“雙新”背景下基于DELC的高中物理習題變式教學研究

摘 要：新課程新教材背景下的新高考對學生的學習提出了新的要求，重視學科核心素養的提升.文章根據深度學習理論，論述了基于DELC的高中物理習題變式教學對提升學生思維能力的可行性，結合具體的問題實踐，對深度學習下的習題變式教學進行了探討.

關鍵詞：新課程；新教材；深度學習；變式教學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）03-0063-03

新高考注重學科知識體系間的內在聯系，物理考題中強調了數學知識的運用，要求學生能夠綜合運用跨學科融合知識，能夠利用數學的語言符號、圖像語言來表達物理問題的信息，能夠融合學科知識而不是割裂式學習[1].本研究將把深度學習的理論，運用到習題變式教學中去，提高學生分析問題解決問題的能力，順應新高考要求，幫助學生建立適應時代發展和社會需求的能力.

1 DELC理論

DELC（Deeper Learning Cycle）也稱為深度學習環路，是經過預測、環境的營造、知識的獲取、知識的深度加工、學習評價形成了深度學習.國外學者基于深度學習的研究早于20世紀50年代，布魯姆在當時對認知層次的分類中已體現出學習有深淺之分[2].美國學者Marton.F，Saljo.R在《On qualitative difference in learning：Outcome and process》中正式提出了深度學習的概念[3].近幾年國內學者關于深度學習的研究也越來越深入，隨著研究的逐步深入，人們認為深度學習是源自于學生的學習興趣及發展需求，在理解的基礎上會采用多元的學習策略，自主地對知識進行深度加工同時建構個人知識體系，并能將此知識體系遷移到真實的情境中用于解決復雜問題的一種學習方式[4].研究者們提出的幾種有代表性的深度學習模式.

2 基于DELC的高中物理習題變式教學

習題變式教學是指通過圍繞一個問題展開的多種方法，或者是多種模型的變式設計，對題目從多個知識點、多個角度，多個方向進行變式處理，將知識進行縱向深入，橫向發散，構建完整的系統.本研究中以多題歸一、一題多問這兩種具體的形式作為實例.

2.1 多題歸一

多題歸一是指多個題目采用的是同一個知識點，或者是同一個思想方法，此形式主要出現在新授知識點之后或是綜合專題復習時的習題教學中.

學習目標：提高學生的總結歸納能力；

預評估：要求學生熟練掌握各知識點，并有較強的遷移能力或通過學習提升遷移能力；

學習加工處理方式：根據例題搜集同知識點或同思想方法的問題；

加工知識：找出題目的共性；

解決變式問題：解決小組其他同學搜集的問題；

評價方式：分析講解問題.

原型問題：將物體以速度v0水平拋出，經過時間t，物體運動到A點，求：①物體在A點的速度；②物體在t時間內的位移.

本題是“平拋運動”這一節新課教學的課堂例題.

學生搜集的變式問題

（1）一個質量為2 kg的物體以10 m/s的初速度水平拋出，經過1 s后落地，求：（不計空氣阻力，取g=10 m/s2）（1）落地瞬時速度;（2）拋出過程發生的位移;

（2）在2022年冬奧會期間，一名選手以30 m/s的速度從水平平臺飛出，最終落地點與飛出點的高度差值為5 m.不計一切阻力，g取10 m/s2.選手飛過的水平距離為s，全程所用時間為t，則下列說法正確的是（）.

A．s＝20 m，t＝0.6 s

B．s＝16 m，t＝0.8 s

C．s＝20 m，t＝0.4 s D．s＝30 m，t＝1 s

（3）一架裝載抗洪救災物資的飛機，在距地面500 m的高處，以80 m/s的水平速度飛行．為了將救援物資準確地投到目的地，飛行員應在距目的地水平距離多遠的地方投出物資？

題目看似容易，但對于思維能力較弱的同學來說，一節新課下來并不能夠完全掌握平拋運動的研究思路（運動的合成與分解：水平方向上做勻速直線運動，豎直方向上做自由落體運動）.科學研究也表明：學生在學習新內容或者新技能時，基本上是需要經過多次的學習加工后，才能夠掌握這些新的內容或新的技能，普通教學是通過反復的機械訓練來達成這一目標，實際的思維技能沒有得到很大的提升，這與新高考的要求不相一致.此次研究過程中，我們沒有簡單要求學生反復練習，而是要求學生搜集變式習題，在搜集變式問題之前，他們需要對本節內容深度加工，信息處理，歸納總結，把知識內化為自己所有，而后實現應用.同時，如在綜合性問題中遇到困難時，他們也可以用相似的方法，找尋同類型問題，建構模型，解決問題.在多題歸一的情境中采用深度學習，教師發揮了教學的主導作用，深度挖掘了學生的高階思維，學生不僅學會了解題，更重要的是能夠總結出此類型題目的特征，應該運用什么樣的思想方法等.不難發現，這樣的學習方式有利于增強學生學習物理的信心，有利于學生遷移能力的培養，有利于提升學生自主學習的能力，有利于提高學生分析問題解決問題的能力.

2.2 一題多問

一題多問是對同一個知識點不斷延伸出的多級問題，變化角度，層層設問，環環相扣，由淺入深，橫向拓展，引發學生從多角度進行思考.隨著題目條件的改變，逐漸加入新的信息，增設問題的背景材料，要求學生有很強的綜合運用能力，此種形式主要呈現在高三一輪復習教學中.

學習目標：提高學生的綜合問題、分析問題的能力；

預評估：要求學生掌握知識點間的相互聯系并有較強的綜合運動能力或通過學習綜合運用能力得到提升；

學習加工處理方式：完成已有題目并追加設問；

加工知識：找出知識點之間的連接；

解決變式問題：解決小組其他同學提出的問題；

評價方式：完成所有設問問題.

原型問題：

一種跑步機測速的原理如圖1所示，跑步機底面固定間距L＝0.5 m的平行金屬導軌．導軌間存在磁感應強度為B＝2×10-2T、方向垂直紙面向里的條形勻強磁場，導軌間所接電阻R＝2 Ω，橡膠帶上等間距固定導體棒，每根導體棒的電阻r＝2 Ω，當前一根導體棒出磁場時，后一根導體棒恰好進入磁場，不計其他電阻．當施加一水平向右的拉力F，橡膠帶勻速運動時電流表的示數I＝0.01 A，求：

（1）橡膠帶運動的速度v；

（2）水平拉力F的大小；

（3）電路消耗的熱功率.

學生追加設問：

（1）導體棒兩端的電壓大小；

（2）假設相鄰兩根導體棒的距離x=1 m，求第四根棒離開磁場時流經電阻R的電荷量；

（3）請你計算出導體棒克服安培力做功的功率P，并比較這兩個功率的大小關系，簡述原因.

這是一道電磁感應綜合練習題，涉及受力分析、力的平衡、法拉第電磁感應定律、焦耳定律、功能關系、牛頓第二定律等多個知識點，綜合性強.本題的原始3個問題難度中等，大部分學生在一輪復習結束后能夠完整地解答出來，教學的目標遠不止于解題，如何進一步深度學習提升學生的綜合分析能力，在此，我們要求學生自己根據學習經驗加設問題，在這個過程中允許學生查閱教輔資料，參考經驗豐富的命題教師的出題思路.經過查閱資料小組討論之后，學生給出了上述3個問題，仔細觀察以上3條追加問題，不難發現學生已經開始將問題的難度稍作提升，并且完美地將高中物理所學的動力學、電磁感應問題綜合在一起.在教師的引導下，學生能夠自主思考、探索、研究，不局限于理解、掌握知識，而是凌駕于知識之上，靈活運用知識.整個學習過程，學生的思維梯度逐步提高，不僅限于知識點的死記硬背，機械刷題，而是真正實現了知識內化、實踐應用.學生通過這樣的深度學習，不僅解決了解題問題，物理關鍵能力同時達到了提升，教師也達成了物理學科核心素養的培養目標.

在難度較大的綜合問題中采用一題多問式深度學習，能夠將復雜問題簡單化，有助于學生自行理清解題思路，有利于提高學生的思維能力、克服對難題畏懼的情緒、獲取學習的主動權和建立學習的信心.

3 結束語

新課程新教材下的高考對學生的物理學習能力和物理思維能力提出了較高的要求，要求學生真正理解學科知識內涵，而不是對解題技巧和解題規律的機械記憶.深度學習要求學習者能以深度理解為起點，以解決問題為目標，主動地、批判性地整合知識.基于深度學習的高中物理習題變式教學有幫助學生增強深度學習的動機，整個教學方式變得更加靈活多變，不拘泥于特定的方式方法，遇到不同的問題，整個教學過程有的放矢.教學的評價方式不是唯一的，在不同的情境中采用不同的評價方法，旨在提高學生自主學習的能力，激發其學習物理的興趣，培養其創造性思維，樂于探索自然的精神，促進學生的全面發展.

參考文獻：

［1］ 中國高考報告學術委員會.高考評價體系解讀［M］.北京，現代教育出版社，2023.

[2] （美）安德森.布盧姆教育目標分類學[M].北京：外語教學與研究出版社，2009：78-80.

[3] Marton，F，Saljo，R. On qualitative difference in learning：Outcome and process[J].British Journal of Educational Psychology，1976（46）：4-11.

[4] 李維，黃致新.基于DELC的中學物理智慧課堂的構建與實踐[J].中學物理教與學，2021（12）：9-13.

［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2023-10-25

作者簡介：錢霞，從事中學物理教學研究.