基于多維體驗促進深度學習的教學實踐*
——“生活中的圓周運動”展示課回眸

任虎虎

(江蘇省太倉高級中學 江蘇 蘇州 215411)

2019年6月發布的《關于新時代推進普通高中育人方式變革的指導意見》明確指出要積極探索體驗式課堂教學，說明基于體驗的教學將成為未來教學改革的一個重要方面．

1 什么是體驗和深度學習

1.1 體驗的內涵

體驗是人對某事或某物的一種融入式的感受與領悟．它強調主體經過親身經歷而形成對事物獨特的、具有個體意義的經歷、情感和體會．體驗包含3個層次的內容：首先是“以身體之”，強調學習者的親歷性，沒有身體的參與很難產生體驗；其次是“以情感之”，強調情感上的激蕩，要引發學習者內心情感的變化；再次是“以心驗之”，強調學習者的內心感受與體會，有助于形成信念[1]．

1.2 深度學習的內涵

深度學習是對學習狀態的質性描述，以高階思維、思維品質為目標，以深度理解為基礎，以整合的知識為內容[2]，經過還原與下沉、體驗與探究、反思與上浮3個環節，讓學生全身心參與知識的發生與發展過程，并批判性地吸收和利用所學知識與方法解決真問題的意義性學習[3]．

2 為什么體驗能促進物理深度學習

2.1 知識的產生源于體驗

知識本身的產生與人的體驗密切相關，沒有體驗就沒有知識，例如哥白尼的日心說和牛頓的萬有引力猜想等，都是出于對已有知識的質疑和批判，這種質疑與批判本身就是科學家一種獨特的個人體驗．基于教學重演律，學生學習知識的過程本身就是重演科學家研究的關鍵步驟，也就是經歷關鍵的體驗環節，深刻理解知識的產生背景和發展過程[4]．

2.2 思維的進階源于體驗

物理學科是培養學生高級思維和思維品質肥沃的土壤，有時學生對于一些綜合性問題很難理解，說明思維深度還不夠，此時最好的方式就是通過體驗和探究，促進自主建構，幫助學生實現思維的突破，也就是在學生思維進階的關鍵點進行體驗．

2.3 意義的獲得源于體驗

如何將公共知識轉化為學生的個人知識？答案是體驗，體驗是將顯性知識轉化為隱形知識、將隱形知識內化為個人觀念的重要途徑．內化為觀念也就實現了知識的意義化，只有理解了知識的內涵和意義才能靈活地進行遷移和應用，真正凸顯學習的價值[5]．

3 如何基于多維體驗促進深度學習

下面以“生活中的圓周運動”教學為例，探討4個維度的體驗：具身性體驗、替代性體驗、想象性體驗和情感性體驗．

3.1 強調主動參與 促進具身性體驗

學習者主動積極親身參與是獲得體驗最好的方式，基于對身心二元論的批判和反思，引發了將主體身體體驗引入認知過程的身心一元論的第二代認知科學產生，即具身認知．具身認知最重要的特征就是學習的具身性，知識根植于人的身體以及身體與世界的相互作用中．涉身性、體驗性和情景性是其三大主要特征，其中體驗性是核心特征，體驗的方式、過程和結果直接決定著認知的方式、過程和結果．

教學案例1：在新課的引入環節，設置一個趣味小魔術，倒杯移物．將一個小球放在矮一點的桌面上，如圖1所示，如何只用1個圓柱形的杯子并保持倒立狀態將小球從矮桌子移動到高的桌子上呢？

圖1 倒杯移物

讓學生們主動來挑戰和體驗這個小魔術，很多學生都想到讓小球在杯子內壁轉動起來從而實現轉移．學生在經過幾次嘗試后終于成功了，此時引發學生思考：為什么小球在杯子內壁轉動的速度比較大時才不掉下來？

教學意圖：通過對這個小魔術的體驗一方面激發學生的學習興趣和熱情，另一方面引發學生思考魔術背后隱含的物理問題．

3.2 模擬真實情境 引起替代性體驗

在實際教學中，很多問題由于時間、空間的限制，無法在課堂上完成，此時教師可以通過模擬相似的情景，讓學生去感受，引起替代性的體驗，替代性體驗往往能夠促使其聯系已有的生活經驗，并將這種體驗遷移于自身．

教學案例2：在研究汽車在水平面內轉彎所需向心力的來源問題時，學生分析起來比較困難，此時可以用身邊的教科書和物塊模擬這個情境，進行合作體驗，如圖2所示，在書上放一物塊，小組成員全部起立，小組內一學生手托著書在水平面內轉動，第一次慢慢轉，第二次快點轉動，小組內其他學生仔細觀察物塊的運動狀態，并解釋這一對比說明了什么問題？小組討論后得，第一次物塊隨書一起在水平面內轉動沒有相對滑動，第二次物塊沿著徑向相對書向外滑動，說明小物塊隨書一起轉動時有沿徑向向外相對運動的趨勢，說明汽車轉彎時受到指向圓心的靜摩擦力提供的向心力．

圖2 模擬汽車轉彎

教學案例3：在研究火車轉彎向心力的來源問題時，為了增強替代性體驗，筆者用鋼材為每個小組制作了縮小版的火車車輪和鐵軌模型，如圖3所示．首先讓學生仔細觀察火車車輪的結構特點；其次讓學生分析火車如果在水平面內轉彎時靠什么力來提供向心力.

圖3 車輪和鐵軌模型

學生在認識火車輪緣的基礎上分析得出火車在水平面內轉彎時，輪緣與外軌道間有側向擠壓，從而產生一個指向圓心的彈力來提供向心力．但由于火車質量很大，靠這個側向擠壓來提供水平面內轉彎的向心力很容易磨損輪緣和軌道，造成脫軌事故．自然而然提出討論話題：如果你是鐵路設計師，轉彎處鐵軌該如何設計？請小組交流提供解決方案．

事先為每個小組提供兩個小木塊，在方案設計的過程中有助于為學生提供體驗和啟發(用兩個木塊將軌道一側墊高)．

教學意圖：通過模擬真實的情境，將不能直接觀察到的抽象問題具體化、可視化，通過替代性體驗深刻理解汽車轉彎和火車轉彎時向心力的來源．

3.3 科學合理外推 激發想象性體驗

通過對某一個結論和原理進行合理外推或拓展，得到一些特殊的情況，并讓學生大膽想象，從而激發想象性體驗，所謂想象性體驗就是學生能夠想象性地將自身置于某種特定的情境當中，這樣便能夠體驗到超越于學習內容本身所描繪的圖景，實現對所學內容的深度理解．

教學案例4：在研究汽車過拱形橋問題時，為了幫助學生理解向心力的來源，提出具體問題，汽車靜止在橋頂和以一定的速率通過橋頂，兩次對橋的壓力相同嗎？此時一些學生根據自己已有的經驗，過橋頂時有一種“變輕”的感覺，提出猜想．接下來引導學生建立物理模型，具體分析和計算汽車過拱形橋頂時對橋的壓力與速率之間的關系．

學生建立如圖4所示的物理模型，得出汽車和橋之間的相互作用力大小為

圖4 汽車過橋

此時進一步通過問題激發想象性體驗：當汽車過拱形橋頂的速度越來越大時，會有什么現象發生？

教學意圖：基于現有結論進行合理外推，充分激發學生的想象性體驗，得出一些特殊情境下的規律是科學研究的常用方法，比如伽利略對自由落體運動的研究．

3.4 解決實際問題 實現情感性體驗

物理學與生活息息相關，生活中許多實際問題都可以作為教學素材，并引導和鼓勵學生進行體驗和解決．實際問題與學生的生活背景聯系越緊密，越容易引發學生的情感共鳴，讓學生站在學習內容的角度來反省，實現情感體驗的拓展和升華．

教學案例5：在學習拱形橋時可以設置這樣一個實際問題，東倉大橋是很多同學往返學校的必經之地，東倉大橋橋面半徑約為50 m，為了避免汽車脫離橋面造成交通事故，交警部門需要在橋上設置一限速牌，限速牌上應該寫________km/h.

教學案例6：研究汽車過凹形橋時，基于前面的學習可以直接設置待解決的真實問題，瀘定橋是橫跨在大渡河上的一座鐵索橋，如圖5所示，試估算當自己跑過瀘定橋最低點時，對橋的壓力為多少？(瀘定橋的圓弧半徑約為100 m)

圖5 瀘定橋

教學意圖：通過這些實際問題的解決，一方面有助于評估學生對所學知識的理解情況，促進遷移應用；另一方面這些情境與學生生活密切聯系，有助于促進情感性體驗，增強學習的意義感、價值感和獲得感．