基于“深度學(xué)習(xí)”的物理復(fù)習(xí)教學(xué)

李允和

(浙江省臺(tái)州中學(xué),浙江 臨海 317000)

隨著我國(guó)新一輪課改的推進(jìn),中學(xué)教學(xué)聚焦于學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展,在此背景下,“深度學(xué)習(xí)”得到普遍關(guān)注和推行. 所謂“深度學(xué)習(xí)”是相對(duì)于“淺層學(xué)習(xí)”而提出的一種基于理解的學(xué)習(xí),學(xué)生在教師引導(dǎo)下積極主動(dòng)地、批判性地學(xué)習(xí)新的知識(shí)和思想,將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中,并能遷移到新的情境中解決問題. “深度學(xué)習(xí)”突出了學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài),構(gòu)建完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu),提高問題解決的思維能力.

高三物理復(fù)習(xí)課需要通過“深度學(xué)習(xí)”有效實(shí)現(xiàn)復(fù)習(xí)課的目標(biāo)和功能. 從認(rèn)知角度看,完成新授課后學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)基本上是“點(diǎn)狀散存”狀態(tài),知識(shí)點(diǎn)之間的層級(jí)關(guān)系往往沒有理清,知識(shí)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平不高,從而影響學(xué)生解決實(shí)際綜合問題時(shí)知識(shí)提取的能力. 從學(xué)習(xí)狀態(tài)看,由于一些教師對(duì)復(fù)習(xí)課教學(xué)的目標(biāo)認(rèn)識(shí)不到位,停留在回顧知識(shí)和強(qiáng)化物理解題方法運(yùn)用的淺層認(rèn)識(shí)上,復(fù)習(xí)教學(xué)方式單一,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)高三物理學(xué)習(xí)興趣減弱. 因此,復(fù)習(xí)教學(xué)需要在新課教學(xué)基礎(chǔ)上再深入一層,激發(fā)學(xué)生的思維,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,進(jìn)一步完善認(rèn)知結(jié)構(gòu),從而提高問題解決的能力,提升學(xué)生的核心素養(yǎng).

1 編制知識(shí)框圖,促進(jìn)知識(shí)點(diǎn)間的深度關(guān)聯(lián)

零碎與分散的物理知識(shí),對(duì)學(xué)生構(gòu)建物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)是單薄的. 物理知識(shí)的組織程度低,會(huì)限制學(xué)生在問題解決中有效提取或檢索與問題相關(guān)的知識(shí),導(dǎo)致不能激活或不能有效使用已激活的物理知識(shí). 因此,通過深度學(xué)習(xí),要將散存的知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來形成層級(jí)結(jié)構(gòu)的知識(shí),提高學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)的關(guān)聯(lián)度. 引導(dǎo)學(xué)生編制知識(shí)框圖是一種行之有效的復(fù)習(xí)教學(xué)策略. 知識(shí)框圖屬于可視化工具,它運(yùn)用圖像、連線、關(guān)鍵詞等把知識(shí)以圖式的形式呈現(xiàn),促使知識(shí)可視化,把抽象的知識(shí)變成形象的網(wǎng)絡(luò)圖,直接刺激學(xué)生的感官,有助于學(xué)生建立良好的知識(shí)結(jié)構(gòu).

例如,在“電場(chǎng)”的復(fù)習(xí)課教學(xué)中,整章內(nèi)容涉及到的物理概念、公式比較多,對(duì)學(xué)生又比較抽象. 學(xué)生學(xué)完后常常感到知識(shí)非常混亂,很難把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系,這樣會(huì)嚴(yán)重阻礙學(xué)生解決問題時(shí)知識(shí)的提取和思路的構(gòu)建. 為此,可以運(yùn)用如圖1所示的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行復(fù)習(xí)教學(xué). 此圖可以較好地幫助學(xué)生理清電場(chǎng)知識(shí)間的邏輯關(guān)系、深化對(duì)電場(chǎng)概念的認(rèn)識(shí)、構(gòu)建有機(jī)的電場(chǎng)知識(shí)體系.

圖1 電場(chǎng)的知識(shí)框圖

2 理清易混知識(shí),促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)的深度理解

圖2 線圈進(jìn)入磁場(chǎng)

為了促進(jìn)學(xué)生對(duì)易混知識(shí)的深度理解,教師可以創(chuàng)設(shè)問題,暴露學(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)知過程,引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,然后糾正錯(cuò)誤.例如,電磁感應(yīng)問題求解中電流的平均值和有效值經(jīng)常出現(xiàn)混用.題:如圖2所示,質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的單匝正方形線圈,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上邊界處靜止釋放,經(jīng)過時(shí)間t,線圈完全進(jìn)入磁場(chǎng),此時(shí)速度為v,求線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱. 一些學(xué)生能想到根據(jù)動(dòng)能定理求解,而另一些學(xué)生想到先求出線圈進(jìn)入過程通過的電荷量,然后求出平均電流,最后根據(jù)焦耳定律求出焦耳熱. 第二種求解方法就是混用了電流的平均值和有效值. 學(xué)生雖然在學(xué)習(xí)交流電時(shí)知道了平均值和有效值的區(qū)別,知道求解熱量不能用平均值,但在具體解決問題時(shí)仍會(huì)犯錯(cuò),這說明學(xué)生對(duì)平均值和有效值的理解還不夠深入,停留在表層的記憶上. 以上題目故意給出時(shí)間t,讓學(xué)生陷入“坑”中,然后引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)上分析平均值和有效值的本質(zhì)區(qū)別,讓學(xué)生獲得深層次的理解.

3 關(guān)注真實(shí)問題,激發(fā)思維的深度參與

西方學(xué)者德加默說“提問得好即教得好”,復(fù)習(xí)教學(xué)也不例外,有效的問題能激發(fā)學(xué)生的深度思維,而淺層的問題只是引導(dǎo)學(xué)生回憶所學(xué)知識(shí)和方法. 怎樣的問題能有效激發(fā)學(xué)生的思維呢?筆者認(rèn)為是學(xué)生頭腦中的真實(shí)問題. 學(xué)生頭腦中的真實(shí)問題,是指學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的困惑或錯(cuò)誤的理解,它需要調(diào)動(dòng)學(xué)生的批判性思維去解決,引發(fā)的是深度學(xué)習(xí). 而只需要回憶已有的知識(shí)或者只需要用已有的知識(shí)和熟悉的方法就能順利得到答案的問題,并不是學(xué)生的真實(shí)問題.

4 聯(lián)系實(shí)際問題,促進(jìn)思維的深度發(fā)展

情境認(rèn)知理論認(rèn)為,基于現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)情境是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的基本條件,任何脫離特定情境或場(chǎng)合的知識(shí)都是毫無意義的. 因此,復(fù)習(xí)教學(xué)中的問題設(shè)計(jì)應(yīng)與日常生活現(xiàn)象、科學(xué)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)探究或者重大科技活動(dòng)等緊密相聯(lián)系. 學(xué)生在解決實(shí)際情境的真實(shí)問題時(shí),首先要進(jìn)行問題表征,將實(shí)際問題表征為物理問題,然后建立物理模型進(jìn)行數(shù)學(xué)表征,最后使得問題得到解決. 聯(lián)系實(shí)際的真實(shí)問題往往信息龐雜,學(xué)生在表征問題時(shí)會(huì)經(jīng)歷信息的提取、分析、綜合、判斷等高階思維過程,引發(fā)的是深度學(xué)習(xí). 近些年高考命題中聯(lián)系實(shí)際問題越來越多,但從考試結(jié)果反饋來看,很多學(xué)生難以從實(shí)際情景題中排除干擾信息正確地將實(shí)際問題表征為物理問題,從而不清楚該調(diào)用什么知識(shí)或模型解決問題. 究其原因,平時(shí)復(fù)習(xí)教學(xué)中教師呈現(xiàn)給學(xué)生的問題常常是經(jīng)過簡(jiǎn)化和抽象的物理問題,是從問題解決的中間環(huán)節(jié)開始教學(xué)的,學(xué)生收獲的只是嫻熟的解題方法和技巧.

圖3 實(shí)物圖

將實(shí)際情境的真實(shí)問題表征為物理問題,學(xué)生需要進(jìn)行高階的思維活動(dòng)對(duì)問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化. 例如,法拉第圓筒發(fā)電機(jī)的實(shí)物圖如圖3所示,直接分析發(fā)電機(jī)的原理會(huì)比較復(fù)雜,可以抓住實(shí)物圖呈現(xiàn)的主要結(jié)構(gòu)(馬蹄形磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng),圓盤),將其轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)示意圖4. 圓盤處在馬蹄形磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,故把馬蹄形磁鐵用磁感線來代表,可看出發(fā)電的本質(zhì)應(yīng)該是圓盤上的每根半徑相當(dāng)于導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中做切割磁感線,等效于電源,對(duì)外供電. 但這幅立體圖的角度還不夠清晰,可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成平面圖——側(cè)視圖5.

5 關(guān)注情感驅(qū)動(dòng),促進(jìn)學(xué)生的深度投入

物理復(fù)習(xí)課上學(xué)生如果沒有新知識(shí)的獲得感或者沒有進(jìn)步、成功的體驗(yàn),學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣就會(huì)下降. 當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和參與度下降時(shí),深度學(xué)習(xí)就難以進(jìn)行,素養(yǎng)的進(jìn)一步發(fā)展就會(huì)落空. 因此,教師在復(fù)習(xí)教學(xué)中要關(guān)注學(xué)生情感的驅(qū)動(dòng),提高學(xué)生的參與度.

積極應(yīng)對(duì)課堂生成就是對(duì)學(xué)生的一種關(guān)注和激勵(lì). 復(fù)習(xí)課上,學(xué)生有了新課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),對(duì)問題解決往往有自己的很多想法,學(xué)生的想法是一種重要的教學(xué)資源,教師不要為了趕進(jìn)度而剝奪學(xué)生發(fā)表見解的機(jī)會(huì),或者對(duì)學(xué)生出現(xiàn)“意外”的想法置之不理,否則學(xué)生不但得不到問題的解決,而且情感上也會(huì)失落,要么感覺自己得不到教師的關(guān)注,要么感覺自己的回答太幼稚,自信心受挫了. 筆者在教學(xué)實(shí)踐中親歷過很多這樣的教學(xué)案例,例如在一次試卷講評(píng)課上響起了學(xué)生的掌聲.

圖6

題.如圖6所示,玻璃杯底壓著一張紙放在桌面上,紙的質(zhì)量可忽略不計(jì)的. 將紙帶以某一速度v從杯底勻速抽出,玻璃杯移動(dòng)一段較小的位移x就停在桌面上. 每次勻速抽紙時(shí),保持杯子、紙和桌面的初始相對(duì)位置相同,則

(A) 杯中盛砂子越少,杯子的位移x越大.

(B) 杯中盛砂子越多,杯子的位移x越大.

(C) 若紙以速度2v從杯底勻速抽出, 杯子的位移比x小.

(D) 若紙以速度2v從杯底勻速抽出, 杯子的位移比x大.

本題(C)、(D)選項(xiàng)涉及杯子加速時(shí)間跟紙勻速速度關(guān)系的分析,筆者預(yù)設(shè)本題采用演示實(shí)驗(yàn)結(jié)合極限方法解決,避開數(shù)學(xué)的繁雜推理. 但在課堂上一學(xué)生卻說“數(shù)學(xué)推出答案不同”,這時(shí)筆者就按下繼續(xù)講解其他題的沖動(dòng),讓該學(xué)生上臺(tái)展示他的數(shù)學(xué)推理,他想到了以下應(yīng)用數(shù)學(xué)函數(shù)圖像的解決方法:

設(shè)杯子開始時(shí)離紙左端距離為Δx,杯子加速度為a,則

圖7

得到圖像如圖7所示. 從圖像與t軸交點(diǎn)得出了紙速度越大,抽出時(shí)間越長(zhǎng)的結(jié)論,與演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)論相反.

圖8

筆者意識(shí)到用圖像法解決這個(gè)問題很有創(chuàng)意,值得深入探討,于是鼓勵(lì)學(xué)生尋找其推理中存在的問題. 不久,另一個(gè)學(xué)生說他出錯(cuò)了,主動(dòng)上臺(tái)板演,順著以上思路,發(fā)現(xiàn)圖像應(yīng)如圖8所示.

通過圖像與t軸交點(diǎn)得出了紙速度越大,抽出時(shí)間越短的結(jié)論,與演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)論一致. 這時(shí)響起了全班學(xué)生的掌聲. 筆者看到第一次上臺(tái)的學(xué)生有點(diǎn)迥樣,就說“用數(shù)學(xué)解決物理問題正是高考要求的一項(xiàng)能力,而實(shí)現(xiàn)數(shù)形意三結(jié)合是用數(shù)學(xué)解決物理的最高境界,今天誰給了我們這個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)”,這時(shí)全班又響起了掌聲送給開頭提問的學(xué)生. 正是教師積極應(yīng)對(duì)課堂生成成就了課堂的精彩,促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)的發(fā)生.