基于深度學習的多版本教材融合教學——以“滑動變阻器”教學為例

(福建省廈門市海滄區東孚中學，福建 廈門 361000)

深度學習由美國學者于1976年首次提出，各國學者對此進行了深入研究，近年來國內對深度學習的研究成果呈現井噴之勢。郭華教授指出：深度學習強調學生的學習投入狀態和內容的挑戰性以及教師的引導作用。安富海教授認為：深度學習強調內容整合，著意建構反思，注重批判理解，重視遷移運用。深度學習是一種基于理解的學習，與基于碎片化記憶的淺層學習相對立，涉及學習的投入程度、認知體驗和思維程度等方面，是提升學生的核心素養的有效方式。深度學習是基于興趣的投入式學習，是深入學科本質的理解性學習，是跨越學科界限的融合性學習，是基于核心素養的發展性學習。

滑動變阻器是中學電學的一個重要器件，但因其結構的復雜性和連接的多樣性，初中生在初學時存在學習困難。分析比較不同版本教材的內容結構和編排特點，可以更好地融合各自優點，設計教學路徑，從而促進學生對滑動變阻器的深度學習。由于國內教材版本眾多，本文僅選取目前使用較廣的6個版本教材(人教版、蘇科版、滬科版、滬粵版、北師大版、教科版)進行研究、整合。

1 各版本教材對比分析

1.1 滑動變阻器所處的章節比較

滑動變阻器在6版本教材中所處的章節、課題名稱見表1。

由表1可以看出，6個版本教材中滑動變阻器均是九年級的內容，其中人教版、蘇科版、北師大版教材將變阻器單獨作為一節，而滬科版、滬粵版、教科版教材則將變阻器融合在“電阻”一節中。

表1

滑動變阻器對電學的學習至關重要，有許多電路會用到滑動變阻器。滑動變阻器結構復雜、使用靈活，學生對滑動變阻器的理解往往有一定的困難，因此有必要專門用一個課時讓學生深度學習滑動變阻器。

1.2 內容路徑的對比和分析

6個版本教材關于滑動變阻器的呈現路徑見表2。

表2

由表2可以看出，6個版本中“滑動變阻器”的呈現路徑大致可以分為兩類：直接介紹和由“鉛筆芯改變燈泡的亮度”引入，滬科版、北師大版和滬粵版教材采用的是前者，人教版、蘇科版和教科版教材采用的是后者。兩種路徑各有優點，從促進學生深度學習的角度來看，直接介紹更多的是將知識機械組合，由“鉛筆芯改變燈泡的亮度”引入的路徑不僅有利于激發學生的興趣，更是從本源上讓學生感受到引入滑動變阻器的必要性，促進學生理解滑動變阻器的本質。

1.3 滑動變阻器介紹的對比和分析

對于滑動變阻器的介紹，只有滬粵版教材采用大圖詳細呈現滑動變阻器的具體結構，并用文字和箭頭標注了各個部分的名稱。其他5個版本教材均采用圖文分離的形式，即通過文字介紹，配以實物小插圖，圖中未用文字和箭頭標注各個部分的名稱。對于滑動變阻器的銘牌，只有北師大版、滬粵版、教科版教材有所介紹，其他3個版本教材均未介紹。

滑動變阻器的結構采用大圖解析和文字標注的方式更直觀，更利于學生認識和理解。銘牌作為滑動變阻器重要的一部分，呈現的是滑動變阻器的參數，拿到一個滑動變阻器最先了解的應當是銘牌，因此需要重點介紹。

1.4 滑動變阻器練習使用的對比和分析

6個版本教材中“滑動變阻器”的練習使用的比較見表3。

由表3可以看出，對于滑動變阻器的使用，除滬科版教材外，其他5個版本教材均有涉及，但其詳細程度和側重點有所不同。北師大版、滬粵版、教科版教材是運用滑動變阻器改變燈泡亮度或小電機轉速，讓學生體驗滑動變阻器可以影響電路；蘇科版教材則是通過表格比較詳細地介紹滑動變阻器的具體接法和滑片移動方向對電路的影響；人教版教材除了運用滑動變阻器改變小燈泡的亮度外，還用其改變定值電阻兩端的電壓。

人教版教材用滑動變阻器接入電路中改變定值電阻兩端的電壓的設計比較合理，因為在后續“電流與電壓、電阻的關系”的學習中，設計實驗時就會用到滑動變阻器，用其改變定值電阻兩端的電壓或控制定值電阻兩端的電壓不變。若此時沒有讓學生體驗“滑動變阻器可以改變定值電阻兩端的電壓”，不利于學生接下來對“電流與電壓、電阻的關系”一節的深度學習。

2 指向深度學習的“滑動變阻器”教學設計

2.1 創設活動，循序漸進，從本源上認識滑動變阻器的作用和結構

在課堂教學的開始階段，創設“用鉛筆芯改變燈泡的亮度”的活動(圖1)，讓學生通過活動體驗接入電路中的電阻絲長度不同，對電流的阻礙效果也不同。

圖1

在實際操作中，學生會發現：用鉛筆芯不僅操作不方便，而且燈泡的亮度變化范圍很小。進而提出問題：如何做出改變，才能使燈泡亮度變化的范圍更大？經過分析后發現，增大電阻絲的長度是最可靠的辦法，但電阻絲如果太長就很難操作。學生經思考提出解決方案：可以把電阻絲繞在塑料圓筒上，為了繞更多圈，電阻絲應當緊密纏繞。那么應當選裸露的金屬絲還是包有絕緣層的金屬絲？這時，教師拿出裸露的金屬絲和有絕緣層的導線繞在絕緣PVC管上，讓學生觀察并對比。對于有絕緣層的導線，怎樣才能使電流通過滑片流出呢？現場請學生用刀刮去導線表面的絕緣層，直至露出金屬部分(圖2)。

圖2

通過用鉛筆芯改變燈泡亮度，經過延長、繞圈、刮絕緣層等步驟，學生不僅深度理解了引入滑動變阻器的本源，還循序漸進地建構了滑動變阻器的結構。在這個過程中，學生實現了從淺表學習向深度學習的跨越，正如教育家蘇霍姆林斯基所說的：“人的內心里有一種根深蒂固的需要——總想感到自己是發現者、研究者、探尋者。”學生變成了探索者和發現者。

2.2 大圖解析，直觀呈現滑動變阻器的構造

在一步步了解并建構了滑動變阻器的結構后，教師給學生分發實驗室中的滑動變阻器，讓學生觀察自己手中滑動變阻器的銘牌，理解其含義。圖3為滑動變阻器的各部分結構，教師在講解的過程中，可以讓學生觀察滑動變阻器結構圖，研究自己手中的滑動變阻器，從而深度理解滑動變阻器的結構。

圖3

通過識別銘牌，可以促進學生對滑動變阻器的認識；采用大圖解析和親自觀察的方式，可以促進學生對滑動變阻器結構的深度理解。

2.3 動手操作，體驗滑動變阻器的不同接法及對電路的影響

在深入了解滑動變阻器的結構后，教師讓學生將滑動變阻器和小燈泡、電流表一起串聯在電路中，體驗不同的接法中滑片移動對電路的影響，將結果記錄在表4中。

表4

通過親自動手實驗，學生可以感受和體驗滑動變阻器不同接法及滑片移動方向對電路的影響，促進學生深度理解滑動變阻器。

2.4 拓展延伸，用滑動變阻器改變定值電阻兩端的電壓

在詳細了解滑動變阻器對電路中電流的影響后，設計如圖4所示的串聯電路，讓學生認識到：運用滑動變阻器還可以改變定值電阻兩端的電壓。先保持定值電阻的阻值不變，讓學生通過滑動變阻器改變定值電阻兩端的電壓，使其增大或減小；接著改變定值電阻的阻值，用滑動變阻器調節，使定值電阻兩端的電壓始終為一個固定值。

圖4

通過拓展實驗，學生認識到：利用滑動變阻器既可以改變定值電阻兩端的電壓，也可以控制定值電阻兩端的電壓不變，促進了學生對滑動變阻器應用的深度學習，也為學生接下來學習“電流與電壓、電阻的關系”打下了基礎。

3 結語

在教學中教師應當促進學生進行深度學習，使其建構良好的知識結構和物理觀念，提升物理學科核心素養。各版教材都有其個性化的內容路徑和邏輯結構，有優點也有不足。教師若僅限于單一教材，不利于學生的深度學習。因此，教師要充分利用各版本教材，深入進行分析和研究，擴寬自己的教學設計思路，結合實際情況進行重組和取舍，敢于創新，設計更加科學的內容呈現路徑，促進學生的深度學習，提升學生的核心素養。