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深度學(xué)習(xí)背景下高中物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

2023-06-18 03:53:06景愛兵
新課程·上旬 2023年5期
關(guān)鍵詞:高中物理深度實(shí)驗(yàn)教學(xué)

景愛兵

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中明確了“物理學(xué)科素養(yǎng)”這一教學(xué)目標(biāo)。教師要圍繞核心素養(yǎng),引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究,體現(xiàn)學(xué)生的主體性,使其以知識(shí)建構(gòu)者、探究者的身份主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究,最終在知識(shí)建構(gòu)的過程中觸摸物理知識(shí)的本質(zhì),拓展自身的思維,并逐漸形成物理探究能力和優(yōu)秀品格。探究實(shí)驗(yàn)是打開學(xué)生思維大門的鑰匙,也是引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)的載體,面對(duì)培養(yǎng)物理學(xué)科素養(yǎng)的要求,唯有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,指向深度學(xué)習(xí),設(shè)計(jì)易于學(xué)生參與的探究性實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生深層次理解物理規(guī)律,才能促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展,真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展。

一、深度學(xué)習(xí)視域下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

雖然新課程推動(dòng)了高中物理實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展,教師對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式進(jìn)行了一定的改進(jìn),但是依然存在諸多弊端:首先,學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的程度低。鑒于實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)以及新課程下實(shí)驗(yàn)所承擔(dān)的育人價(jià)值,教師應(yīng)積極挖掘?qū)嶒?yàn)的價(jià)值,通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)任務(wù),鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)和探究,并能夠?qū)?shí)驗(yàn)中的異常進(jìn)行質(zhì)疑,通過實(shí)驗(yàn)弄清知識(shí)的來龍去脈,才能真正達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。然而,當(dāng)前高中物理實(shí)驗(yàn)課堂依然比較呆板,背實(shí)驗(yàn)代替做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象束縛了學(xué)生的主動(dòng)性。學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的程度低,難以真正從中獲得成長和發(fā)展。其次,實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有待創(chuàng)新。物理實(shí)驗(yàn)涉及內(nèi)容廣泛、承擔(dān)育人任務(wù),教師唯有科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,給學(xué)生自主發(fā)揮的空間,才有利于發(fā)揮實(shí)驗(yàn)價(jià)值。但是,教師并未從學(xué)生的角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考量,選擇的教學(xué)手段具有一定的滯后性,不能夠引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。最后,重視程度不夠。新課程改革雖然賦予了物理實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值,但實(shí)驗(yàn)調(diào)查反饋的數(shù)據(jù)顯示,實(shí)驗(yàn)并未受到應(yīng)有的重視,通過課堂傳授模式解決物理重難點(diǎn)是教師教學(xué)的重點(diǎn)。教師常常認(rèn)為實(shí)驗(yàn)可有可無,因此無法從課時(shí)上保障物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),甚至犧牲實(shí)驗(yàn)課時(shí),用于物理習(xí)題教學(xué)。長此以往,不僅物理教學(xué)效果得不到提升,還容易使學(xué)生陷入疲憊的機(jī)械記憶中,不利于學(xué)生素養(yǎng)的培養(yǎng)[1]。

二、深度學(xué)習(xí)與高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

教育家布魯姆在研究中將認(rèn)知領(lǐng)域的教育目標(biāo)進(jìn)行了層次劃分,即記憶、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)。從認(rèn)知水平上來說,記憶和理解屬于一種低認(rèn)知水平。學(xué)生在記憶和理解的過程中,思維活動(dòng)處于低階階段中。這種學(xué)習(xí)方式屬于淺層的學(xué)習(xí),在以往的學(xué)習(xí)中占據(jù)主要地位。而應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)活動(dòng)則屬于高認(rèn)知水平。學(xué)生在這一階段的學(xué)習(xí)中,需要對(duì)學(xué)習(xí)材料進(jìn)行加工、遷移和應(yīng)用。在這一過程中,必須有高階思維參與其中,所對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)模式則屬于深度學(xué)習(xí)??梢哉f,深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)相對(duì)立,不再是固定、被動(dòng)的學(xué)習(xí),而是以發(fā)展高階思維為目標(biāo),尊重學(xué)生在課堂上的主體地位,使其以知識(shí)探究者的身份,以自主或者團(tuán)隊(duì)作為載體,在原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)上建構(gòu)新知識(shí),在批判中理解新知識(shí),在思考和探究中促進(jìn)知識(shí)的遷移和應(yīng)用,最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展、長遠(yuǎn)發(fā)展。

可以說,深度學(xué)習(xí)徹底將學(xué)生從“教師灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受”的模式下解放出來,呈現(xiàn)出鮮明的特征。

其一,從學(xué)習(xí)方式上來說,深度學(xué)習(xí)屬于一種主動(dòng)式的學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式下,學(xué)生始終處于被動(dòng)的狀態(tài),其思維模式類似于“來料加工”,對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握僅限于表層。而在深度學(xué)習(xí)下,學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變,在強(qiáng)烈學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的驅(qū)使下,主動(dòng)圍繞問題進(jìn)行思考和探究。

其二,從學(xué)習(xí)過程上來說,深度學(xué)習(xí)更加關(guān)注知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系以及拓展和延伸。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式中,僅限于“就事論事”,學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)成點(diǎn)狀分布,各個(gè)知識(shí)點(diǎn)就像是大海中的“孤島”,互相之間沒有聯(lián)系。學(xué)生不能從整體上把握物理知識(shí),影響了深入學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)下,學(xué)生在學(xué)習(xí)中經(jīng)過深度思考,在以往舊知識(shí)基礎(chǔ)上建構(gòu)新知識(shí),并運(yùn)用各種工具對(duì)新知識(shí)進(jìn)行加工,并使其成為一個(gè)互相關(guān)聯(lián)的整體。這種情況下,學(xué)生的學(xué)習(xí)視野也不再局限于教材中,密切關(guān)注教材內(nèi)外知識(shí)的聯(lián)系。

其三,從學(xué)習(xí)情感上來說,深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的獲得感、參與感。深度學(xué)習(xí)契合了現(xiàn)代建構(gòu)主義理論,更加關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中的滿足感、獲得感。學(xué)生在深度學(xué)習(xí)中,圍繞富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)進(jìn)行思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)、解決問題,更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也容易產(chǎn)生自我實(shí)現(xiàn)的滿足感,最終在這種積極學(xué)習(xí)情感的助力下,使學(xué)習(xí)朝著良性的方向發(fā)展。

鑒于深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵以及新課程標(biāo)準(zhǔn)下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求,教師唯有摒除傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,采取新的視角,重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案,才能真正提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量[2]。

三、深度學(xué)習(xí)視域下高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化策略

(一)基于深度學(xué)習(xí)制訂學(xué)習(xí)目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)明確了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方向。在深度學(xué)習(xí)視域下,教師要重新審視實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,構(gòu)建引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。一方面,在正式確立實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)目標(biāo)之前,不僅要從整體上把握內(nèi)容,還應(yīng)加強(qiáng)高中物理學(xué)科素養(yǎng)的研究,聚焦“物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo),使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的指引下,通過學(xué)習(xí)和探究實(shí)現(xiàn)自身的全面發(fā)展;另一方面,鑒于深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵,教師還應(yīng)掌握學(xué)生的基本情況,制訂與學(xué)生物理探究能力相一致的目標(biāo),這樣才能夠激勵(lì)學(xué)生探究,實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的目的。在深度學(xué)習(xí)目標(biāo)的指引下,學(xué)生以知識(shí)探究者和建構(gòu)者的身份,在實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)的過程中觸摸物理知識(shí)的本質(zhì),提升自身的思維能力等,培養(yǎng)和發(fā)展物理核心素養(yǎng)。

以“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”為例,為了真正落實(shí)深度學(xué)習(xí)理念,教師可按照上述的方式和原則對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行重新設(shè)定:(1)明確物理問題定量研究方法,控制變量法,理解三個(gè)物理量的定性關(guān)系(理解層次);(2)在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)科學(xué)探究過程,能夠結(jié)合所學(xué)知識(shí)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、操作實(shí)驗(yàn)、真實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(創(chuàng)造層次);(3)通過數(shù)據(jù)分析,歸納三個(gè)物理量的定性關(guān)系,轉(zhuǎn)變前概念,并得出加速度和力、質(zhì)量遵循的一般規(guī)律,并在實(shí)驗(yàn)操作中體會(huì)其中蘊(yùn)含的科學(xué)思維方式(分析層次);(4)能夠靈活運(yùn)用三個(gè)物理量的定性關(guān)系,對(duì)生活中常見的現(xiàn)象和問題進(jìn)行解釋(應(yīng)用層次);(5)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程展開評(píng)價(jià),在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中逐漸形成科學(xué)觀念,體會(huì)物理規(guī)律的簡潔美(評(píng)價(jià)層次)。如此設(shè)計(jì),使得物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)不再局限于知識(shí)層次中,也不再單純地為了應(yīng)付考試,而是指向?qū)W生的發(fā)展,使其在物理實(shí)驗(yàn)探究的過程中獲得長遠(yuǎn)發(fā)展、全面發(fā)展的能力和品質(zhì)[3]。

(二)基于深度學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)探究情境

鑒于深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵,教師應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為載體,通過情境激活學(xué)生的思維,讓學(xué)生高效地參與探究,并在實(shí)驗(yàn)操作中獲得成就感和滿足感。而要達(dá)到這一目標(biāo),高中物理教師唯有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,基于深度實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式深耕真實(shí)情境,結(jié)合物理教材內(nèi)容選取合適的素材,創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)探究情境,激發(fā)學(xué)生的好奇心,并在興趣的驅(qū)使下,結(jié)合已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)和前概念,發(fā)現(xiàn)問題、進(jìn)行猜想、探究解答等,逐步在情境中深入探究。

以“向心力”為例,基于深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵,教師在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前,就為學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)探究情境:在火車站采訪鐵路工程師,由鐵路工程師將火車質(zhì)量、轉(zhuǎn)彎半徑等數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。之后,教師又給學(xué)生設(shè)計(jì)了相關(guān)問題,引導(dǎo)學(xué)生思考:為了保障火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的安全,請(qǐng)根據(jù)所學(xué)的知識(shí),對(duì)火車軌道轉(zhuǎn)彎時(shí)的傾角進(jìn)行設(shè)計(jì),并據(jù)此對(duì)速度和軌道傾角的關(guān)系進(jìn)行解釋。在這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,物理教師通過實(shí)驗(yàn)視頻為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個(gè)客觀而現(xiàn)實(shí)的情境,喚醒了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與程度,讓學(xué)生結(jié)合已有的生活經(jīng)驗(yàn)或是物理知識(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行思考、計(jì)算、討論,設(shè)計(jì)探究方案。如此,既能發(fā)揮探究實(shí)驗(yàn)的價(jià)值,激勵(lì)學(xué)生深入學(xué)習(xí),也能促使學(xué)生在主動(dòng)參與和探究中提升自身的物理綜合素養(yǎng)。

(三)基于深度任務(wù)培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力

傳統(tǒng)的高中物理探究實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生的自主性較弱,基本按照教師的要求或是教材的步驟進(jìn)行,即學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)中缺乏應(yīng)有的思維活動(dòng),實(shí)驗(yàn)收獲并不大。這樣的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)始終處于淺層階段,學(xué)生僅僅記住了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,難以從中獲得自身的全面發(fā)展。而在深度學(xué)習(xí)視域下,唯有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,通過“創(chuàng)設(shè)問題情境、提出挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案—探究實(shí)驗(yàn)—思考匯報(bào)—反思總結(jié)”等流程,才能使學(xué)生在探究任務(wù)的引領(lǐng)下完成對(duì)實(shí)驗(yàn)的深度學(xué)習(xí)。

例如,在“動(dòng)量定理”深度實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,就遵循了這一流程,教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給學(xué)生提供了雞蛋、膠帶、紙帶、木筷等物品,并為學(xué)生設(shè)計(jì)了“保護(hù)雞蛋”的任務(wù),指導(dǎo)學(xué)生將雞蛋從某一個(gè)高度釋放,使其自由下落。在這一過程中,學(xué)生運(yùn)用教師提供的工具對(duì)下落的雞蛋進(jìn)行保護(hù),使其能夠完整落地。接著,教師將學(xué)生分組,引導(dǎo)學(xué)生以小組為載體,結(jié)合前概念和已有的知識(shí)進(jìn)行思考和交流,圍繞“保護(hù)雞蛋”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并思考是什么原因?qū)е码u蛋完好無缺。學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析,通過理論推導(dǎo),結(jié)合教師的引導(dǎo),逐漸得出動(dòng)量定理的表達(dá)式。如此,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)任務(wù)的引領(lǐng)下,通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,開展實(shí)驗(yàn)探究、總結(jié)和歸納等,真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的深度學(xué)習(xí),高效達(dá)成了物理核心素養(yǎng)下的教學(xué)目標(biāo)[4]。

(四)基于深度學(xué)習(xí)實(shí)施開放性物理實(shí)驗(yàn)

深度學(xué)習(xí)視域下,實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再束縛在教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟中,教師可以圍繞物理核心知識(shí)實(shí)施開放性的探究實(shí)驗(yàn),放飛學(xué)生的思維,讓學(xué)生的觀點(diǎn)和思想能夠在開放性實(shí)驗(yàn)中大放光彩,加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解,促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化探究。鑒于此,教師要秉承科學(xué)性、開放性原則,科學(xué)設(shè)計(jì)探究任務(wù),讓學(xué)生自選角度和思路進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。一方面,提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施能力。教師為學(xué)生構(gòu)建有意義的物理任務(wù)或是問題,讓學(xué)生依據(jù)所學(xué)知識(shí)自主開展探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng),并從實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論。

以“玻璃折射率測(cè)定”為例,教材中只給出了運(yùn)用“標(biāo)準(zhǔn)玻璃磚進(jìn)行測(cè)定”的實(shí)驗(yàn)方式,但這種實(shí)驗(yàn)?zāi)J诫m然得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但實(shí)驗(yàn)器材限制了學(xué)生的探究范圍。鑒于此,教師為學(xué)生講述基本原理之后,就引導(dǎo)學(xué)生將標(biāo)準(zhǔn)玻璃磚轉(zhuǎn)換為棱鏡、分光光度計(jì)等,指導(dǎo)學(xué)生通過思考和探究,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并圍繞其進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。另一方面,延伸實(shí)驗(yàn)。鑒于深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵,在開放性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,還應(yīng)積極延伸和拓展。例如,在完成“形變與彈力”實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后,教師可引導(dǎo)學(xué)生思考生活中常見的橡皮筋、橡皮泥等形變實(shí)例,通過實(shí)驗(yàn)、測(cè)量和分析過程,對(duì)形變與彈力形成更深層次的認(rèn)識(shí)。教師因地制宜設(shè)計(jì)開放性任務(wù),能夠讓學(xué)生以自己熟悉的方式開展探究實(shí)驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展,鍛煉學(xué)生的思維能力,真正實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的深度學(xué)習(xí)。

(五)基于深度學(xué)習(xí)模式進(jìn)行反思和評(píng)價(jià)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,評(píng)價(jià)主要是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的過程、實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和衡量,主要對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的綜合情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。一方面,基于深度學(xué)習(xí)模式的探究實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)要體現(xiàn)多元化。即教師轉(zhuǎn)變以往只對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果采取等級(jí)評(píng)價(jià),還應(yīng)該關(guān)心學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)行為等方面的內(nèi)容,對(duì)學(xué)生進(jìn)行過程性評(píng)價(jià),優(yōu)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思路,指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中存在的不足,旨在對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面、客觀的評(píng)價(jià)。另一方面,在深度學(xué)習(xí)視域下,教師以激勵(lì)性評(píng)價(jià)為主,以針對(duì)性指導(dǎo)為輔,注重學(xué)生個(gè)體差異,從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的特長和優(yōu)秀表現(xiàn),給予肯定和鼓勵(lì),使學(xué)生都能夠受到鼓舞,這樣才能夠更好地激勵(lì)學(xué)生。

綜上所述,深度學(xué)習(xí)視域下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,契合了生本教育理念的要求,也是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的必然選擇。鑒于此,唯有立足深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵,遵循物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)有效的教學(xué)目標(biāo),通過物理實(shí)驗(yàn)情境激活學(xué)生的探究情感,借助任務(wù)引領(lǐng)發(fā)展高階思維,依托開放實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展,基于深度評(píng)價(jià)增加反饋和動(dòng)力,才能不斷提升高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

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(作者單位:甘肅省定西市安定區(qū)東方紅中學(xué))

編輯:常超波

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