深度学习理念下的常态物理课堂教学策略

朱 祥

(苏州市吴江区莘塔中学,江苏 苏州 215213)

深度学习最早是机器学习领域的一个术语,它是一个不断变化的概念,国内外学者从不同角度对其进行了界定与研究．本文所指的深度学习,是指在教师引导下,学生围绕着具有一定深度的学习任务,积极参与、体验,获得思维发展的有意义的学习．深度学习并不排斥浅层学习,它们是一个连续的统一体．深度学习更关注学生的过程性思考与理解建构,本质特征是高阶思维的培养．而在认知领域,记忆、理解是低阶思维,应用、分析、评估和创造则是高阶思维．

立足于常态课堂,基于深度学习的理念,让深度学习发生在常态课堂,能更好地、更持久地让学生掌握学科的核心知识,理解学习的过程,把握物理学科的特征和思想方法,提升学生的核心素养．让常态的课堂教学,从关注知识传承到更关注知识创新的学习．有学者提出,目前,初中物理教育最大的问题,是如何把先进的理念落实在常态的课堂,如何改变常态课堂主要进行单纯的物理知识获取与记忆,如何实现学生在常态课堂上进行理解、应用、分析、评估、创造等高阶思维的深度学习．本文将从导入设计、情境创设、评价反馈等3个方面,阐述在深度学习理念下的常态课堂教学实施策略．

1 设计深度导入,引发高阶思维活动

课堂教学有多种目标,培养学生的科学素养、人文精神、思辨能力、多元视角、包容品质等等．这些都重要,但用什么来撬动呢?是意愿．所以说,提升学生的研究兴趣和能力,是常态课堂的首要目标．深度学习的前提必然是学生对学习内容有兴趣,学习动机被激发．设计深度导入,首先要有趣味．不过,片面地、低层次地迎合学生们所喜欢的图片、音乐、视频、魔术等,所带来的是“娃哈哈”的短暂活泼,学生虽然产生了兴趣,却很难激发思维活动的开展．因此,常态物理课堂,要挖掘教学内容的深层内涵,在兼顾学生学习兴趣的同时,提出具有一定挑战性的问题,让学生想知道,可一时又不知其所以然．调动学生的好奇心和学习动机,激发学生思考,从而引发学生思维活动．例如,苏科版8年级上册“光的折射”一课,常见的导入是,首先复习光在均匀介质中的传播和光的反射定律,然后通过实验,演示光从空气斜射入水中,光的传播路径会发生偏折,在激发学生学习兴趣后,进入新课教学．然后,通过实验研究包括光的折射现象、光从空气进入水(或玻璃)中的物理规律、光路可逆,最后用光的折射特点来解释现象．这样的课,有着明晰的教学过程,也可以有令人信服的实验或辅助手段,然而,这样的课,很难激发学生高阶思维的开展,学生只是在教师设计好的流程中,完成识记与理解的低阶思维活动．

学生的学习是“深度”还是“浅度”,应从学生“学”的角度来看,而不是教师“教”的角度．在新课导入后,要看学生思维活动,是否能得到激发;要看学生是否主动找方法寻结论;要看学生是否主动地将新旧知识加以关联,进而评估批判．

图1

“光的折射”这节课,不妨设计如下的深度导入．如图1,实验演示插入水中的手指,水中的手指看上去“向上”缩短．再通过几个学生体验,如碗中硬币“向上”浮;侧面观察水中笔“向上”弯折等．提出问题:为什么水中的物体从侧面看上去,都不约而同地“向上”了?与激发学习兴趣相比,保持学习兴趣,促进学生思维活动的开展,更能促使学生主动学习．在教学中,学生对于光从空气射入水中的传播规律,是易于接受的．但也正由于学生们的思维惯性,光由空气折射入水后,“向下”偏折．引发了学生的认知冲突,即折射光“向下”与所见物“向上”的冲突．从而能使学生主动控究与深入思考．

再例如,苏科版8年级下“浮力”一课,其深度导入设计如下．比较图2和图3这2幅画,哪幅图更接近事实?

图2

这个直观简洁的新课导入后,学生在产生学习兴趣的同时,观察与比较等物理学习活动必将随之而来．此时,学生对学习材料迅速产生思维活动,对图片会主动地进行仔细观察,并有了自己的初步想法:浮力与物体浸入水中的体积有关．进而想与同伴进行交流,以及对学伴的观点进行分析比较.这样,高阶思维活动被激发,学生在感受学习乐趣的同时,更想去感悟、探究其中的物理道理:怎么把浸入的“体积”这一物理量,与“浮力”这一物理量进行关联．这样,学生在已有认知的基础上,能够批判地学习新思想和事实,并将它们融入原有的认知结构中,能够在众多思想间进行联系,并能够将已有的知识迁移到新的导入中,做出决策和解决问题．

2 创设真实情境,培养高阶思维能力

深度学习是学习者以浅层学习为逻辑基点,主动深入思考和深入探究学习内容．[1]深度学习,需要根据教学目标,教学重点、难点,以及学生已有的知识和经验,创设情境．情境的创设,是解决“如何学”,解决在深度学习中,培养高阶思维能力．学生在创设的真实情境中,通过分析、解释、举例、表达、解决在已有知识基础上,创造对新知识的建构．

图4

例如,苏科版9年级上“欧姆定律及应用”的复习课,“应用”,这一复习教学的重点难点,可以用新奇的小元件——“热敏电阻”创设情境,使学生在突破学习难点中获得奇趣体验,并能使学生保持主动学习的良好状态．学生将桌上的电子元件与小灯泡一起组成串联电路,观察小灯泡的发光情况,然后分别将该电子元件浸没在热水和冷水中(停留十几秒钟),对比观察小灯泡的亮暗．学生观察到热水中时灯泡较亮,并且能够说明通过灯泡的电流变大,是因为元件电阻变小的原因．之后,教师出示一个连接好的电路,其电路图如图4所示,是一个简单水温表电路．所用电源两端的电压为6V保持不变,R0是阻值为5Ω的定值电阻,R为铭牌上标有“10Ω 1A”的滑动变阻器,Rt是热敏电阻,其阻值随温度变化的图像如图5所示．电流表采用“0～0.3A”的量程．

图5 阻值随温度变化曲线图

闭合开关后,向Rt上擦一些常温的酒精,并用扇子对着Rt扇风,师问:将会观察到电流表示数如何变化?学生通过低阶思维完成解答后,师再问:为了能测量0～100℃的水温,且当水温达到100℃时,要求电流表的示数达到最大值,则滑动变阻器接入电路中的电阻应调为多少Ω? 0℃应该与电流表刻度盘的多少A位置对应?此时,学生的思维活动进入理解应用阶段,会把电流表的刻度与指示的温度示数建立对应联系．最后,教师让某一名学生用手握紧热敏电阻,在真实的情境中,读出电流表的示数,让学生思考,此时,该学生的手心温度大约是多少℃?深度学习是基于理解的学习．理解性认知不仅可以在原有的知识基础增添新的要素,还可以帮助学习者具有不同情境中的灵活处理能力、推理及批判能力．[2]在上述真实的情境中,学生将已有的知识在新的问题情境中迁移应用,将促进学生学习能力的提高,高阶思维能力的发展,包括知识学习的批判理解、学习内容的有机整合、学习过程的建构反思、学习的迁移运用和问题解决、创造性地解决现实问题等．

3 关注评价反馈,提升高阶思维能力

图6

常态课堂教学,更多的时候,教师与学生分享的是学习结果,也是常态教学期望达成的.这有利于课堂学习行为的监控．但这并不能成为忽视教学过程中的评价反馈的理由．持续性评价反馈是检验学生是否达到深度学习的一种重要方式．关注评价反馈,能帮助教师改进学生的学习过程．当评价反馈关注学生的学习过程而非最终成果时,评价反馈就会极大地促进学生的深度学习．例如,课堂上学生对串联电路电流规律进行研究,如图6所示．学生用电流表分别测出如图中A、B、C、D 4处的电流大小,得出在串联电路中,电流处处相等的结论．教师引导学生互评:这个结论具有偶然性．那么为了进一步探究串联电路电流大小的关系,总结普遍规律,下一步的操作应该是什么?此时,学生就会把物理思想与物理方法进行迁移．从而提出“换用不同规格的灯泡,再次测量A、B、C、D 4处的电流”的建议．

然而,深度学习更要关注学生的高阶思维能力的提高,注重评价反馈在学生学习中的价值．上述问题的解决,对于9年级的学生,谈不上是创造性地解决问题．当然,我们还必须明确,深度学习也不是无限增加知识数量、学习难度更大学科知识的学习．[3]在常态教学实践中,有学生会提出,当闭合开关后,观察到灯泡L2比灯泡L1要亮一些,会不会在串联电路中,越靠近电源正极的灯泡越亮呢?类似这个想法的提出,问题并不难,但却表明学生在深度学习中．因为高阶思维是以创造性、开放性为主,又不游离于主题之外的．教师关注评价反馈,可以随机邀请几位学生对此进行点评,指出问题的价值和解决方案．

再例如,课堂教学中,用打气筒给自行车胎打气时,筒壁的温度会升高．对此,学生经过思考,主要有两种观点：(1) 打气时活塞压缩气体做功,气体内能增大,温度升高,发生热传递,使筒壁温度升高；(2) 活塞与筒壁摩擦生热,使筒壁内能增大,温度升高．究竟哪种原因是主要的,学生们的思维是怎样的呢?这就要求教师在深度学习理念的引领下,引导学生积极体验,持续关注评价反馈,尤其要鼓励学生学会反思总结与评价交流．

方案1.用打气筒向车胎内打气10次(每一个往复为1次)后,用手触摸筒壁,感觉温度变化情况．然后,打开车胎气门放掉适量空气,待筒壁温度降至室温时,向气筒内壁加少量润滑油,再向车胎内打气10次后,用手触摸筒壁,感觉温度变化情况．学生评价反馈:活塞与筒壁间的摩擦本来就不会太大,采取添加润滑油试图减小摩擦的做法不能达到实验的目的．

方案2.用打气筒向车胎内打气10次(每一个往复为1次)后,用手触摸筒壁,感觉温度变化情况．然后,从车胎上取下打气筒,待筒壁温度降至室温时,打气10次(导气管夹头露于空中) 后,用手触摸筒壁,感觉温度变化情况．评价反馈:如果这两种情形下气筒壁温度差不多,则说明活塞与筒壁摩擦生热,是筒壁温度升高的主要原因;如果第二次筒壁温度明显高于第一次筒壁温度,则说明活塞压缩气体做功是筒壁温度升高的主要原因．

关注评价反馈,让常态课堂实现学生高阶思维的能力提升,让深度学习的学习者,通过评价反馈,追求知识的理解并使已有的知识与特定教材的内容进行批判性互动,探寻知识的逻辑意义,形成积极的内在学习动机和以高阶思维为主要认知活动的持续性学习过程．

综上所述,深度学习理念下的常态课堂教学,符合新课标“发展学生核心素养”的理念．通过深度学习,让学生从碎片化学习到系统化学习;让课堂教学从重结果到关注过程;让思维活动从低阶到高阶．课堂教学活动实现学生学习物理从借鉴、传承到质疑、批判、创新．课堂定位从知识立意走向思维、能力立意,寻找思维激发、思维品质培养、高阶思维能力提升的途径与方法．深度学习的常态课堂,让学生在体验中感知,伸展思维的深刻;在交往中理解、发展思维的批判性;在探究中应用、舒展思维的灵活性,促进逻辑推理和知识建构．