深度學習理念下的常態物理課堂教學策略

朱 祥

(蘇州市吳江區莘塔中學,江蘇 蘇州 215213)

深度學習最早是機器學習領域的一個術語,它是一個不斷變化的概念,國內外學者從不同角度對其進行了界定與研究．本文所指的深度學習,是指在教師引導下,學生圍繞著具有一定深度的學習任務,積極參與、體驗,獲得思維發展的有意義的學習．深度學習并不排斥淺層學習,它們是一個連續的統一體．深度學習更關注學生的過程性思考與理解建構,本質特征是高階思維的培養．而在認知領域,記憶、理解是低階思維,應用、分析、評估和創造則是高階思維．

立足于常態課堂,基于深度學習的理念,讓深度學習發生在常態課堂,能更好地、更持久地讓學生掌握學科的核心知識,理解學習的過程,把握物理學科的特征和思想方法,提升學生的核心素養．讓常態的課堂教學,從關注知識傳承到更關注知識創新的學習．有學者提出,目前,初中物理教育最大的問題,是如何把先進的理念落實在常態的課堂,如何改變常態課堂主要進行單純的物理知識獲取與記憶,如何實現學生在常態課堂上進行理解、應用、分析、評估、創造等高階思維的深度學習．本文將從導入設計、情境創設、評價反饋等3個方面,闡述在深度學習理念下的常態課堂教學實施策略．

1 設計深度導入,引發高階思維活動

課堂教學有多種目標,培養學生的科學素養、人文精神、思辨能力、多元視角、包容品質等等．這些都重要,但用什么來撬動呢?是意愿．所以說,提升學生的研究興趣和能力,是常態課堂的首要目標．深度學習的前提必然是學生對學習內容有興趣,學習動機被激發．設計深度導入,首先要有趣味．不過,片面地、低層次地迎合學生們所喜歡的圖片、音樂、視頻、魔術等,所帶來的是“娃哈哈”的短暫活潑,學生雖然產生了興趣,卻很難激發思維活動的開展．因此,常態物理課堂,要挖掘教學內容的深層內涵,在兼顧學生學習興趣的同時,提出具有一定挑戰性的問題,讓學生想知道,可一時又不知其所以然．調動學生的好奇心和學習動機,激發學生思考,從而引發學生思維活動．例如,蘇科版8年級上冊“光的折射”一課,常見的導入是,首先復習光在均勻介質中的傳播和光的反射定律,然后通過實驗,演示光從空氣斜射入水中,光的傳播路徑會發生偏折,在激發學生學習興趣后,進入新課教學．然后,通過實驗研究包括光的折射現象、光從空氣進入水(或玻璃)中的物理規律、光路可逆,最后用光的折射特點來解釋現象．這樣的課,有著明晰的教學過程,也可以有令人信服的實驗或輔助手段,然而,這樣的課,很難激發學生高階思維的開展,學生只是在教師設計好的流程中,完成識記與理解的低階思維活動．

學生的學習是“深度”還是“淺度”,應從學生“學”的角度來看,而不是教師“教”的角度．在新課導入后,要看學生思維活動,是否能得到激發;要看學生是否主動找方法尋結論;要看學生是否主動地將新舊知識加以關聯,進而評估批判．

圖1

“光的折射”這節課,不妨設計如下的深度導入．如圖1,實驗演示插入水中的手指,水中的手指看上去“向上”縮短．再通過幾個學生體驗,如碗中硬幣“向上”浮;側面觀察水中筆“向上”彎折等．提出問題:為什么水中的物體從側面看上去,都不約而同地“向上”了?與激發學習興趣相比,保持學習興趣,促進學生思維活動的開展,更能促使學生主動學習．在教學中,學生對于光從空氣射入水中的傳播規律,是易于接受的．但也正由于學生們的思維慣性,光由空氣折射入水后,“向下”偏折．引發了學生的認知沖突,即折射光“向下”與所見物“向上”的沖突．從而能使學生主動控究與深入思考．

再例如,蘇科版8年級下“浮力”一課,其深度導入設計如下．比較圖2和圖3這2幅畫,哪幅圖更接近事實?

圖2

這個直觀簡潔的新課導入后,學生在產生學習興趣的同時,觀察與比較等物理學習活動必將隨之而來．此時,學生對學習材料迅速產生思維活動,對圖片會主動地進行仔細觀察,并有了自己的初步想法:浮力與物體浸入水中的體積有關．進而想與同伴進行交流,以及對學伴的觀點進行分析比較.這樣,高階思維活動被激發,學生在感受學習樂趣的同時,更想去感悟、探究其中的物理道理:怎么把浸入的“體積”這一物理量,與“浮力”這一物理量進行關聯．這樣,學生在已有認知的基礎上,能夠批判地學習新思想和事實,并將它們融入原有的認知結構中,能夠在眾多思想間進行聯系,并能夠將已有的知識遷移到新的導入中,做出決策和解決問題．

2 創設真實情境,培養高階思維能力

深度學習是學習者以淺層學習為邏輯基點,主動深入思考和深入探究學習內容．[1]深度學習,需要根據教學目標,教學重點、難點,以及學生已有的知識和經驗,創設情境．情境的創設,是解決“如何學”,解決在深度學習中,培養高階思維能力．學生在創設的真實情境中,通過分析、解釋、舉例、表達、解決在已有知識基礎上,創造對新知識的建構．

圖4

例如,蘇科版9年級上“歐姆定律及應用”的復習課,“應用”,這一復習教學的重點難點,可以用新奇的小元件——“熱敏電阻”創設情境,使學生在突破學習難點中獲得奇趣體驗,并能使學生保持主動學習的良好狀態．學生將桌上的電子元件與小燈泡一起組成串聯電路,觀察小燈泡的發光情況,然后分別將該電子元件浸沒在熱水和冷水中(停留十幾秒鐘),對比觀察小燈泡的亮暗．學生觀察到熱水中時燈泡較亮,并且能夠說明通過燈泡的電流變大,是因為元件電阻變小的原因．之后,教師出示一個連接好的電路,其電路圖如圖4所示,是一個簡單水溫表電路．所用電源兩端的電壓為6V保持不變,R0是阻值為5Ω的定值電阻,R為銘牌上標有“10Ω 1A”的滑動變阻器,Rt是熱敏電阻,其阻值隨溫度變化的圖像如圖5所示．電流表采用“0～0.3A”的量程．

圖5 阻值隨溫度變化曲線圖

閉合開關后,向Rt上擦一些常溫的酒精,并用扇子對著Rt扇風,師問:將會觀察到電流表示數如何變化?學生通過低階思維完成解答后,師再問:為了能測量0～100℃的水溫,且當水溫達到100℃時,要求電流表的示數達到最大值,則滑動變阻器接入電路中的電阻應調為多少Ω? 0℃應該與電流表刻度盤的多少A位置對應?此時,學生的思維活動進入理解應用階段,會把電流表的刻度與指示的溫度示數建立對應聯系．最后,教師讓某一名學生用手握緊熱敏電阻,在真實的情境中,讀出電流表的示數,讓學生思考,此時,該學生的手心溫度大約是多少℃?深度學習是基于理解的學習．理解性認知不僅可以在原有的知識基礎增添新的要素,還可以幫助學習者具有不同情境中的靈活處理能力、推理及批判能力．[2]在上述真實的情境中,學生將已有的知識在新的問題情境中遷移應用,將促進學生學習能力的提高,高階思維能力的發展,包括知識學習的批判理解、學習內容的有機整合、學習過程的建構反思、學習的遷移運用和問題解決、創造性地解決現實問題等．

3 關注評價反饋,提升高階思維能力

圖6

常態課堂教學,更多的時候,教師與學生分享的是學習結果,也是常態教學期望達成的.這有利于課堂學習行為的監控．但這并不能成為忽視教學過程中的評價反饋的理由．持續性評價反饋是檢驗學生是否達到深度學習的一種重要方式．關注評價反饋,能幫助教師改進學生的學習過程．當評價反饋關注學生的學習過程而非最終成果時,評價反饋就會極大地促進學生的深度學習．例如,課堂上學生對串聯電路電流規律進行研究,如圖6所示．學生用電流表分別測出如圖中A、B、C、D 4處的電流大小,得出在串聯電路中,電流處處相等的結論．教師引導學生互評:這個結論具有偶然性．那么為了進一步探究串聯電路電流大小的關系,總結普遍規律,下一步的操作應該是什么?此時,學生就會把物理思想與物理方法進行遷移．從而提出“換用不同規格的燈泡,再次測量A、B、C、D 4處的電流”的建議．

然而,深度學習更要關注學生的高階思維能力的提高,注重評價反饋在學生學習中的價值．上述問題的解決,對于9年級的學生,談不上是創造性地解決問題．當然,我們還必須明確,深度學習也不是無限增加知識數量、學習難度更大學科知識的學習．[3]在常態教學實踐中,有學生會提出,當閉合開關后,觀察到燈泡L2比燈泡L1要亮一些,會不會在串聯電路中,越靠近電源正極的燈泡越亮呢?類似這個想法的提出,問題并不難,但卻表明學生在深度學習中．因為高階思維是以創造性、開放性為主,又不游離于主題之外的．教師關注評價反饋,可以隨機邀請幾位學生對此進行點評,指出問題的價值和解決方案．

再例如,課堂教學中,用打氣筒給自行車胎打氣時,筒壁的溫度會升高．對此,學生經過思考,主要有兩種觀點：(1) 打氣時活塞壓縮氣體做功,氣體內能增大,溫度升高,發生熱傳遞,使筒壁溫度升高；(2) 活塞與筒壁摩擦生熱,使筒壁內能增大,溫度升高．究竟哪種原因是主要的,學生們的思維是怎樣的呢?這就要求教師在深度學習理念的引領下,引導學生積極體驗,持續關注評價反饋,尤其要鼓勵學生學會反思總結與評價交流．

方案1.用打氣筒向車胎內打氣10次(每一個往復為1次)后,用手觸摸筒壁,感覺溫度變化情況．然后,打開車胎氣門放掉適量空氣,待筒壁溫度降至室溫時,向氣筒內壁加少量潤滑油,再向車胎內打氣10次后,用手觸摸筒壁,感覺溫度變化情況．學生評價反饋:活塞與筒壁間的摩擦本來就不會太大,采取添加潤滑油試圖減小摩擦的做法不能達到實驗的目的．

方案2.用打氣筒向車胎內打氣10次(每一個往復為1次)后,用手觸摸筒壁,感覺溫度變化情況．然后,從車胎上取下打氣筒,待筒壁溫度降至室溫時,打氣10次(導氣管夾頭露于空中) 后,用手觸摸筒壁,感覺溫度變化情況．評價反饋:如果這兩種情形下氣筒壁溫度差不多,則說明活塞與筒壁摩擦生熱,是筒壁溫度升高的主要原因;如果第二次筒壁溫度明顯高于第一次筒壁溫度,則說明活塞壓縮氣體做功是筒壁溫度升高的主要原因．

關注評價反饋,讓常態課堂實現學生高階思維的能力提升,讓深度學習的學習者,通過評價反饋,追求知識的理解并使已有的知識與特定教材的內容進行批判性互動,探尋知識的邏輯意義,形成積極的內在學習動機和以高階思維為主要認知活動的持續性學習過程．

綜上所述,深度學習理念下的常態課堂教學,符合新課標“發展學生核心素養”的理念．通過深度學習,讓學生從碎片化學習到系統化學習;讓課堂教學從重結果到關注過程;讓思維活動從低階到高階．課堂教學活動實現學生學習物理從借鑒、傳承到質疑、批判、創新．課堂定位從知識立意走向思維、能力立意,尋找思維激發、思維品質培養、高階思維能力提升的途徑與方法．深度學習的常態課堂,讓學生在體驗中感知,伸展思維的深刻;在交往中理解、發展思維的批判性;在探究中應用、舒展思維的靈活性,促進邏輯推理和知識建構．