DELC深度學習模式的“九宮格”模型建構教學
——以浙教版“電路的分析和運用”為例

木天樂

(溫州市第二外國語學校 浙江 溫州 325000)

在遇到有一定學習難度的內容時，選擇合適的教學理論來設計課堂可以突破教學難點，幫助學生建構內在知識體系，促進深度發展.模型建構教學和深度學習理論為此提供了強有力的支持.

1 模型建構教學

模型建構是自然科學研究中的一種常用方法，通過研究模型來揭示原型的形態、特征和本質，能體現模型建構者較為高階的邏輯思維能力和思維方式[1].因此，滲透該方法的教學是為了通過模型的建構，為知識遷移提供知識經驗、認知結構和動作技能，促進高階思維培養.

模型建構教學的過程為感知模型、建立模型、認知進階和修正模型、應用模型.

2 深度學習及路線

深度學習，就是指在教師引領下，學生圍繞著具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發展的、有意義的學習過程.在這個過程中，學生掌握學科的核心知識，理解學習的過程，把握學科的本質及思想方法，形成積極的內在學習動機、高級的社會性情感、積極的態度、正確的價值觀，成為既具獨立性、批判性、創造性，又有合作精神、基礎扎實的優秀的學習者[2].

美國的利恩·尼克爾森(Leann Nickelsen)和埃里克·延森(Eric Jensen)合著的《深度學習的7種有力策略》一書中總結出的深度學習路線(Deeper Learning Cycle，以下簡稱DELC)為設置課程目標和內容、預評估、營造積極的學習氛圍、預備與激活先期知識、獲取新知識、知識深度加工、評價學習者的學習.

可以發現，模型建構教學的過程和DELC中的學習過程有著非常緊密的聯系，我們可以做一比較，具體如表1所示.

表1 DELC深度學習路線和模型建構教學的聯系

而后，我們結合DELC深度學習路線和模型建構教學理論的優勢，開展教學設計和教學實踐.以“電路的分析和運用”一節為例，其教學設計框架如圖1所示.

圖1 “電路的分析和運用”教學設計框架

3 教學設計和教學實踐

3.1 設置課程目標和內容

按照課程標準，本課需要達成的目標是“知道串、并聯電路的電流電壓特點，理解歐姆定律，并解決簡單的電學問題.”[3]按照課本內容編排，該課的要點問題為串并聯電路電阻特點、串聯電路分壓情況的計算、并聯電路分流情況的計算.

3.2 預評估

浙教版八年級上冊科學第四章“電路探秘”是初中生首次接觸電學內容，這章前5節內容，讓學生對電路、電流、電阻、電壓等核心概念有了一定的認識，而后學生根據第6節電阻器電流、電阻和電壓之間的關系，得出了歐姆定律.到了第7節“電路的分析和運用”，需要進一步研究多個電阻器之間的關系.本節的難點在于，一個電阻器存在3個電學物理量，而兩個電阻器的電學物理量將多達9個，掌握難度成幾何倍數增加.

3.3 營造積極的學習氛圍

學習氛圍是一種隱形的“場”，它取決師生之間的積極關系和學生之間的積極關系.對于前者，就要求我們教師在教學設計上以學生為中心，在課堂上，給與學生表達的時間，給與學生認可與尊重.對于后者，更多的是在長期課堂中，引導學生傾聽彼此的想法，思考彼此的想法，認可或用證據否定彼此的想法，并認識到彼此之間的促進作用.

3.4 預備與激活先期知識：感知模型

(1)提供一個未知阻值的電阻器，設計實驗測量其阻值.

(2)兩個電阻器串聯，指出涉及到的電學物理量.

說明：通過測單個電阻的實驗，回顧了伏安法測電阻的實驗和歐姆定律.在此基礎上，引導學生思考兩個電阻時電路中的相關物理量，為模型構建提供基礎知識的支撐.

3.5 獲取新知識：建立模型

(1)觀察9個物理量，對其進行有序排列，并說明排序理由.

(2)若兩個電阻并聯，完成并聯電路的“九宮格”模型.

說明：學生介紹自己的排列方式和排列原因過程中，引導其他學生基于“歐姆定律”和“串聯電路特點”進行生生互評，逐步構建串聯電路的“九宮格”模型，如圖2～圖4所示，并將其拓展到并聯電路，如圖5所示.

3.6 知識的深度加工

3.6.1 認知進階和修正模型

(1)通過現有模型，分析串聯電路中R1，R2，R總之間的關系.

(2)若兩個電阻并聯，分析R1，R2，R總之間的關系.

3.6.2 應用模型

【例題】一個小燈泡正常發光時兩端的電壓是2.5 V，通過的電流為 0.2 A.現用一個電壓為5 V的電源對其供電，為了使小燈泡能正常發光，需要串聯一個多大的電阻？

說明：學生借助“九宮格”模型內物理量橫向和縱向的關系，快速找出對應的關系和公式，得到結果，思維過程如圖7所示.

3.6.3 認知進階

(1)知3求6

1)利用例題中的3個已知數據，求出“九宮格”內盡可能多的物理量.

2)討論“是否知道九宮格中任意3個數據，就能求出所有物理量”.

說明：在例題的基礎上，所有物理量都可求出，數據如圖8所示.隨后討論得出，“用3個不重復的物理量，可以求出其他6個物理量.”該過程借助模型深挖了物理量之間的聯系，體現出該模型的優勢.

(2)分壓特點和分流特點

1)分析圖8中U1和U2都為2.5 V的原因.

2)簡單變式：一個小燈泡正常發光時兩端的電壓是2 V，通過的電流為0.2 A.現用一個電壓為5 V的電源對其供電，為使小燈泡能正常發光，需要串聯一個多大的電阻？

3)根據例題和簡單變式的“九宮格”模型，推測U1和U2之間的關系.

4)結合“九宮格”，用公式推導出U1和U2之間的關系.

5)結合“九宮格”，用公式推導出并聯情況下I1和I2之間的關系.

說明：完成簡單變式的過程中，學生可求出所有物理量，結果如圖9所示.結合圖8和圖9，讓學生分析數據，發現分壓特點U1∶U2=R1∶R2后，利用“九宮格”模型推導該規律，并引導學生推導出并聯電路分流特點I1∶I2=R2∶R1的規律，推導過程如圖10和圖11所示.

3.7 評價學習者的學習

對學生進行的評價有形成性評價和終結性評價.形成性評價首先應該指向深度學習的目標，關注學生對學習內容的理解和遷移，而不能停留在簡單的背誦、重復.其次應該具有情境性，基于學生的生活經驗，從而更好激發學生內驅力，實現深度學習[4].終結性評價不是在一天的教學中所能做出的，應該在長時間的時間跨度下，教師、學生本人、同伴、家長共同評價所產生的.

故以教材課后練習第3題作為形成性評價的一部分，題目如下.

某同學在創作比賽中有這樣一個設想，燈泡中采用兩根燈絲，外接的電路中用兩個開關控制電路，如圖12所示.在外接電壓220 V不變的情況下，燈泡中實際的電阻不同，通過燈泡的電流就不同，且電流越大，燈泡越亮.已知L1的電阻小于L2的電阻，問如何控制燈泡外的開關，使其產生3種不同的亮度？怎樣控制燈泡最亮？

圖12 某燈泡結構示意圖