基于深度学习的多版本教材融合教学——以“滑动变阻器”教学为例

(福建省厦门市海沧区东孚中学，福建 厦门 361000)

深度学习由美国学者于1976年首次提出，各国学者对此进行了深入研究，近年来国内对深度学习的研究成果呈现井喷之势。郭华教授指出：深度学习强调学生的学习投入状态和内容的挑战性以及教师的引导作用。安富海教授认为：深度学习强调内容整合，着意建构反思，注重批判理解，重视迁移运用。深度学习是一种基于理解的学习，与基于碎片化记忆的浅层学习相对立，涉及学习的投入程度、认知体验和思维程度等方面，是提升学生的核心素养的有效方式。深度学习是基于兴趣的投入式学习，是深入学科本质的理解性学习，是跨越学科界限的融合性学习，是基于核心素养的发展性学习。

滑动变阻器是中学电学的一个重要器件，但因其结构的复杂性和连接的多样性，初中生在初学时存在学习困难。分析比较不同版本教材的内容结构和编排特点，可以更好地融合各自优点，设计教学路径，从而促进学生对滑动变阻器的深度学习。由于国内教材版本众多，本文仅选取目前使用较广的6个版本教材(人教版、苏科版、沪科版、沪粤版、北师大版、教科版)进行研究、整合。

1 各版本教材对比分析

1.1 滑动变阻器所处的章节比较

滑动变阻器在6版本教材中所处的章节、课题名称见表1。

由表1可以看出，6个版本教材中滑动变阻器均是九年级的内容，其中人教版、苏科版、北师大版教材将变阻器单独作为一节，而沪科版、沪粤版、教科版教材则将变阻器融合在“电阻”一节中。

表1

滑动变阻器对电学的学习至关重要，有许多电路会用到滑动变阻器。滑动变阻器结构复杂、使用灵活，学生对滑动变阻器的理解往往有一定的困难，因此有必要专门用一个课时让学生深度学习滑动变阻器。

1.2 内容路径的对比和分析

6个版本教材关于滑动变阻器的呈现路径见表2。

表2

由表2可以看出，6个版本中“滑动变阻器”的呈现路径大致可以分为两类：直接介绍和由“铅笔芯改变灯泡的亮度”引入，沪科版、北师大版和沪粤版教材采用的是前者，人教版、苏科版和教科版教材采用的是后者。两种路径各有优点，从促进学生深度学习的角度来看，直接介绍更多的是将知识机械组合，由“铅笔芯改变灯泡的亮度”引入的路径不仅有利于激发学生的兴趣，更是从本源上让学生感受到引入滑动变阻器的必要性，促进学生理解滑动变阻器的本质。

1.3 滑动变阻器介绍的对比和分析

对于滑动变阻器的介绍，只有沪粤版教材采用大图详细呈现滑动变阻器的具体结构，并用文字和箭头标注了各个部分的名称。其他5个版本教材均采用图文分离的形式，即通过文字介绍，配以实物小插图，图中未用文字和箭头标注各个部分的名称。对于滑动变阻器的铭牌，只有北师大版、沪粤版、教科版教材有所介绍，其他3个版本教材均未介绍。

滑动变阻器的结构采用大图解析和文字标注的方式更直观，更利于学生认识和理解。铭牌作为滑动变阻器重要的一部分，呈现的是滑动变阻器的参数，拿到一个滑动变阻器最先了解的应当是铭牌，因此需要重点介绍。

1.4 滑动变阻器练习使用的对比和分析

6个版本教材中“滑动变阻器”的练习使用的比较见表3。

由表3可以看出，对于滑动变阻器的使用，除沪科版教材外，其他5个版本教材均有涉及，但其详细程度和侧重点有所不同。北师大版、沪粤版、教科版教材是运用滑动变阻器改变灯泡亮度或小电机转速，让学生体验滑动变阻器可以影响电路；苏科版教材则是通过表格比较详细地介绍滑动变阻器的具体接法和滑片移动方向对电路的影响；人教版教材除了运用滑动变阻器改变小灯泡的亮度外，还用其改变定值电阻两端的电压。

人教版教材用滑动变阻器接入电路中改变定值电阻两端的电压的设计比较合理，因为在后续“电流与电压、电阻的关系”的学习中，设计实验时就会用到滑动变阻器，用其改变定值电阻两端的电压或控制定值电阻两端的电压不变。若此时没有让学生体验“滑动变阻器可以改变定值电阻两端的电压”，不利于学生接下来对“电流与电压、电阻的关系”一节的深度学习。

2 指向深度学习的“滑动变阻器”教学设计

2.1 创设活动，循序渐进，从本源上认识滑动变阻器的作用和结构

在课堂教学的开始阶段，创设“用铅笔芯改变灯泡的亮度”的活动(图1)，让学生通过活动体验接入电路中的电阻丝长度不同，对电流的阻碍效果也不同。

图1

在实际操作中，学生会发现：用铅笔芯不仅操作不方便，而且灯泡的亮度变化范围很小。进而提出问题：如何做出改变，才能使灯泡亮度变化的范围更大？经过分析后发现，增大电阻丝的长度是最可靠的办法，但电阻丝如果太长就很难操作。学生经思考提出解决方案：可以把电阻丝绕在塑料圆筒上，为了绕更多圈，电阻丝应当紧密缠绕。那么应当选裸露的金属丝还是包有绝缘层的金属丝？这时，教师拿出裸露的金属丝和有绝缘层的导线绕在绝缘PVC管上，让学生观察并对比。对于有绝缘层的导线，怎样才能使电流通过滑片流出呢？现场请学生用刀刮去导线表面的绝缘层，直至露出金属部分(图2)。

图2

通过用铅笔芯改变灯泡亮度，经过延长、绕圈、刮绝缘层等步骤，学生不仅深度理解了引入滑动变阻器的本源，还循序渐进地建构了滑动变阻器的结构。在这个过程中，学生实现了从浅表学习向深度学习的跨越，正如教育家苏霍姆林斯基所说的：“人的内心里有一种根深蒂固的需要——总想感到自己是发现者、研究者、探寻者。”学生变成了探索者和发现者。

2.2 大图解析，直观呈现滑动变阻器的构造

在一步步了解并建构了滑动变阻器的结构后，教师给学生分发实验室中的滑动变阻器，让学生观察自己手中滑动变阻器的铭牌，理解其含义。图3为滑动变阻器的各部分结构，教师在讲解的过程中，可以让学生观察滑动变阻器结构图，研究自己手中的滑动变阻器，从而深度理解滑动变阻器的结构。

图3

通过识别铭牌，可以促进学生对滑动变阻器的认识；采用大图解析和亲自观察的方式，可以促进学生对滑动变阻器结构的深度理解。

2.3 动手操作，体验滑动变阻器的不同接法及对电路的影响

在深入了解滑动变阻器的结构后，教师让学生将滑动变阻器和小灯泡、电流表一起串联在电路中，体验不同的接法中滑片移动对电路的影响，将结果记录在表4中。

表4

通过亲自动手实验，学生可以感受和体验滑动变阻器不同接法及滑片移动方向对电路的影响，促进学生深度理解滑动变阻器。

2.4 拓展延伸，用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压

在详细了解滑动变阻器对电路中电流的影响后，设计如图4所示的串联电路，让学生认识到：运用滑动变阻器还可以改变定值电阻两端的电压。先保持定值电阻的阻值不变，让学生通过滑动变阻器改变定值电阻两端的电压，使其增大或减小；接着改变定值电阻的阻值，用滑动变阻器调节，使定值电阻两端的电压始终为一个固定值。

图4

通过拓展实验，学生认识到：利用滑动变阻器既可以改变定值电阻两端的电压，也可以控制定值电阻两端的电压不变，促进了学生对滑动变阻器应用的深度学习，也为学生接下来学习“电流与电压、电阻的关系”打下了基础。

3 结语

在教学中教师应当促进学生进行深度学习，使其建构良好的知识结构和物理观念，提升物理学科核心素养。各版教材都有其个性化的内容路径和逻辑结构，有优点也有不足。教师若仅限于单一教材，不利于学生的深度学习。因此，教师要充分利用各版本教材，深入进行分析和研究，扩宽自己的教学设计思路，结合实际情况进行重组和取舍，敢于创新，设计更加科学的内容呈现路径，促进学生的深度学习，提升学生的核心素养。