基于ARCS動機模型的高中物理深度學習探索
——以“牛頓第三定律”為例

柴海鑫 孔紅艷

(陜西師范大學物理學與信息技術學院 陜西 西安 710119)

1 引言

新課改一直強調更新教育觀念，落實以人為本的核心理念，一切為了學生的發展，強調形成主動學習的學習態度.然而傳統課堂只是教師單一的講知識點、做題、講題，忽視了學生在課堂教學中學習的主體性，學生學習停留在淺層學習、表面學習，沒能深入理解學習內容，因此，找到科學系統的教學方式促進學生的深度學習顯得尤為重要.

深度學習是素質教育理念下的有效學習[1].指的是區分于淺層學習，學生在學習過程中對學習內容進行批判理解吸收，可以自主將新舊知識加以整合歸類，從而順利進行知識的遷移，促進問題的解決.ARCS動機模型是由凱勒教授提出的激發學生學習動機的動機模型[2].該模型旨在通過激發學生的注意力，加強在學習過程中學習內容與學生生活的相關性，提升學生學習的自信心，從而促進學習的滿意度，通過4項動機激發與維持，形成良性循環，從而維持學生的學習動機.模型各維度的交互關系如圖1所示.

圖1 ARCS動機模型各策略交互關系

2 教學內容選擇

在物理課程中，通過ARCS動機模型激發并維持學生的學習動機，激起學生自主探究的欲望，可以進一步引導學生高階思維，使學生在物理問題解決過程中對頭腦中已有經驗進行“提取或檢索”并形成完整的認知結構，從而促進學生的深度學習[3].

牛頓第三定律除涉及力與運動的相互關系外，還可以分析轉換物理復雜的受力情況，也可以探究高中物理的碰撞問題.牛頓第三定律探究過程中進行的各項小實驗能將學生的物理思維更加充分地體現出來.課程內容主要包括，探究相互作用力以及作用力和反作用力之間的大小、方向、作用線的問題和其與平衡力的異同.本節內容是2019年人教版高中物理教科書必修一第三章第3節的內容，在此之前，學生已經認識了摩擦力、彈力等力的基本概念，也掌握了運動學的相關知識.牛頓第三定律課程主干如圖2所示.

圖2 牛頓第三定律課程主干

3 基于ARCS動機模型的教學設計與實踐

3.1 課程預設——基于ARCS動機模型的教學設計框架

課堂開始前，進行前期分析和內容設計.前期分析包括對學生分析、動機分析及課程內容分析；內容設計包括動機目標設計，教學目標設計，教學環節及教學內容設計等.具體如圖3所示.

圖3 教學設計流程圖

學生分析包括學生信息分析和學情分析：本節課授課對象為高一年級學生，學生已經學習了幾個基本的力的概念，對于運動學的基本規律有了初步掌握；課程分析包括學習資料分析和課程信息分析：本節課是學習動力學知識的基礎，把一個物體受到的力與其他力聯系起來，在日常生活中的應用也十分廣泛；動機分析主要為學生的動機水平分析：高一年級學生剛接觸這部分力學知識，對于新知識有較強的學習動機.

動機設計包括動機目標設計和動機策略設計：學完本節之后，學生對力學知識更加感興趣，學習物理知識的動機更強，動機策略分為注意策略(A)、相關策略(R)、自信策略(C)、滿意策略(S)4種策略；教學目標則分別從物理觀念出發：明白力的作用是相互的；作用力和反作用力的概念、性質及其與平衡力的異同；牛頓第三定律的內涵及應用;科學思維：培養通過實驗總結物理規律的能力;科學探究：根據彈簧測力計和實例探究力的作用是相互的這一特點；科學態度與責任：從能夠運用牛頓第三定律的相關知識解決生活、生產中的實際問題展開.教學環節和教學內容通過新課導入與課堂講授，結合ARCS4個維度的動機策略來進行[4].如圖4所示，注意策略從板書設計、教師課堂的表達方式、有效問題導入、創設情境、與學生情感交流、喚醒學生認知沖突等方面進行；相關策略通過類比新舊知識、將具體教學內容情境化、告知學生近期意義及遠期意義、與學生已有生活經驗相聯系等方面進行；信心策略從由淺入深的進階教學、引導學生正確歸因、明確學習目標、聯系學生生活、與學生積極探討、及時鼓勵學生等方面進行；滿意策略從針對不同學生因材施教、布置相關的學習任務、及時回復學生問題、順應學生的思維、為學生創設積極的教學環境、促進學生積極參與課堂討論等方面來進行.

圖4 各維度動機策略運用圖

3.2 教學過程——基于ARCS動機模型的課堂實踐

3.2.1 創設情境 導入新課

在教學中，抓住學生上課時對新課的注意力，及時創設有效問題情境導入新課.

教學情境1：上課開始，教師播放音樂“感到幸福你就拍拍手”，學生跟著音樂一起拍手.

師：同學們，你們拍手的時候有什么感覺?

生：感到手疼.

師：哪只手疼？

生：都疼.

師：在拍手的過程中，一只手是施力方的同時，也是受力方.

設計意圖：A——通過音樂吸引學生注意力，拋出問題，激起學生探究的欲望，喚起感知；R——學生拍拍手，與生活實際相聯系.

教學情境2：在講臺上放置兩塊完全相同的磁鐵，將其中一塊的N極靠近另一塊的S極，學生觀察實驗現象.

師:同學們仔細觀察實驗現象有什么發現？

生:N極向S極靠近，同時S極也在向N極靠近.

設計意圖：A——運用生活中常見的物體，吸引學生注意；C——學生自己觀察發現實驗現象，對學習內容掌握較輕松；R——與學生之前的經驗結合，得出結論.

繼續列舉生活中的其他事例并插入圖片、視頻，如海綿相互擠壓；游泳；蹦床等.

設計意圖：S——學生通過這幾個例子，可以自己總結出規律；R——列舉的都是生活中常見的例子，學生較為熟悉，并且可以獲得持續強化.

3.2.2 探究思考 形成概念

通過設計一些小實驗，讓學生動手參與，自主探究，對新概念形成認知.

每位同學的桌子上都放有一個彈簧測力計，甲乙兩人一組，同學們自己按步驟操作并將結果填入表1相應位置.

表1 實驗記錄

設計意圖：R——實驗過程中體現切實的相關性;C——學生自己動手參與實驗設計，總結規律，體現自己的價值，建立自信；S——學生進行一項新的任務，獲得持續強化.

播放冰上互推的演示實驗視頻.通過觀察實驗，學生自己回答實驗現象：兩人同時遠離，朝著相反的方向運動.

學生總結得出結論：作用力與反作用力方向相反.

設計意圖：A——用實驗視頻持續維持學生的學習興趣.

播放力傳感器的視頻.觀察實驗，得出結論：作用力與反作用力大小相等、方向相反，作用在同一條直線上.

設計意圖：A——使用視頻呈現方式，吸引學生注意力，同時，視頻中出現的物理儀器及設備，可以激發學生物理探究的興趣.

3.2.3 學以致用 鞏固深化

學生頭腦中形成概念之后，及時將知識加以運用，鞏固新知，促進知識遷移.

舉一反三：分析下述問題及原因.

師：以卵擊石，雞蛋與石頭之間力的關系是怎樣的？

生：雞蛋對石頭的力和石頭對雞蛋的力是相等的.

師：那為什么雞蛋會碎？

生：二者之間的力雖然相等，但是雞蛋的承受能力較弱，是力的作用效果不同導致的.

設計意圖：C、S——通過習題，檢測學生本堂課的學習成果，獲得較大的自信心和滿足感.

3.2.4 聯系舊知 探究新知

當新舊知識發生關聯時，及時通過新舊知識對比，加強學生學習的滿意度和自信心.

帶領學生一起回顧之前所學平衡力的內容，并探究作用力和反作用力與平衡力的關系.

設計意圖：C——回顧學生之前學習的內容，引發自信心；R——與之前所學內容相關，得到持續強化；S——回憶起之前的知識內容，獲得滿足感.

手握酒瓶時，分析瓶身此時的受力情況，區分哪些是相互作用力，哪些是平衡力.

設計意圖：R——以身邊的事例出發，獲得相關性；A——常見的道具，易引發學生的學習興趣.

3.2.5 課后思考 聯系生活

布置課后任務，讓學生查找相關資料，尋找相互作用力在我們生活中的廣泛應用，并利用作用力與反作用力原理思考，盡可能多地去找出牛頓第三定律在實際生活中的應用，并利用牛頓第三定律原理給出解釋，深度思考如何能夠使牛頓第三定律更好地服務于我們的社會.

設計意圖：R——利用已有知識來解決實際問題、學以致用.

3.3 課堂反思——基于ARCS動機模型教學能否促進學生深度學習

在ARCS動機模型視角下進行一堂物理課時，首先對課程、學情、學生及動機分別進行分析，進而根據模型的各維度動機策略來進行課堂教學及實踐，與傳統課堂最大區別在于，在課堂中持續關注學生動機的激發與維持，從各個角度出發，激發學生的物理學習動機.“教育的本質是培養學生的思維，而落實思維最好的方式是在課堂教育”，學生深度學習的過程就是不斷養成高階思維的過程，而通過不斷激發學生的學習動機，加深課堂參與度，能有效促進學生的深度學習.

傳統課堂，教師僅通過單一的講—練—講模式來進行授課，學生機械化地學習，檢驗學生學習就是通過單一的試題考試成績進行，沒能關注到學生的思想動機狀態及對知識深入的理解，是相對簡單的淺層學習；基于ARCS動機模型的教學課堂，對學生進行動機設計+教學目標設計，從學生的心理狀態和學習狀態多方位準備，授課過程注意對學生動機的激發與維持，教學設計多種多樣，適時變換教學方式因材施教，在課堂中與學生多次互動，教學環境積極豐富，極易促進學生思維進階，從而促進深度學習的發生.ARCS動機模型課堂與傳統課堂對比如圖5所示.

圖5 ARCS動機模型課堂與傳統課堂對比

4 基于ARCS動機模型的物理深度學習課堂構建策略

4.1 靈活教學手段 加強課堂參與

學生對于物理課堂的興趣需要教師不斷引領，好的課堂能激發學生的學習熱情.因此，在物理課堂中，教師要靈活選擇不同的教學方式和教學手段，如采用多媒體教學，播放視頻，設計豐富多彩的板書，在課堂中做一些小實驗等，讓學生全方位感知物理知識的存在[5]，激發學生物理探究的欲望，促進學生物理課堂的參與度.

4.2 巧創生活情境 助力意義建構

物理知識本身的難度以及知識點的繁多冗雜，本就使多數學生望而卻步，但其與生活的聯系十分密切.教師可以從日常生活的角度出發，在課堂中融入多種生活情境，通過生活情境將學生引入物理問題情境中，幫助學生建構腳手架，讓學生感受到物理知識的意義，并非枯澀難懂，加深學生的有意義學習.

4.3 正確引導歸因 培養高階思維

每節課堂制定明確的教學目標以及學生的動機目標，在與預期教學效果不相符時，既要幫學生找原因，也要從自身出發進行反思.很多學生物理成績不太理想的原因在于沒有及時調整，把成績歸因于物理科目及習題本身，而忽略了自身的努力因素，教師此時應當與學生交流，幫助學生發現問題，同時反思自己的教學行為，在教學過程中因材施教，找到與學生相契合的方式方法，進而培養學生的高階思維.

4.4 及時鼓勵反饋 促進知識遷移

學生是自己行為的主體，是學習的主人，是獨立的全面發展的人.在教學過程中，對學生進行及時的鼓勵，對學生的學習成果及時反饋，不斷進行形成性評價，同時，對同樣的學生采用同樣的標準，注意教學的公平性，一方面可以不斷維持學生的學習動機，另一方面，可以加強學生對自己學習行為的反思，促進知識遷移，從而促進深度學習的發生.