指向深度學(xué)習(xí)的有效問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)策略①——以“波的形成和傳播”教學(xué)為例

張冬冬

(江蘇省太倉(cāng)高級(jí)中學(xué)，江蘇 蘇州 215411)

深度學(xué)習(xí)是對(duì)學(xué)習(xí)狀態(tài)的質(zhì)性描述，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)本質(zhì)的理解和對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的批判性吸收與應(yīng)用，追求有效的學(xué)習(xí)遷移和真實(shí)的問(wèn)題解決，是以高階思維為主要認(rèn)知活動(dòng)的高投入意義性學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)的發(fā)生離不開(kāi)有效問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)和引領(lǐng)，有效問(wèn)題是點(diǎn)亮學(xué)生思維的火種和促進(jìn)高階思維發(fā)展的階梯。

1 指向深度學(xué)習(xí)的有效問(wèn)題的特征

1.1 意義性

意義性是指問(wèn)題對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)有意義，是學(xué)生在情境中自發(fā)產(chǎn)生的問(wèn)題。要求所創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境應(yīng)與學(xué)生的生活背景或已有的經(jīng)驗(yàn)、觀念產(chǎn)生聯(lián)系，即使是錯(cuò)誤的前概念，也可通過(guò)激發(fā)認(rèn)知沖突促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究，進(jìn)行高度的投入和持續(xù)的思考。

1.2 開(kāi)放性

開(kāi)放性是指問(wèn)題要有充分的廣度、可以是結(jié)構(gòu)不良的問(wèn)題，學(xué)生在問(wèn)題解決的過(guò)程中聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行類比、抽象、建模，通過(guò)過(guò)程體驗(yàn)豐富的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，為深度學(xué)習(xí)的發(fā)生提供良好的“土壤”。

1.3 層進(jìn)性

問(wèn)題的層進(jìn)性是指問(wèn)題要逐層遞進(jìn)，問(wèn)題之間既相互聯(lián)系又不斷加深，引領(lǐng)學(xué)生的思維從低階走向高階。通過(guò)層進(jìn)式問(wèn)題的探究，促進(jìn)學(xué)生參與沉浸式的學(xué)習(xí)過(guò)程，把握核心知識(shí)，建立大概念。

1.4 統(tǒng)整性

統(tǒng)整性是指問(wèn)題要聚焦于學(xué)科大概念，要超越知識(shí)本身，并能促進(jìn)學(xué)生對(duì)特定主題內(nèi)容的理解。統(tǒng)整性的問(wèn)題在研究范圍上既可以是單元內(nèi)的，也可以是跨單元或?qū)W科的綜合性問(wèn)題。

2 指向深度學(xué)習(xí)的有效問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)策略

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》對(duì)“波的形成和傳播”的教學(xué)要求是：通過(guò)觀察，認(rèn)識(shí)波的特征；能區(qū)別橫波和縱波。其中機(jī)械波的形成與傳播過(guò)程是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。本文以人教版“波的形成與傳播”教學(xué)為例，闡述指向深度學(xué)習(xí)的問(wèn)題探究式教學(xué)策略。

2.1 基于生活情境,提煉有效問(wèn)題

從生活情境中發(fā)現(xiàn)和提煉物理問(wèn)題是深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生觀察和抽象思維能力的關(guān)鍵，教師不能代替學(xué)生完成這個(gè)過(guò)程。教學(xué)中教師應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)演示或模擬一些生活場(chǎng)景，讓學(xué)生觀察情景、提煉問(wèn)題。

教學(xué)片段1：如圖1所示，在一面鼓上放一些碎紙屑，用木棍敲擊鼓面。學(xué)生觀察到紙屑和鼓面上下運(yùn)動(dòng)，并聽(tīng)到聲音。為什么相隔較遠(yuǎn)的地方能聽(tīng)到聲音？基于這個(gè)生活現(xiàn)象，讓學(xué)生提煉值得研究的物理問(wèn)題。

圖1

學(xué)生討論后提出：鼓的聲音是如何產(chǎn)生的？又是如何隔空傳到遠(yuǎn)處的？這就是本節(jié)課要研究的課題：波的形成與傳播。

師：在生活中大家接觸過(guò)哪些波？

生：生活中有水波、聲波、彩帶波、麥浪，還有電磁波。

師：波有很多種類型，本節(jié)課只研究機(jī)械振動(dòng)引起的波，請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)說(shuō)對(duì)機(jī)械波的理解。

生：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成機(jī)械波。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生看到紙屑的振動(dòng)，聽(tīng)到鼓發(fā)出的聲音，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生形成本節(jié)課所研究的問(wèn)題：波是如何形成與傳播的？并結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)初步理解機(jī)械波的概念。

2.2 基于切身體驗(yàn),理解問(wèn)題的本質(zhì)

深度學(xué)習(xí)不純粹是靠記憶進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動(dòng)，是通過(guò)體驗(yàn)才能完成的具身性、情感性、領(lǐng)悟性活動(dòng)。問(wèn)題探究式教學(xué)倡導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過(guò)親身經(jīng)歷形成對(duì)事物獨(dú)特的、具有個(gè)體意義的體驗(yàn)，它主要包含三個(gè)層次：以身體之、以情感之、以心驗(yàn)之。

教學(xué)片段2：采用繩子抖動(dòng)產(chǎn)生波，讓學(xué)生觀察和體驗(yàn)。教師為每個(gè)小組提供了彈性繩，用紅、藍(lán)兩種顏色在彈性繩上相距較遠(yuǎn)的地方做標(biāo)記，分別記為紅點(diǎn)和藍(lán)點(diǎn)。將繩子的一端通過(guò)夾子固定在水平桌面上，保持繩子處于松弛狀態(tài)，另一端用手左右做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

提出以下3個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生在體驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)行探究。

(1)紅、藍(lán)兩個(gè)點(diǎn)做什么運(yùn)動(dòng)？

(2)繩上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的先后順序是什么樣的？

(3)繩上紅、藍(lán)兩個(gè)點(diǎn)是否隨波前進(jìn)？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，既增添了學(xué)習(xí)的趣味性，又增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的探究性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行合理猜想、推理，培養(yǎng)了他們的觀察能力、語(yǔ)言表達(dá)能力和問(wèn)題解決能力。

教學(xué)片段3：體驗(yàn)人浪實(shí)驗(yàn)。15名同學(xué)到教室前面，其他同學(xué)認(rèn)真觀察現(xiàn)象。第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生之間不挽手，都閉眼、半蹲，老師悄悄告訴第一位同學(xué)指令：起立、下蹲、起立，第一位同學(xué)做動(dòng)作時(shí)，發(fā)現(xiàn)其他同學(xué)都沒(méi)有反應(yīng)。第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生之間手挽手，也都閉眼、半蹲，老師再次悄悄告訴第一位同學(xué)相同的指令，發(fā)現(xiàn)第一位同學(xué)做動(dòng)作后，其他同學(xué)也跟著起伏運(yùn)動(dòng)(圖2)。

圖2

在體驗(yàn)后讓學(xué)生自主提出以下問(wèn)題：

(1)第一位同學(xué)運(yùn)動(dòng)后，為什么其他同學(xué)都跟著運(yùn)動(dòng)起來(lái)？

(2)后一位同學(xué)與前一位同學(xué)相比，他們的運(yùn)動(dòng)有何異同？

(3)人浪沿水平方向傳播，人隨人浪向前運(yùn)動(dòng)了嗎？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)人浪趣味實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)機(jī)械波的形成有親身體驗(yàn)。體驗(yàn)是學(xué)習(xí)的必要環(huán)節(jié)，在體驗(yàn)的基礎(chǔ)上不僅要提出研究的問(wèn)題，還要通過(guò)體驗(yàn)性活動(dòng)探究并解決問(wèn)題。

2.3 基于問(wèn)題反思,促進(jìn)思維進(jìn)階

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題探究的起點(diǎn)、過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行自我反思和評(píng)價(jià)，這是促進(jìn)學(xué)生理解知識(shí)本質(zhì)和發(fā)展元認(rèn)知的核心。批判性反思依賴于問(wèn)題探究,但又超越問(wèn)題，是促進(jìn)零散知識(shí)整合和大概念形成的基礎(chǔ)。

教學(xué)片段4：為了進(jìn)一步探究波傳播的本質(zhì)，理解傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)間的相互關(guān)系，利用波動(dòng)演示器進(jìn)行分析(圖3)。

圖3

教師提出問(wèn)題：當(dāng)波源開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)后，后面質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？后面質(zhì)點(diǎn)做什么運(yùn)動(dòng)？

學(xué)生通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)：后面質(zhì)點(diǎn)跟波源最開(kāi)始的振動(dòng)方向相同，由于做受迫振動(dòng)，所以后面質(zhì)點(diǎn)與波源有相同的周期和頻率。

圖4

設(shè)計(jì)意圖：利用波動(dòng)演示器，能讓學(xué)生更加清楚地觀察機(jī)械波的形成與傳播，再通過(guò)問(wèn)題解決，學(xué)生能真正理解：波源振動(dòng)后，波在介質(zhì)中向前傳播的本質(zhì)。學(xué)生將4個(gè)特殊時(shí)刻繩上各質(zhì)點(diǎn)的空間分布情況畫(huà)出來(lái)，可進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)波的傳播的理解，較好地培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和科學(xué)探究能力。

2.4 基于問(wèn)題整合，形成物理觀念

通過(guò)系列問(wèn)題的研究和整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)象與知識(shí)的抽象概括，并進(jìn)一步整合、凝練與升華，形成物理觀念。

教學(xué)片段5：如圖5所示,將彈簧放在光滑桌面上，一端固定，另一端沿彈簧軸線方向不斷推拉，在體驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生探究以下問(wèn)題：

圖5

(1) 紅、藍(lán)色兩圈彈簧怎樣運(yùn)動(dòng)？紅、藍(lán)兩圈彈簧是否隨波運(yùn)動(dòng)出去了？

(2) 各圈彈簧的振動(dòng)方向跟波的傳播方向有什么關(guān)系？

(3) 這種彈簧波與繩波有何區(qū)別？

(4) 通過(guò)對(duì)橫波和縱波的學(xué)習(xí)，說(shuō)說(shuō)你對(duì)波動(dòng)有哪些新的認(rèn)識(shí)？波傳播了什么？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)比較和探究?jī)煞N波形成與傳播的異同，了解橫波、縱波的特點(diǎn),掌握區(qū)分兩類機(jī)械波的方法，在這個(gè)過(guò)程中，進(jìn)一步深化對(duì)運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量?jī)?nèi)涵的理解。

3 結(jié)語(yǔ)

美國(guó)數(shù)學(xué)家哈爾莫斯說(shuō)過(guò)：有了問(wèn)題，思維才有方向；有了問(wèn)題，思維才有動(dòng)力；有了問(wèn)題，思維才有創(chuàng)新。所以，在物理教學(xué)中為了促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展，就需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)具體、生動(dòng)的物理情境，讓學(xué)生形成疑問(wèn)，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，從而自主發(fā)現(xiàn)、提出問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，教師通過(guò)有效問(wèn)題的提出，驅(qū)動(dòng)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生在問(wèn)題解決的過(guò)程中思維不斷進(jìn)階，由淺層次向高層次推進(jìn)，靈活運(yùn)用物理觀念和科學(xué)思維方法建構(gòu)物理概念、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律。最終促成學(xué)生形成物理觀念，領(lǐng)悟科學(xué)思維方法，養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度、價(jià)值觀和行為習(xí)慣。