“双新”背景下基于DELC的高中物理习题变式教学研究

摘 要：新课程新教材背景下的新高考对学生的学习提出了新的要求，重视学科核心素养的提升.文章根据深度学习理论，论述了基于DELC的高中物理习题变式教学对提升学生思维能力的可行性，结合具体的问题实践，对深度学习下的习题变式教学进行了探讨.

关键词：新课程；新教材；深度学习；变式教学

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2024）03-0063-03

新高考注重学科知识体系间的内在联系，物理考题中强调了数学知识的运用，要求学生能够综合运用跨学科融合知识，能够利用数学的语言符号、图像语言来表达物理问题的信息，能够融合学科知识而不是割裂式学习[1].本研究将把深度学习的理论，运用到习题变式教学中去，提高学生分析问题解决问题的能力，顺应新高考要求，帮助学生建立适应时代发展和社会需求的能力.

1 DELC理论

DELC（Deeper Learning Cycle）也称为深度学习环路，是经过预测、环境的营造、知识的获取、知识的深度加工、学习评价形成了深度学习.国外学者基于深度学习的研究早于20世纪50年代，布鲁姆在当时对认知层次的分类中已体现出学习有深浅之分[2].美国学者Marton.F，Saljo.R在《On qualitative difference in learning：Outcome and process》中正式提出了深度学习的概念[3].近几年国内学者关于深度学习的研究也越来越深入，随着研究的逐步深入，人们认为深度学习是源自于学生的学习兴趣及发展需求，在理解的基础上会采用多元的学习策略，自主地对知识进行深度加工同时建构个人知识体系，并能将此知识体系迁移到真实的情境中用于解决复杂问题的一种学习方式[4].研究者们提出的几种有代表性的深度学习模式.

2 基于DELC的高中物理习题变式教学

习题变式教学是指通过围绕一个问题展开的多种方法，或者是多种模型的变式设计，对题目从多个知识点、多个角度，多个方向进行变式处理，将知识进行纵向深入，横向发散，构建完整的系统.本研究中以多题归一、一题多问这两种具体的形式作为实例.

2.1 多题归一

多题归一是指多个题目采用的是同一个知识点，或者是同一个思想方法，此形式主要出现在新授知识点之后或是综合专题复习时的习题教学中.

学习目标：提高学生的总结归纳能力；

预评估：要求学生熟练掌握各知识点，并有较强的迁移能力或通过学习提升迁移能力；

学习加工处理方式：根据例题搜集同知识点或同思想方法的问题；

加工知识：找出题目的共性；

解决变式问题：解决小组其他同学搜集的问题；

评价方式：分析讲解问题.

原型问题：将物体以速度v0水平抛出，经过时间t，物体运动到A点，求：①物体在A点的速度；②物体在t时间内的位移.

本题是“平抛运动”这一节新课教学的课堂例题.

学生搜集的变式问题

（1）一个质量为2 kg的物体以10 m/s的初速度水平抛出，经过1 s后落地，求：（不计空气阻力，取g=10 m/s2）（1）落地瞬时速度;（2）抛出过程发生的位移;

（2）在2022年冬奥会期间，一名选手以30 m/s的速度从水平平台飞出，最终落地点与飞出点的高度差值为5 m.不计一切阻力，g取10 m/s2.选手飞过的水平距离为s，全程所用时间为t，则下列说法正确的是（）.

A．s＝20 m，t＝0.6 s

B．s＝16 m，t＝0.8 s

C．s＝20 m，t＝0.4 s D．s＝30 m，t＝1 s

（3）一架装载抗洪救灾物资的飞机，在距地面500 m的高处，以80 m/s的水平速度飞行．为了将救援物资准确地投到目的地，飞行员应在距目的地水平距离多远的地方投出物资？

题目看似容易，但对于思维能力较弱的同学来说，一节新课下来并不能够完全掌握平抛运动的研究思路（运动的合成与分解：水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动）.科学研究也表明：学生在学习新内容或者新技能时，基本上是需要经过多次的学习加工后，才能够掌握这些新的内容或新的技能，普通教学是通过反复的机械训练来达成这一目标，实际的思维技能没有得到很大的提升，这与新高考的要求不相一致.此次研究过程中，我们没有简单要求学生反复练习，而是要求学生搜集变式习题，在搜集变式问题之前，他们需要对本节内容深度加工，信息处理，归纳总结，把知识内化为自己所有，而后实现应用.同时，如在综合性问题中遇到困难时，他们也可以用相似的方法，找寻同类型问题，建构模型，解决问题.在多题归一的情境中采用深度学习，教师发挥了教学的主导作用，深度挖掘了学生的高阶思维，学生不仅学会了解题，更重要的是能够总结出此类型题目的特征，应该运用什么样的思想方法等.不难发现，这样的学习方式有利于增强学生学习物理的信心，有利于学生迁移能力的培养，有利于提升学生自主学习的能力，有利于提高学生分析问题解决问题的能力.

2.2 一题多问

一题多问是对同一个知识点不断延伸出的多级问题，变化角度，层层设问，环环相扣，由浅入深，横向拓展，引发学生从多角度进行思考.随着题目条件的改变，逐渐加入新的信息，增设问题的背景材料，要求学生有很强的综合运用能力，此种形式主要呈现在高三一轮复习教学中.

学习目标：提高学生的综合问题、分析问题的能力；

預评估：要求学生掌握知识点间的相互联系并有较强的综合运动能力或通过学习综合运用能力得到提升；

学习加工处理方式：完成已有题目并追加设问；

加工知识：找出知识点之间的连接；

解决变式问题：解决小组其他同学提出的问题；

评价方式：完成所有设问问题.

原型问题：

一种跑步机测速的原理如图1所示，跑步机底面固定间距L＝0.5 m的平行金属导轨．导轨间存在磁感应强度为B＝2×10-2T、方向垂直纸面向里的条形匀强磁场，导轨间所接电阻R＝2 Ω，橡胶带上等间距固定导体棒，每根导体棒的电阻r＝2 Ω，当前一根导体棒出磁场时，后一根导体棒恰好进入磁场，不计其他电阻．当施加一水平向右的拉力F，橡胶带匀速运动时电流表的示数I＝0.01 A，求：

（1）橡胶带运动的速度v；

（2）水平拉力F的大小；

（3）电路消耗的热功率.

学生追加设问：

（1）导体棒两端的电压大小；

（2）假设相邻两根导体棒的距离x=1 m，求第四根棒离开磁场时流经电阻R的电荷量；

（3）请你计算出导体棒克服安培力做功的功率P，并比较这两个功率的大小关系，简述原因.

这是一道电磁感应综合练习题，涉及受力分析、力的平衡、法拉第电磁感应定律、焦耳定律、功能关系、牛顿第二定律等多个知识点，综合性强.本题的原始3个问题难度中等，大部分学生在一轮复习结束后能够完整地解答出来，教学的目标远不止于解题，如何进一步深度学习提升学生的综合分析能力，在此，我们要求学生自己根据学习经验加设问题，在这个过程中允许学生查阅教辅资料，参考经验丰富的命题教师的出题思路.经过查阅资料小组讨论之后，学生给出了上述3个问题，仔细观察以上3条追加问题，不难发现学生已经开始将问题的难度稍作提升，并且完美地将高中物理所学的动力学、电磁感应问题综合在一起.在教师的引导下，学生能够自主思考、探索、研究，不局限于理解、掌握知识，而是凌驾于知识之上，灵活运用知识.整个学习过程，学生的思维梯度逐步提高，不仅限于知识点的死记硬背，机械刷题，而是真正实现了知识内化、实践应用.学生通过这样的深度学习，不仅解决了解题问题，物理关键能力同时达到了提升，教师也达成了物理学科核心素养的培养目标.

在难度较大的综合问题中采用一题多问式深度学习，能够将复杂问题简单化，有助于学生自行理清解题思路，有利于提高学生的思维能力、克服对难题畏惧的情绪、获取学习的主动权和建立学习的信心.

3 结束语

新课程新教材下的高考對学生的物理学习能力和物理思维能力提出了较高的要求，要求学生真正理解学科知识内涵，而不是对解题技巧和解题规律的机械记忆.深度学习要求学习者能以深度理解为起点，以解决问题为目标，主动地、批判性地整合知识.基于深度学习的高中物理习题变式教学有帮助学生增强深度学习的动机，整个教学方式变得更加灵活多变，不拘泥于特定的方式方法，遇到不同的问题，整个教学过程有的放矢.教学的评价方式不是唯一的，在不同的情境中采用不同的评价方法，旨在提高学生自主学习的能力，激发其学习物理的兴趣，培养其创造性思维，乐于探索自然的精神，促进学生的全面发展.

参考文献：

［1］ 中国高考报告学术委员会.高考评价体系解读［M］.北京，现代教育出版社，2023.

[2] （美）安德森.布卢姆教育目标分类学[M].北京：外语教学与研究出版社，2009：78-80.

[3] Marton，F，Saljo，R. On qualitative difference in learning：Outcome and process[J].British Journal of Educational Psychology，1976（46）：4-11.

[4] 李维，黄致新.基于DELC的中学物理智慧课堂的构建与实践[J].中学物理教与学，2021（12）：9-13.

［责任编辑：李 璟］

收稿日期：2023-10-25

作者简介：钱霞，从事中学物理教学研究.