變化更靈敏。這種元件實(shí)際在圖2②④⑥的設(shè)計(jì)中也可以使用。這樣的優(yōu)化能使電路設(shè)計(jì)更符合我們現(xiàn)代生活的要求。優(yōu)化了第二個(gè)評(píng)估項(xiàng)目。

(2)對(duì)電表表頭的優(yōu)化,體現(xiàn)從感性到理性的升華

組織學(xué)生評(píng)估優(yōu)化第三個(gè)項(xiàng)目,在小組合作、組內(nèi)交流的前提下,以圖2的第④和第⑥幅圖為例。這兩幅圖中的電壓表可以顯示拉力的大?。?~600 N)、人的身高(0~3 m),怎么對(duì)電表的表頭標(biāo)個(gè)刻度?學(xué)生會(huì)想當(dāng)然地畫(huà)出兩表頭上均分的刻度線(xiàn)。此時(shí),教師再創(chuàng)設(shè)圖4的情境族,師生根據(jù)歐姆定律和電路特點(diǎn),當(dāng)變阻器接入電路中的電阻成倍變化,經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo),電壓表示數(shù)不是成相同倍數(shù)變化的,也就是說(shuō)電壓表示數(shù)的變化實(shí)際上與可變電阻的阻值變化不成正比,是非線(xiàn)性關(guān)系(圖4),等分的方法不合理,所以表頭刻度不均勻。再通過(guò)邏輯分析推導(dǎo),發(fā)現(xiàn)電流表的變化與可變電阻的阻值變化也不是線(xiàn)性關(guān)系,所以即便是換上電流表,其刻度線(xiàn)也不均勻。最后利用公式U=IR推理可知,若讓電壓表的示數(shù)和電阻成正比,電流應(yīng)保持不變,電流保持不變就要求變阻器接入電路的電阻不隨滑片的移動(dòng)而變化,而電壓表示數(shù)卻會(huì)隨之發(fā)生變化,解決方案是把電壓表安裝在滑動(dòng)變阻器的滑臂上,這樣身高測(cè)量?jī)x的刻度就均勻了。這是一個(gè)比較大的思維跳躍。F4F08248-0E0F-4B38-B8D9-7E01818D9B84

通過(guò)分析、推理和論證,發(fā)現(xiàn)對(duì)電路優(yōu)化的過(guò)程就是模型轉(zhuǎn)化的過(guò)程,電路優(yōu)化后的本質(zhì)不再是電路變化問(wèn)題,而是滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻不變,導(dǎo)致電流不變。電壓表示數(shù)變化的原因是測(cè)量電阻的范圍變化導(dǎo)致的,根據(jù)U=IR可知,在I一定時(shí),U與R成正比,達(dá)到均分刻度的目的,最終的改進(jìn)電路如圖5所示。

(3)從個(gè)體電路器件到整體電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化,符合高效快捷的生活理念

組織學(xué)生評(píng)估優(yōu)化第四個(gè)項(xiàng)目,在小組合作、組內(nèi)交流的前提下,教師再次生成新的情境族。以圖2的第②幅圖(汽車(chē)載重測(cè)量?jī)x)、第⑥幅圖(身高體重測(cè)量?jī)x)為例,它們分別是單一測(cè)量功能的儀表;而實(shí)際生活應(yīng)用要同時(shí)完成測(cè)身高和測(cè)體重。學(xué)生經(jīng)歷實(shí)踐創(chuàng)新后,經(jīng)過(guò)元件重組、優(yōu)化結(jié)構(gòu),使一個(gè)儀器具備兩項(xiàng)功能,圖6即為兩個(gè)電路整合而成的創(chuàng)新產(chǎn)品。所以,元件重組就是一種創(chuàng)新思維,結(jié)構(gòu)優(yōu)化達(dá)到了高效節(jié)能的目的。

隨著智能化水平的提高,這類(lèi)儀器設(shè)備已經(jīng)被傳感器、集成電路所代替,能通過(guò)液晶顯示器直接顯示讀數(shù),排除了“等分刻度”等問(wèn)題的困擾。但是,診斷評(píng)估、推理論證的學(xué)習(xí)過(guò)程對(duì)學(xué)生形成科學(xué)的思維方法、提升質(zhì)疑反思能力,起到了不可替代的作用。

2.6? ? 生成作品

在應(yīng)用實(shí)踐中,學(xué)生已經(jīng)形成個(gè)性化的模型建構(gòu)能力,可以促進(jìn)學(xué)生生成創(chuàng)新作品。作品可以是創(chuàng)意發(fā)現(xiàn)、形成美感、確立觀念、完成任務(wù)、制作產(chǎn)品、形成作品、編制方案等多種形式,這些作品最終為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供了更豐富、更優(yōu)化的資源庫(kù),以幫助學(xué)生更好地解決學(xué)科問(wèn)題和生活問(wèn)題[2]。

本節(jié)課的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是從物理走向社會(huì),體現(xiàn)學(xué)以致用、服務(wù)生活的課程理念,要求學(xué)生解決實(shí)際的生活問(wèn)題,制作握力計(jì)。利用已有的器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)物電路圖,并符合“握力越大,電表示數(shù)越大”的要求。這個(gè)設(shè)計(jì)類(lèi)試題與之前的問(wèn)題是相互關(guān)聯(lián)的,是“動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題”逆向思維的靈活應(yīng)用。因此,解答此題需要遷移之前提煉的解題策略,關(guān)鍵還需要學(xué)生弄明白實(shí)物圖各個(gè)符號(hào)的意義,區(qū)分機(jī)械部件和電路元件,甚至需要先設(shè)計(jì)再連接實(shí)際電路。解題技巧是去除復(fù)雜情境、建立電路模型(圖7), 之后再連接實(shí)物電路。解答:若用電流表去連接,需同時(shí)滿(mǎn)足的條件是①電流的方向;②握力越大,電流表示數(shù)越大;③滑動(dòng)變阻器應(yīng)接下接線(xiàn)柱。若是電壓表,需同時(shí)滿(mǎn)足的條件是①電流的方向;②握力越大,電壓表示數(shù)越大;③滑動(dòng)變阻器應(yīng)接三個(gè)接線(xiàn)柱。

在面臨以上具有挑戰(zhàn)性的、復(fù)雜又開(kāi)放的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí),不斷實(shí)踐探索,將新、舊知識(shí)建立聯(lián)系,在深刻理解的基礎(chǔ)上,又遷移創(chuàng)新到新的問(wèn)題情境中,實(shí)現(xiàn)了從解題到解決問(wèn)題的跨越,提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

3? ? 實(shí)施效果

3.1? ? 落實(shí)物理課程標(biāo)準(zhǔn)的理念

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》提出“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的理念[3]。六環(huán)節(jié)深度學(xué)習(xí)實(shí)施的過(guò)程中,學(xué)生解決物理問(wèn)題的過(guò)程就是從生活到物理的建模,再?gòu)奈锢淼缴鐣?huì)的應(yīng)用。師生通過(guò)“學(xué)習(xí)理解”“應(yīng)用實(shí)踐”“遷移創(chuàng)新”三個(gè)步驟,經(jīng)歷了思維不斷進(jìn)階的過(guò)程。同時(shí)學(xué)會(huì)用辯證的思維看待客觀事物、用科學(xué)的思維方法分析問(wèn)題、用創(chuàng)新實(shí)踐的態(tài)度解決問(wèn)題。實(shí)施這樣的課程理念促使廣大師生更加重視物理思維方法的運(yùn)用,學(xué)會(huì)分析、綜合判斷、推理、聯(lián)想等思維方法,養(yǎng)成優(yōu)良的思維品質(zhì),物理課堂才可以做到真正的減負(fù),才能培養(yǎng)出具有核心素養(yǎng)、適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展所需的人才。

3.2? ? 促進(jìn)教與學(xué)的方式發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變

六環(huán)節(jié)深度學(xué)習(xí)實(shí)施的目標(biāo)立足學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展,挖掘教學(xué)內(nèi)容各要素之間內(nèi)在的統(tǒng)一性和必然聯(lián)系。師生共同對(duì)學(xué)科核心知識(shí)進(jìn)行有深度、有寬度的加工,對(duì)學(xué)科核心知識(shí)的價(jià)值和意義有更深刻的理解,進(jìn)而全面深入地體驗(yàn)學(xué)科本質(zhì),充分領(lǐng)悟?qū)W科的功能。學(xué)生在學(xué)習(xí)中對(duì)相互平行、包容、遞進(jìn)、整合化的情境族進(jìn)行分析、比較、建構(gòu),發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)亮點(diǎn),經(jīng)歷不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、優(yōu)化設(shè)計(jì)、改良結(jié)構(gòu)、完善認(rèn)知的過(guò)程。這樣的學(xué)習(xí)方式給學(xué)生創(chuàng)造了批判質(zhì)疑、自主解決問(wèn)題、大膽創(chuàng)新的空間和時(shí)間,為學(xué)生未來(lái)的發(fā)展提供了不竭的動(dòng)力和源泉。

3.3? ? 獲得顯著的教育教學(xué)成果

通過(guò)十余年的教學(xué)實(shí)踐、案例研究、課題研討等實(shí)踐探索,在國(guó)家、省、市等不同層面上進(jìn)行了廣泛的交流推廣,得到了廣大教師的充分認(rèn)可,他們切身體會(huì)到應(yīng)用該策略所產(chǎn)生的顯著教學(xué)效果?!盎谇榫匙宓牧h(huán)節(jié)深度學(xué)習(xí)”研究成果,獲S省、市基礎(chǔ)教育成果評(píng)比一等獎(jiǎng);連續(xù)多年在全國(guó)物理教學(xué)大賽中應(yīng)用此理念設(shè)計(jì)的20余節(jié)教學(xué)課例,都取得了全國(guó)一等獎(jiǎng)的好成績(jī);近幾年在省市級(jí)教學(xué)大賽上有30余名物理教師獲獎(jiǎng),培養(yǎng)了一支優(yōu)秀的骨干教師團(tuán)隊(duì)。學(xué)生在課堂上思維活躍、見(jiàn)解獨(dú)特、表現(xiàn)出良好的學(xué)習(xí)狀態(tài),課堂呈現(xiàn)出一種民主和諧、平等互助的學(xué)習(xí)氛圍。在各種類(lèi)型的學(xué)業(yè)考試測(cè)評(píng)中,不同層次的學(xué)生都有不同程度的提高,學(xué)業(yè)成績(jī)顯著提高。使用本策略的教師所帶班級(jí)的平均分、優(yōu)秀率皆名列前茅,有效提高了教育教學(xué)質(zhì)量。可見(jiàn),實(shí)施六環(huán)節(jié)深度學(xué)習(xí)流程產(chǎn)生了顯著的教育教學(xué)成果,具有較好的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

[1]范葉蕾.深度學(xué)習(xí):課堂教學(xué)新理念[J].教學(xué)管理與教育研究,2016,1(22):4-7.

[2]李春密,馬朝華.深度學(xué)習(xí):走向核心素養(yǎng)(學(xué)科教學(xué)指南·初中物理)[M].北京:教育科學(xué)出版社,2020.

[3]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)[S].北京:北京師范大學(xué)出版社,2012.

[4]廖伯琴,李洪俊,李曉巖.高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)解讀及教學(xué)建議[J].全球教育展望,2019,48(9):77-88.

(欄目編輯? ? 趙保鋼)F4F08248-0E0F-4B38-B8D9-7E01818D9B84

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