認知·構建·應用：物理深度學習的三維度
———以“功”一節(jié)教學為例

◇ 山東 王慧娟

深度學習是在已有知識體系基礎上進行有意義的構建,是培養(yǎng)物理學科核心素養(yǎng)的重要途徑.“概念知、規(guī)律會、題做錯”是目前高中物理教學中較為普遍的問題,歸根究底就是并未達到“知其然,知其所以然”,更談不上合理地遷移與應用.鑒于此,讓深度學習融入物理學科,對培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)具有重要作用,是亟待解決的重要問題.本文以人教版高中物理《必修2》“功”一節(jié)為例,探討基于深度學習的高中物理教學實踐,提出構建物理深度學習的有效策略,為廣大教育工作者提供參考.

1 導入環(huán)節(jié)：以問題聯(lián)系新舊知識,訓練元認知

眾所周知,學習過程就是解決問題的過程,所以實際課堂上,教師要以問題為載體,引領學生進行預習,達到“溫故而知新”.“元認知”由“個體元認知”與“任務元認知”兩方面組成.物理課堂上,教師要以“問題”為主線,引領學生思考“新知”與“舊知”之間的聯(lián)系,使學生在不知不覺中建立起具有個性化的知識體系.教師要依據教材內容與學生認知水平,設計課前預習單,指導學生認知“新知”與“舊知”之間的聯(lián)系,在一定程度上提升學生的元認知能力,為其深度學習打下堅實的基礎.

學習“功”之前,教師可利用各種多媒體技術將“預習單”(如圖1)展現(xiàn)在學生面前,讓學生結合教材內容進行思考與聯(lián)系.學生在思考新舊知識聯(lián)系的過程中,會不知不覺地回顧與“功”有關的知識點和學習經驗,且下意識地梳理腦海中已有的知識體系.如,面對“問題1”時,學生會聯(lián)想到已學過的“做功的要素”——力與力的方向上移動的距離,緊接著回顧“位移”概念,學生更精準地認知“做功的要素”——力在力的方向上的位移.由此可見,以“問題”聯(lián)系新舊知識,能促使學生輕松完成個體元認知知識的梳理.在此基礎上繼續(xù)解決后續(xù)問題,學生也會對任務元認知產生深刻的認識.

圖1 “功”課前預習單

2 講授階段：以加工促進知識構建與應用

深度學習的完成不是一蹴而就的,而是需要腳踏實地、層層遞進、逐步加深.在實際教學過程中,教師往往采用創(chuàng)設情境的方式,引導學生主動參與、積極思考.而在本節(jié)課中,教師可先通過創(chuàng)設變化情境,引導學生通過分析“舊知”而逐步接受“新知”,繼而完成新知識的意義構建.隨后,教師可創(chuàng)設真實情境,用類比的方式完成對知識的轉化,繼而實現(xiàn)對知識的深加工,從而有效地促進知識體系的建構.

2.1 以情境激活先期知識,完成意義構建

深度學習理論主張重視“舊知”、關注“新知”與“舊知”之間的內在聯(lián)系.只有以舊知為“引線”,通過簡單的復習激活學生的先期知識,才能高效地“點亮”新知,完成新知的意義建構,促進學生知識體系的完善,也為學生的深度學習打下堅實的基礎.值得注意的是,物理概念和規(guī)律往往簡明扼要卻內涵豐富,若只是簡單的規(guī)律總結,學生會根據現(xiàn)有認知水平對該知識點進行選擇性獲取,從而出現(xiàn)理解偏差.因此,在實際教學過程中,教師應借助變化的情境,引導學生主動參與課堂教學,認真分析不同情境下的物理變化,從而總結出相應的物理規(guī)律.

通過簡單的復習可知“做功的兩個要素是力和力方向上產生的位移”,而其中“力”與“位移”是學生所具備的先期知識,學生迅速完成了知識脈絡的梳理.此時,教師設置了“托住粉筆盒”“托住粉筆盒向上運動”“托住粉筆盒向下運動”三種變化情境,讓學生根據情境進行功的分析,使他們迅速、輕松、無偏差地掌握“做功的核心要素”這一知識點.隨后,教師趁熱打鐵引導學生計算“木箱在力F的作用下前進了l,此時力所做的功”(如圖2、圖3所示).通過這個過程,學生完成了新知識的意義建構.

2.2 以經驗促進類比加工,實現(xiàn)知識應用

圖2 受力方向與地面平行

圖3 受力方向與地面成一定夾角

物理學科抽象且與生活息息相關.而學生往往容易利用自身的“生活經驗”來判斷物理問題.當學生的日常經驗有誤時,他們容易做錯題,導致其學習自信受到打擊,從而產生“畏難”的情緒.而這種情緒作用于物理學習極易導致惡性循環(huán).因此,教師在實際教學過程中要創(chuàng)設真實的生活情境,讓學生在具體情境中進行分析,這不僅能夠提高學生“發(fā)現(xiàn)—分析—解決”問題的能力,還有助于增強學生對物理知識的理解,有效促進物理知識的遷移與實際運用.而針對晦澀難懂的物理概念、物理規(guī)律,教師可以采用類比的方式幫助學生實現(xiàn)知識的深加工,落實深度學習.

通過對圖3中功的計算可知,當受力方向與地面夾角為α時,F所做的功為W＝Flcosα.而經過分析可知,當0°≤α＜90°時,W＞0;當α＝90°,W＝0;當90°≤α＜180°時,W＜0.而學生也通過這一組數據逐步對“正功”與“負功”有了模糊的了解,但對其理解依舊不夠深入.此時,教師可展示向上推車的圖片(如圖4),讓學生進行受力分析,繼而計算各力所做的功.在完成該情境下的受力分析與功的計算后,教師順勢引出“正功”與“負功”的概念,并對其進行簡要說明,學生得以把控相關概念的精準內涵.同時,在講解過程中采用“B借給A一件物品,對于A來說,A借了B一件東西,而對B來說,B把物品借給了A”這一簡單、清晰的例子進行類比,幫助學生更好地理解知識點.

圖4 向上推車

3 結語

深度學習是落實物理學科核心素養(yǎng)的“助推器”,通過有效的深度學習,能夠強化學生對知識的認知,讓學生經歷知識的構建,尤其能夠提供應用知識的平臺,讓學生按照“認知—構建—應用”的邏輯順序進行學習.教師要圍繞“認知”“構建”以及“應用”三個維度進行教學設計,強化物理學科的育人功能,推動“立德樹人”教育總目標的實現(xiàn).