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      基于學(xué)習(xí)路徑的高中物理深度學(xué)習(xí)

      2021-03-07 15:07:36湯有國(guó)
      物理通報(bào) 2021年7期
      關(guān)鍵詞:知識(shí)結(jié)構(gòu)深度物理

      湯有國(guó)

      (浙江省天臺(tái)中學(xué) 浙江 臺(tái)州 317200)

      1 學(xué)習(xí)路徑和深度學(xué)習(xí)

      根據(jù)認(rèn)知理論,學(xué)習(xí)是一個(gè)復(fù)雜的過程,當(dāng)個(gè)體在面臨刺激情境時(shí)就會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知矛盾,通過同化與順應(yīng)的共同作用來消除矛盾,個(gè)體在這個(gè)過程中獲得了一種認(rèn)知滿足感.因此,良好的環(huán)境或情境的創(chuàng)設(shè)以及科學(xué)地干預(yù)、調(diào)節(jié),能夠促進(jìn)知識(shí)的積極建構(gòu)、有效遷移.據(jù)此,對(duì)于學(xué)習(xí),除了關(guān)注目標(biāo)之外,還應(yīng)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的不同起點(diǎn)、過程和載體、環(huán)境等多方面要素,即要研究和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑.筆者認(rèn)為,學(xué)習(xí)路徑就是在某學(xué)段,為達(dá)到一定的學(xué)習(xí)目標(biāo),教師基于認(rèn)知心理學(xué)理論,根據(jù)學(xué)習(xí)起點(diǎn)(基礎(chǔ))、載體、氛圍、方法等要素采取一定的教學(xué)策略,從而使學(xué)生形成的一系列生理和心理活動(dòng)的軌跡.北師大張春莉教授認(rèn)為學(xué)生已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、學(xué)生的思維過程、學(xué)生對(duì)知識(shí)的表征方式構(gòu)成學(xué)習(xí)路徑的3個(gè)方面.

      深度學(xué)習(xí)和淺層學(xué)習(xí)是相對(duì)的,淺層學(xué)習(xí)表現(xiàn)為被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)[1],往往偏離了學(xué)生的認(rèn)知需求、原有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及思維過程,使得學(xué)生的學(xué)習(xí)處于低效狀態(tài),即識(shí)記和復(fù)述知識(shí)的階段,最終的結(jié)果是表現(xiàn)為學(xué)生知識(shí)的表征是凌亂的、碎片化的,新舊知識(shí)出現(xiàn)縫隙和斷層,沒有形成系統(tǒng)性的知識(shí)結(jié)構(gòu).這既不利于知識(shí)的掌握,也不利于后續(xù)的學(xué)習(xí)和內(nèi)驅(qū)力的激發(fā),學(xué)習(xí)力的提高更是空中樓閣.根據(jù)郭元祥、何玲等教授的觀點(diǎn),深度學(xué)習(xí)則以淺層學(xué)習(xí)為邏輯起點(diǎn),是一種深入學(xué)科本質(zhì)的知識(shí)內(nèi)核、由傳統(tǒng)的符號(hào)記憶向邏輯理解和內(nèi)涵認(rèn)知轉(zhuǎn)變的學(xué)習(xí).這里所指的深度不是指內(nèi)容的深度和難度,而是指對(duì)知識(shí)全方位、深層次的理解和體悟[2].

      為了培養(yǎng)核心素養(yǎng),物理課堂教學(xué)必須要實(shí)現(xiàn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí),筆者認(rèn)為必須堅(jiān)持“學(xué)為中心”,即以學(xué)生和學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心,基于學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑,并從其構(gòu)成的3個(gè)維度去設(shè)計(jì)和組織教學(xué)路徑.

      2 基于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的深度學(xué)習(xí)

      學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)是學(xué)生一切學(xué)習(xí)活動(dòng)的起點(diǎn)和基礎(chǔ).這是因?yàn)椋延械闹R(shí)結(jié)構(gòu)或認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)個(gè)體行為和當(dāng)前認(rèn)知活動(dòng)起到?jīng)Q定性作用.奧蘇貝爾曾說過:“如果要我用一句話說明教育心理學(xué)的要義,我認(rèn)為影響學(xué)生學(xué)習(xí)的首要因素,是他的先備知識(shí)……”.蘇聯(lián)著名的心理學(xué)家維果斯基認(rèn)為,教學(xué)應(yīng)該在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)進(jìn)行.教學(xué)設(shè)計(jì)前教師要了解學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),在此基礎(chǔ)上找尋學(xué)生學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū),從而幫助學(xué)生搭建起新舊知識(shí)之間的聯(lián)系,通過順應(yīng)或同化順利地掌握新知識(shí).

      譬如,關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)時(shí),有些教師會(huì)很快地指出圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),提出線速度的概念并解釋它的物理意義,然后直接給出計(jì)算公式,接下來就是利用例題熟練運(yùn)用公式.基于這樣的學(xué)習(xí)路徑進(jìn)行教學(xué)自然省時(shí)省力,但是從深度學(xué)習(xí)的角度來講,學(xué)生把握其物理本質(zhì)了嗎?做到以物理學(xué)科認(rèn)知水平的“最近發(fā)展區(qū)”為基礎(chǔ),以物理問題的知識(shí)理解為中心,不斷優(yōu)化物理知識(shí)的呈現(xiàn)方式了嗎?答案很顯然是否定的.筆者認(rèn)為,學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容前,學(xué)生已經(jīng)有直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ),同時(shí)學(xué)生對(duì)自行車非常熟悉,不妨作為主要教具用于情境導(dǎo)入環(huán)節(jié).蘇格拉底說過:“最有效的教育方法不是告訴人們答案,而是向他們提問.”通過設(shè)計(jì)一系列問題鏈,引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突,從而引出圓周運(yùn)動(dòng)的概念和需要描述它的相關(guān)物理量.在接下來線速度教學(xué)時(shí),學(xué)生已經(jīng)有速度的概念,以直線運(yùn)動(dòng)的速度概念為支點(diǎn),通過實(shí)驗(yàn)和理論探究相結(jié)合的教學(xué)策略來實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo).這樣的學(xué)習(xí)路徑上看似“費(fèi)時(shí)費(fèi)力”,但這樣的學(xué)習(xí)路徑不僅是一種求知活動(dòng),更是一種體驗(yàn)活動(dòng),注重從生活里來到生活里去的過程,體驗(yàn)感悟中濡染學(xué)科精神,在達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的路上促成了認(rèn)知結(jié)構(gòu)質(zhì)變,促成了知識(shí)的系統(tǒng)化和核心素養(yǎng)的提升.

      3 基于思維過程的深度學(xué)習(xí)

      學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)是學(xué)習(xí)路徑的起點(diǎn),那么學(xué)生的思維過程是學(xué)習(xí)路徑中連接起點(diǎn)和終點(diǎn)的主要部分,是學(xué)習(xí)過程的核心,分析學(xué)生的思維過程是學(xué)習(xí)路徑的重要內(nèi)容,也是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的核心所在,是物理核心素養(yǎng)要求所指.

      例如,思維定勢(shì)有一定的局限性,在特定的條件下才是正確的,不良的思維定勢(shì)對(duì)物理的學(xué)習(xí)起到消極的影響,我們可以通過思維定勢(shì)引發(fā)認(rèn)知沖突,使學(xué)生在認(rèn)知沖突中完善自己的思維結(jié)構(gòu),提升思維的嚴(yán)謹(jǐn)性.在自由落體運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)過程中,很多學(xué)生容易將落體運(yùn)動(dòng)都簡(jiǎn)單化成自由落體,而忽視了自由落體的條件.例如,求一片樹葉從樹頂上飄落的時(shí)間問題時(shí),學(xué)生的錯(cuò)誤率就非常高.教師不妨讓學(xué)生將計(jì)算結(jié)果和實(shí)地觀察相比較,從而引發(fā)認(rèn)知沖突和深入思考,促進(jìn)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的深刻體悟和理解.在此基礎(chǔ)上,教師可以將問題中的“樹葉”改為“石頭”,并將兩者進(jìn)行對(duì)比,檢測(cè)學(xué)生對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)是否準(zhǔn)確理解.

      深度學(xué)習(xí)的明顯特征就是以發(fā)展學(xué)生的高階思維為目標(biāo),以靈活遷移解決實(shí)際問題為特征[3],以整合的知識(shí)為內(nèi)容,讓學(xué)生深度參與教學(xué)過程、深刻把握學(xué)習(xí)內(nèi)容.在學(xué)習(xí)路徑的中,教師要設(shè)置思維的“關(guān)卡”,給學(xué)生設(shè)置具有思維空間和挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù),使其積極主動(dòng)地、 批判性地學(xué)習(xí)新的知識(shí)和思想. 在學(xué)習(xí)楞次定律這部分內(nèi)容時(shí),教師不妨先回顧學(xué)生最熟悉的導(dǎo)體棒切割磁感線這一現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)右手定則非常容易判定感應(yīng)電流方向.此時(shí),教師適時(shí)讓導(dǎo)體棒靜止不動(dòng)而改變磁場(chǎng),學(xué)生就會(huì)認(rèn)識(shí)到有電流但右手定則失效了,這時(shí)候就要激發(fā)學(xué)生深層次的思考,從而帶著強(qiáng)烈的求知欲望,通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系列探究活動(dòng),引發(fā)高階思維[4].在此過程中,學(xué)生不僅形成了科學(xué)思維模式,還養(yǎng)成了合作精神、創(chuàng)新意識(shí)、時(shí)間能力和責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)和能力.再譬如,在人教版高中物理必修1中多處出現(xiàn)了亞里士多德和伽利略兩者對(duì)同一問題的研究,伽利略總是以非常正面的形象現(xiàn)身,這時(shí)就要讓學(xué)生以辯證性、批判性的思維看待問題,尤其要為亞里士多德“伸冤”,否則就會(huì)使得學(xué)生建立錯(cuò)誤的物理學(xué)史觀.作為教師,要給學(xué)生足夠的空間和時(shí)間去全面細(xì)致了解兩個(gè)人的生平事跡,促使學(xué)生認(rèn)識(shí)到他們對(duì)人類發(fā)展的貢獻(xiàn),深刻理解科學(xué)發(fā)展來自無(wú)數(shù)學(xué)者前赴后繼的艱辛探索.經(jīng)歷這樣的思維過程深度學(xué)習(xí),不正是核心素養(yǎng)培養(yǎng)所需要的嗎?

      4 基于知識(shí)表征的深度學(xué)習(xí)

      表征是認(rèn)知心理學(xué)的概念,是人類認(rèn)識(shí)事物的一種方式,它是指知識(shí)或信息以什么樣的形式儲(chǔ)存于大腦之中,代表了外部世界與有機(jī)體內(nèi)部之間的標(biāo)定關(guān)系.知識(shí)是抽象的,從可見角度來看,知識(shí)的表征有外部表征和內(nèi)部表征兩種形式,通過知識(shí)的外部表征可以分析內(nèi)部表征,推斷學(xué)生腦中的知識(shí)結(jié)構(gòu).教師在分析學(xué)生不同的知識(shí)表征方式時(shí),應(yīng)關(guān)注不同的知識(shí)表征在知識(shí)建構(gòu)中的不同作用.需要把不同的知識(shí)表征與該知識(shí)點(diǎn)的本質(zhì)建立聯(lián)系,讓每種知識(shí)表征彼此呼應(yīng),同時(shí)又要比較不同知識(shí)表征的不同作用,逐漸讓學(xué)生體會(huì)到最優(yōu)化的那種方式并豐富完善腦中的知識(shí)結(jié)構(gòu).

      譬如,對(duì)于光的干涉,有些學(xué)生只能夠列舉出雙縫干涉這個(gè)裝置及其現(xiàn)象、規(guī)律.據(jù)此,教師可以得出學(xué)生頭腦中的物理知識(shí)多是片面的、羅列式的、堆積的,顯然缺乏組織程度高的圖式.基于這樣的知識(shí)結(jié)構(gòu),教師就應(yīng)該優(yōu)化學(xué)習(xí)路徑,通過創(chuàng)設(shè)情境,采用探究、討論、歸納等策略,逐步使學(xué)生認(rèn)識(shí)到薄膜干涉和雙縫干涉具有相同的物理本質(zhì),再由此建立和機(jī)械波的聯(lián)系,并推廣到所有的波,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)干涉現(xiàn)象的深度理解,同時(shí)也讓學(xué)生體會(huì)到物理規(guī)律的普適和簡(jiǎn)潔之美.

      學(xué)生對(duì)問題的表征方式并不是一成不變的,它會(huì)隨著學(xué)生知識(shí)能力水平的提高而發(fā)生改變,逐步由單一的表征方式向多表征方式轉(zhuǎn)換,學(xué)生不同的表征方式往往反映出學(xué)生對(duì)問題理解的不同水平[5],教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的表征方式,并加強(qiáng)彼此之間的理解,逐漸讓學(xué)生體會(huì)到最優(yōu)化的那種方式.例如對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表征,可以通過語(yǔ)言文字、運(yùn)動(dòng)示意圖、數(shù)學(xué)公式、運(yùn)動(dòng)圖像分別對(duì)其進(jìn)行表征,而且圖像表征教師還可以讓學(xué)生分別以x-t圖、v-t圖、F-t圖、a-t圖等不同形式表征,讓學(xué)生多角度地認(rèn)識(shí)表征手段的差別,從而找到本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系.

      5 結(jié)束語(yǔ)

      通過對(duì)學(xué)習(xí)路徑3個(gè)方面的分析,已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)決定深度學(xué)習(xí)的起點(diǎn),走進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū);由學(xué)生的思維特征確定教學(xué)活動(dòng)的重難點(diǎn);通過分析學(xué)生的表征方式,完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu).筆者認(rèn)為,為更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),深度教學(xué)是必經(jīng)之路,而基于學(xué)習(xí)路徑的物理教學(xué)是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的有效方式.

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