胡智清

摘 ? 要：深度學(xué)習(xí)是深化基礎(chǔ)教育課程改革的重要抓手和落實學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的實踐途徑，深化課堂教學(xué)改革強(qiáng)調(diào)基于真實情境。文章以“勻速圓周運(yùn)動快慢的描述”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計為例，提出指向深度學(xué)習(xí)的高中物理情境教學(xué)設(shè)計的基本步驟為：結(jié)合課標(biāo)要求分析教材情境，根據(jù)實際條件開發(fā)教學(xué)情境，結(jié)合學(xué)情設(shè)計教學(xué)活動?；趯W(xué)情選擇適切的情境，基于學(xué)情設(shè)計學(xué)生能解決的任務(wù)和問題，基于學(xué)情設(shè)計學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，才能讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生，才能真正指向深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；情境化；教學(xué)設(shè)計；勻速圓周運(yùn)動

深度學(xué)習(xí)是指學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上，能夠批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多思想間進(jìn)行聯(lián)系，從而將已有的知識遷移到新的情境中，作出決策和解決問題[ 1 ]。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，以主題為引領(lǐng)，使課程內(nèi)容情境化，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落地。深化課堂教學(xué)改革強(qiáng)調(diào)基于真實情境，聯(lián)系社會生活實際的重要性。無論是核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，還是深度學(xué)習(xí)的達(dá)成，都離不開“情境”的參與[ 2 ]。只有堅持真實情境這個總前提，倡導(dǎo)深度學(xué)習(xí)才有意義。本文以“勻速圓周運(yùn)動快慢的描述”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計為例，談?wù)勚赶蛏疃葘W(xué)習(xí)的教學(xué)情境的選擇和基于情境的教學(xué)活動設(shè)計。

1 ?分析教材情境

本節(jié)選用的教材為魯科版（2019版）必修二第3章“圓周運(yùn)動”的第1節(jié)教材“生活中的圓周運(yùn)動”作為本章的導(dǎo)入，第1節(jié)主要內(nèi)容分4個部分，第1部分先簡單定義什么是勻速圓周運(yùn)動，再以同軸轉(zhuǎn)動的兩點快慢比較得出線速度的概念，并說明線速度是矢量；第2部分通過自行車大小齒輪邊緣兩點快慢的比較，得出角速度的概念；第3部分介紹周期、頻率和轉(zhuǎn)速等概念；第4部分先通過一個周期的圓周運(yùn)動證明線速度、角速度和周期的關(guān)系，接著在“物理聊吧”欄目介紹機(jī)器內(nèi)部的齒輪，并提出問題，最后用一道例題和“遷移”指導(dǎo)學(xué)生利用線速度、角度和周期的關(guān)系解決問題。

該部分內(nèi)容，教材以圖片的形式給出豐富的情境，筆者梳理分析其對應(yīng)設(shè)計意圖如表1所示。這些情境都來自生活實際，且配了精美的圖片增加情境的可視化，可見，教材非常重視情境的創(chuàng)設(shè)，那么教學(xué)中如何取舍、選擇和利用這些情境呢？

2 ?開發(fā)教學(xué)情境

教材的呈現(xiàn)方式是靜態(tài)的、平面的文本和圖片，教學(xué)中可以將這些情境開發(fā)為動態(tài)的、立體的情境。情境的開發(fā)方法如下。

2.1 ?用信息更豐富的圖片

教材的配圖，提供的信息可能不夠豐富，可以搜索與教學(xué)情境相關(guān)度更高的圖片替代。如“計算機(jī)硬盤”教材中的配圖如圖1，只是呈現(xiàn)硬盤的圖片，筆者用圖2替代，提供硬盤轉(zhuǎn)速信息，讓學(xué)生猜想7200RPM和5400RPM的物理意義，創(chuàng)設(shè)了有意義的科學(xué)猜想情境。

2.2 ?用視頻替代圖片

如“夢幻般的星空”“充滿刺激的過山車”“砂輪打磨金屬”“變速自行車”等情境，可以搜索下載對應(yīng)的視頻，課堂上播放短視頻，增加可視化的視覺效果。播放的視頻應(yīng)契合主題，短平快，截取最合適的片段，并將視頻中重要細(xì)節(jié)截圖梳理出證據(jù)，設(shè)計相關(guān)的問題，或者啟發(fā)學(xué)生提出問題。

2.3 ?開發(fā)為演示實驗

如“自行車鏈條”可以開發(fā)為演示實驗，將自行車搬進(jìn)課堂，或者制作自行車的鏈條模型。如“砂輪打磨金屬”情境可以用如圖3所示的演示儀器替代。

2.4 ?融合中國傳統(tǒng)詩詞開發(fā)討論情境

周期的概念教學(xué)中，學(xué)生對周期的概念既熟悉又陌生，如果按照教材的內(nèi)容按部就班地講解，學(xué)生的思維互動就少了。因此筆者將與周期有關(guān)的三首詩詞“春生夏長，秋收冬藏?！薄叭擞斜瘹g離合，月有陰晴圓缺。”“日出扶桑，入于咸池。”編成謎語，讓學(xué)生猜謎。要求學(xué)生每一句話猜一個字。這樣的教學(xué)情境既能增加課堂趣味性，又可以培養(yǎng)學(xué)生的中華傳統(tǒng)文化自信。

2.5 ?深度閱讀教材創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑創(chuàng)新情境

教材用弧長與時間的比值定義線速度，然后直接說線速度是矢量，教材這樣“分步走”的編寫思路雖然生硬，但是切合學(xué)生實際。但是“弧長”的本質(zhì)上是路程，路程與時間的比值是速率，速率是沒有方向的，這不前后矛盾嗎？這里可以設(shè)置一個互動環(huán)節(jié)，通過復(fù)習(xí)速率和速度兩個概念，啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑，再用曲線運(yùn)動的定義方法——將平均速度取極限，得到圓周運(yùn)動線速度的大小和方向。教材在第二章第1節(jié)通過“迷你實驗室”欄目中，為了得出“物體在某點速度的方向，就是沿曲線在該點的切線方向”的結(jié)論，利用了平均速度定義取極限的方法。從兩個角度去幫助學(xué)生構(gòu)建線速度的概念，可以讓學(xué)生明白“線速度”不是新的特有的概念，其本質(zhì)就是“瞬時速度”。這樣的過程雖然慢點，但讓學(xué)生經(jīng)歷概念建構(gòu)的過程遠(yuǎn)比概念本身更加重要，這樣建構(gòu)的概念也會更加系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化。

2.6 ?將零散情境整合為大情境

教材針對不同知識提供了不同的情境，如果課堂教學(xué)中每個情境都使用，會使教學(xué)零散，不利于促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。這就要求教師對情境進(jìn)行整合，將零散情境整合為一個大情境，這個大情境可以解決多個問題。如表1中的情境4、6、10和12都與自行車有關(guān)，實際教學(xué)中可以以自行車變速器為大情境，展開探究教學(xué)。

3 ?設(shè)計教學(xué)活動

情境只是載體，選擇合適的情境后，要依托載體，設(shè)計問題，開展教學(xué)活動。下面列舉本節(jié)幾個基于情境的互動片段。

3.1 ?片段1：觀察現(xiàn)象，構(gòu)建模型

【教學(xué)活動】 播放視頻：自然界中的圓周運(yùn)動。視頻的內(nèi)容為“福建的星空”和“空間站看地球”。提問：在視頻中看到哪些圓周運(yùn)動？預(yù)設(shè)：學(xué)生的回答可能不規(guī)范，只會說地球做圓周運(yùn)動。對于學(xué)生的回答，教師先不評價，演示：（1）繞講臺走一圈；（2）原地自轉(zhuǎn)一圈。提問：兩個動作都屬于圓周運(yùn)動嗎？能不能簡單地說“老師做圓周運(yùn)動”？講解：說運(yùn)動，應(yīng)該說某物體做什么運(yùn)動，即有一個研究對象。如果以老師為研究對象，動作一中，老師是沿著圓周運(yùn)動的，軌跡是圓，因此老師做的是圓周運(yùn)動。動作二中，如果仍然是研究老師，那么老師的空間位置并沒有改變，軌跡不是圓周，因此不是圓周運(yùn)動；但若研究老師的手指，則屬于圓周運(yùn)動。引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材：“例如，鐘表的指針、齒輪，電風(fēng)扇的葉片等，在轉(zhuǎn)動時，其上的每一點都在做圓周運(yùn)動?！边@里不是簡單地說鐘表指針在做圓周運(yùn)動，而是說指針上的某點在做圓周運(yùn)動。結(jié)論：圓周運(yùn)動模型，指的是質(zhì)點模型繞圓心做圓周運(yùn)動，而不是物體自身的轉(zhuǎn)動。

【設(shè)計反思】 該環(huán)節(jié)的設(shè)計中，不是簡單地使用生活中常見的圓周運(yùn)動，而是用“福建的星空”和“空間站看地球”兩段視頻，目的是讓學(xué)生從兩個獨特的視角觀察圓周運(yùn)動，在觀察中尋找地球自轉(zhuǎn)和空間站繞地球轉(zhuǎn)的證據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)。學(xué)生只是知道地球自轉(zhuǎn)這個概念，并沒有想過如何觀察，證明地球是在自轉(zhuǎn)。針對學(xué)生的錯誤回答，教師隨手演示，提出問題引發(fā)質(zhì)疑，再引導(dǎo)學(xué)生精讀教材，讓學(xué)生自主解惑，理解“圓周運(yùn)動”與“轉(zhuǎn)動”的差別，歸納構(gòu)建圓周運(yùn)動模型，從而培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力?？梢?，本環(huán)節(jié)的設(shè)計培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)論證”和“模型建構(gòu)”兩個核心素養(yǎng)，有效促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

3.2 ?片段2：通過動圖比較定義勻速圓周運(yùn)動概念

【教學(xué)活動】 比較兩個動圖：摩天輪和鏈球的運(yùn)動。提問：這兩個運(yùn)動從快慢角度看，有什么差別？回答：鏈球越轉(zhuǎn)越快，摩天輪轉(zhuǎn)動快慢不變。閱讀教材：在任意相等時間內(nèi)通過的弧長都相等的圓周運(yùn)動稱為勻速圓周運(yùn)動。板書：勻速圓周運(yùn)動。播放視頻，提問：鏈球做的是勻速圓周運(yùn)動嗎？

【設(shè)計反思】教材簡單一句話“仔細(xì)觀察鐘表指針的轉(zhuǎn)動，會發(fā)現(xiàn)指針上的每一點經(jīng)過相等時間各自都會轉(zhuǎn)過相等的弧長?！苯又徒o出什么是勻速圓周運(yùn)動，這樣的設(shè)計比較生硬。筆者使用比較的方法，讓學(xué)生觀察動圖，一個是快慢不變的摩天輪，一個是逐漸加快的鏈球，學(xué)生通過比較容易回答“鏈球越轉(zhuǎn)越快，摩天輪快慢不變?！边@樣的情境設(shè)計滲透比較法。

3.3 ?片段3：線速度概念的建立

【教學(xué)活動】 比較自行車車輪上同軸轉(zhuǎn)動的A、B（A點離軸近，B點離軸遠(yuǎn)）兩點。提問：A、B兩點哪點運(yùn)動得快呢？通常我們說B點比A點快，為什么？因為相同時間內(nèi)，B走過的路程大于A的路程。這里的路程就是走過的弧長。閱讀教材：線速度：勻速圓周運(yùn)動的物體上某點通過的弧長s與所用時間t之比稱為勻速圓周運(yùn)動的線速度。這里“線速度”是新的物理量嗎？回顧：速率與速度是兩個概念。提問：速率是路程比時間，速度是位移比時間。那么按照線速度的定義，線速度是速率還是速度？回答：線速度是速率。提問：如果說線速度是速率，那么線速度是矢量還是標(biāo)量呢？回答：線速度是標(biāo)量。閱讀教材：“線速度是矢量，不僅有大小，而且有方向。線速度的方向是怎樣的呢？”質(zhì)疑：那怎么說線速度是矢量呢？回顧必修一教材P25。提問：為了測量瞬時速度，可以用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度。如果物體做勻速直線運(yùn)動，任意時間內(nèi)的平均速度都等于瞬時速度。追問：同理可得，物體做勻速圓周運(yùn)動，任意時間內(nèi)的平均速度都等于瞬時速度嗎？解答：我們發(fā)現(xiàn)，勻速圓周運(yùn)動時，任意時間內(nèi)的平均速度不等于瞬時速度。但是，可以用測量一段時間內(nèi)的平均速率的方法，來測量勻速圓周運(yùn)動的瞬時速率。提問：為什么說線速度是矢量？講解：圓周運(yùn)動是曲線運(yùn)動，速度方向時刻變化著，我們知道瞬時速率后，只要給出對應(yīng)時刻的速度方向，就可以全面把握瞬時速度了。提問：那么，圓周運(yùn)動線速度的方向怎么判定呢？閱讀教材：做曲線運(yùn)動的物體在某點的速度方向，是沿曲線在該點的切線方向。因此，圓周運(yùn)動線速度的方向總是沿圓周的切線方向。播放動圖，證明圓周運(yùn)動的速度方向沿切線方向。說明：勻速圓周運(yùn)動是勻速率圓周運(yùn)動。勻速圓周運(yùn)動是變速運(yùn)動。

【設(shè)計反思】 以上環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生深度閱讀教材，并將必修一教材的內(nèi)容截圖作為比較，引導(dǎo)學(xué)生對教材的內(nèi)容進(jìn)行深度思考、質(zhì)疑，從而培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新能力。

4 ?小結(jié)

教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)過程是對教材的二次開發(fā)過程，教師應(yīng)基于教材，結(jié)合學(xué)情創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生深度學(xué)習(xí)的教學(xué)情境，基于情境設(shè)計有利于學(xué)生思維發(fā)展的學(xué)習(xí)任務(wù)或問題，讓學(xué)生真正經(jīng)歷學(xué)習(xí)的過程。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 何玲，黎加厚.促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí) [J].現(xiàn)代教學(xué)，2005（5）：29.

［2］ 童大振，胡揚(yáng)洋，包雷.促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的物理問題情境：內(nèi)涵、作用與啟示[J].課程·教材·教法，2023，43（3）：125-131.