基于问题导向视域下物理深度学习的思考与实践

徐杰

摘 要：问题导向教学法是实践构建主义认识论的重要方法之一，对于激发学生学习兴趣、培养学生主动学习能力有重要意义.而深度学习是学习者以高阶思维发展和实际问题的解决为目标.本文将问题导向的教学法应用到物理教学中，把学生的错误前概念显现化，把抽象的知识情境化， 把核心的概念模型化，把共性的问题归类化，逐步完善学生的知识体系，达到深度学习的目的，最终提升学生的物理核心素养.

关键词：问题导向;深度学习;自主建构;核心素养

文章编号：1008-4134（2020）12-0009中图分类号：G6337文献标识码：B

随着学科核心素养的发布，基础教育迎来新一轮改革，“核心素养”是对三维课程目标的深化和发展，实现教师从教书到育人的重大转变.以问题为导向就是以解决问题为线索，让学生寻找解决问题的途径，在解决问题的过程中产生新的问题，再解决新的问题.并且将问题的设计建立在知识的增长点上，将知识的建构蕴藏在問题的解决过程中.深度学习是一种基于理解的学习，是指学习者以高阶思维发展和实际问题的解决为目标，以整合的知识为内容，积极主动地、批判性地学习新的知识和思想，并将它们融入原有的认知结构中，且能将已有的知识迁移到新的情境中的一种学习[1].以问题为导向的深度学习能改变学生被动消极的学习方式，让学生带着问题去探究，让每一位学生都经历科学探究的过程，让他们主动参与知识的建构，在掌握知识的同时，培养学生的科学探究能力，发展科学思维，形成严肃认真的科学态度和科学精神，促进物理核心素养的达成，为学生的终身发展奠基.下面就以苏科版“照相机与眼球 视力的矫正”教学为例，探讨如何运用问题导向进行深度学习.

1 创新教材使用，优化课堂设计

传统的教学往往采用教材已有的顺序实施教学，但是深度教学要求教者根据实际情况创造性地使用教材，实际上，教材只是为了教学能够达到课程标准所提供的教学内容参考，所以，现行的教材版本有很多，同时教材内容的编写以符合学科逻辑为基准但不一定符合学习逻辑，什么是学科逻辑与学习逻辑呢？学科逻辑是指学科知识及知识间的联系与组织方式，具有客观性，主要揭示学科的结论与规律.学习逻辑更注重学习结果的获得过程，具有主观性，需要按照学生易懂易会的方式来完成学科知识的建构过程[2].因此，创新教材，根据课堂的实际需要优化教学内容才能促进学生深度学习.在苏科版“照相机与眼球 视力的矫正”一节的教学过程中，由于现有的照相机与原来的照相机在设计及功能上已有较大的不同，学生所看到的照相机与原有简单照相机差别很大，从生活走向物理已经失去了应有基础，所以，可以在学习了眼睛及视力的矫正之后再由学生自主去探究照相机的核心原理.同时对于眼睛的结构，学生在生物课已经进行了相关的认知，具有一定的认知经验，如图1、2所示.因此，本节课在教材的顺序上笔者做了一定的改变，先由眼睛的结构引入，然后再用类比的手法解决照相机的问题，在尊重教材的同时将教材优化、深化、提升，这符合新课程理念，创造性地使用教材，用教材教而不是教教材.

2 创设问题情境，生成认知冲突

古希腊哲人普罗塔戈有句名言：“大脑不是一个要被填满的容器，而是一个需要被点燃的火把”.而“问题”就是点燃学生思维的火种.一个真实有意义的情境，一个激发学生思维冲突的问题，就能点燃学生思维，为整节课的学习打下良好的基础.本节课笔者以两位学生观察视力表引入，其中一位学生眼睛不近视，而另外一位眼睛近视，近视的学生将眼镜拿去无法看清远处的视力表，不近视的学生可以清晰地看到视力表，由于学生具有一定的生活经验，所以对这样的结果没有太多的惊奇，紧接着教师提问：如果让不近视的同学带上眼镜去看视力表会怎样呢？很多同学认为可能更清晰，可让不近视的同学戴上近视眼镜后发现原本较为清楚的视力表反而变得模糊了，这让学生的认知产生冲突.亚里士多德也说过“思维是从惊讶和问题开始的”，当实验结果与学生的前认知产生冲突后，学生的思维火花被点燃，学生开始思索原因，这相当于给了学生明确的任务，解决为什么近视眼的同学看不清远处的视力表？为什么不近视的同学戴上近视眼镜后反而看不清视力表？而这个任务是在真实情境中所产生的，激发了学生的学习动机，而内在的学习动机是深度学习的重要前提，学生在解决问题、努力寻找答案的过程中深度学习就会自然发生.

3 联系原有知识，促进新知建构

美国犹他州州立大学教授戴维·梅里尔（M.D.Merrill）认为：“学习者是从自己的经验中建构自己意义的人”.“照相机与眼球 视力的矫正”这一节是前面所学凸透镜成像规律的实际应用，这需要教师调动学生原有认知，并在此基础上促进新知的建构，为此笔者先出示一个同学们生物课上学习过的眼睛模型，并设计如下问题：

（1）眼睛哪一部分最重要？（并不否认都重要）

（2）如果将眼睛的次要部分去掉并在模型下添加光具座（如图3所示），你想到什么？

（3）如果像没有落到视网膜上可能是谁出现问题？

（4）晶状体变厚或变薄像会落到哪里？

设计意图：（1）调动原有生物课上对眼睛的认知，调动的原有认知不一定是物理知识，也可以是学生已有经验，这些经验既包括各类书本知识也包括各种生活经验等.同时利用抓住矛盾的主要方面等辩证手法，为学生的深度学习做好思维的进阶准备.（2）类比联系原来所学的凸透镜成像规律相关实验，让学生与原有掌握的物理知识联系起来共建新知.（3）抓住问题的核心，究竟是谁出现问题导致像无法落在视网膜上，从而确立主要研究对象.（4）从凸透镜成像规律实验光屏上得不到清晰像的现象，到视网膜上无法获得清晰像引起认知冲突，对比两者的不同，一个主要是由光屏位置不对引起的，而另一个是由晶状体无法调节引起的，从而将问题集中在晶状体的厚、薄上，激起学生探究的欲望，继续探寻晶状体的厚、薄会引起像落在何处，为近视眼的产生原因及视力的矫正打下伏笔.在探究晶状体的厚、薄对所成像的位置影响时，如果有条件可以用自制水透镜来进行分组实验，也可以用不同厚度的同材料凸透镜来演示，如图4、5所示.其实质都是基于对光线的折射程度不同，这也是近视、远视产生的真实原因，这需要通过问题以及实验的直观感受实现学生新知的自主建构.

4 类比归纳总结，建构物理模型

物理模型是对实际问题或实际情境的抽象与概括.影响实际问题的因素往往会很多，要彻底搞清问题的机制与原理比较困难.在科学研究或者建模的过程中，总是暂时不考虑一些影响较小的次要因素而只考虑其中的主要影响因素， 揭示问题的主要规律， 这就是用抽象与概括的方法来解决问题.抽象与概括的哲学思想是抓住主要因素忽略次要因素， 突出主要矛盾忽略次要矛盾.当然， 问题研究的关键也在于搞清哪些因素可以忽略， 而哪些因素必须是重点考虑的[3].笔者在让学生讨论眼睛的哪些部分重要时就是基于物理模型的建构思想，将眼睛的次要部分忽略留下最为核心的晶状体和视网膜，同时类比前面所学的凸透镜成像规律实验的凸透镜和光屏，通过类比建模让深度学习悄然发生.

同时物理模型是人们对物理问题分析研究后建立起來的， 是对物理问题的假设或理论解释.一类事物如果具有同类性质， 表现的物理本质是相同的或相似的，就需要我们寻求一种模型来表达这类事物的本质特性.如果模型能够准确地表达事物的本质特征， 那么， 当我们遇到新的类似问题时， 就可以用这种模型很容易地理解、解释或解决问题.笔者在学生完成对近视眼的成因及其矫正探究后，让学生用类似的方法自主探究远视眼及其矫正，并通过自制的模型让学生来演示两者的不同.如图6、7所示.学生在研究了近视眼及其矫正后已经知道了近视的真实原因，逐步建立了相应的物理模型，然后通过对远视眼的探究，将建立的模型进行实际的应用，加深了模型的理解和完善，有效促进了深度学习，为在不同情境中解决实际问题提供了模板，从而能真正实现知识的内化和迁移.

5 联系生活实际，促进知识迁移

深度学习是相对于机械记忆、简单模仿的浅层学习提出的，其标志特征是高阶思维，包括迁移应用、评价创造等.对于凸透镜成像规律如果仅仅是死记硬背而没有迁移应用，很显然不能称为深度学习，照相机是生活中与成像规律最为接近的应用，通过自制的照相机让学生自主了解照相机的主要结构，如图8所示.通过自主探究让学生掌握如何让远近不同的物体能在光屏上成清晰的像，通过对比眼睛成像的调节，让学生自主归纳出两者调节的异同，从而实现知识的迁移和内化，真正实现从物理回到社会，加深对成像规律的理解，笔者在教学时还让同学们对简单照相机进行评价，并且提出如果你想让照相机的拍照功能更强大、拍照更方便，你有哪些改进措施或有哪些创新之处？让同学们说出自己的想法，真正实现深度学习.

6 反思课堂教学，深化教学理念

问题导向对于深度学习的意义：设计具有挑战性、启智性的问题或问题链对深度学习极其重要，诚如郭华教授所说：“深度学习是指学生在教师的引导下，围绕具有挑战性的问题，高投入、深切体验、高阶认知的有意义的学习.”[4]可见，问题的设计是深度学习的关键，也是决定课堂品质的关键.所以，设计的问题既要有一定的深度又要落在学生的最近发展区，所谓“深度学习”不是“难度学习”.“难度”是针对学习者的接受能力而言，不同的学习者对同一学习内容的感知存在差异[5].而“深度”则对立于“浅表”，是基于同一水平的学习内容深入挖掘其背后蕴藏的隐形价值，本节课通过对眼睛及照相机的探究，深化了凸透镜成像规律的理解，揭示了其背后所暗含的科学方法和科学思维，通过在科学探究过程中的思辨，形成的严谨的科学态度和科学精神更是价值所在，唯有在深度教学道路上不断地去探索去追求，才能化教书为育人，才能全面提升学生的核心素养，为学生的终身发展奠定基础.

总之，利用问题导向和课堂教学的一系列优化，能够通过情境统领整个教学内容激发学生兴趣，通过将核心知识问题化进阶学生思维，通过将碎片化的知识归类整合促进学生新知生长，逐步由浅表学习向深度学习发展，最终提升学生关键能力和必备品格.爱因斯坦曾说过“教育无非是将一切已学过的东西都遗忘后所剩下来的东西”，而深度学习就是让学生把“剩下来的东西”丰富起来的关键所在.

参考文献：

[1]于雅楠，高嵩，于秀云.问题驱动理念下阿基米德原理教学设计[J].物理通报，2019（03）：55-61.

[2]蔡铁权，梅尹.模型、建模与物理教学[J].物理教学，2013，35（08）：4-10.

[3]曹宝龙.物理模型的建构与教学建议[J].物理教学探讨，2016，34（05）：1-5.

[4]蔡丽.丰富学生经验 优化“浮力”教学——指向“深度学习”的教学片段的评析[J].中学物理，2020，38（04）：10-13.

[5]徐善勇，孙福如.分析物理实验异常现象 促进学生深度学习[J].中学物理，2020，38（03）：7-9.

[6]肖永琴.促进深度学习的初中物理实践作业设计[J].教学与管理，2020（07）：49-51.

[7]李允和.基于“深度学习”的物理复习教学[J].物理教师，2020，41（01）：89-91.

（收稿日期：2020-03-03）