木天樂

(溫州市第二外國語學(xué)校 浙江 溫州 325000)

在遇到有一定學(xué)習(xí)難度的內(nèi)容時(shí)，選擇合適的教學(xué)理論來設(shè)計(jì)課堂可以突破教學(xué)難點(diǎn)，幫助學(xué)生建構(gòu)內(nèi)在知識(shí)體系，促進(jìn)深度發(fā)展.模型建構(gòu)教學(xué)和深度學(xué)習(xí)理論為此提供了強(qiáng)有力的支持.

1 模型建構(gòu)教學(xué)

模型建構(gòu)是自然科學(xué)研究中的一種常用方法，通過研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)，能體現(xiàn)模型建構(gòu)者較為高階的邏輯思維能力和思維方式[1].因此，滲透該方法的教學(xué)是為了通過模型的建構(gòu)，為知識(shí)遷移提供知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)和動(dòng)作技能，促進(jìn)高階思維培養(yǎng).

模型建構(gòu)教學(xué)的過程為感知模型、建立模型、認(rèn)知進(jìn)階和修正模型、應(yīng)用模型.

2 深度學(xué)習(xí)及路線

深度學(xué)習(xí)，就是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的、有意義的學(xué)習(xí)過程.在這個(gè)過程中，學(xué)生掌握學(xué)科的核心知識(shí)，理解學(xué)習(xí)的過程，把握學(xué)科的本質(zhì)及思想方法，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、高級(jí)的社會(huì)性情感、積極的態(tài)度、正確的價(jià)值觀，成為既具獨(dú)立性、批判性、創(chuàng)造性，又有合作精神、基礎(chǔ)扎實(shí)的優(yōu)秀的學(xué)習(xí)者[2].

美國的利恩·尼克爾森(Leann Nickelsen)和埃里克·延森(Eric Jensen)合著的《深度學(xué)習(xí)的7種有力策略》一書中總結(jié)出的深度學(xué)習(xí)路線(Deeper Learning Cycle，以下簡(jiǎn)稱DELC)為設(shè)置課程目標(biāo)和內(nèi)容、預(yù)評(píng)估、營(yíng)造積極的學(xué)習(xí)氛圍、預(yù)備與激活先期知識(shí)、獲取新知識(shí)、知識(shí)深度加工、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí).

可以發(fā)現(xiàn)，模型建構(gòu)教學(xué)的過程和DELC中的學(xué)習(xí)過程有著非常緊密的聯(lián)系，我們可以做一比較，具體如表1所示.

表1 DELC深度學(xué)習(xí)路線和模型建構(gòu)教學(xué)的聯(lián)系

而后，我們結(jié)合DELC深度學(xué)習(xí)路線和模型建構(gòu)教學(xué)理論的優(yōu)勢(shì)，開展教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐.以“電路的分析和運(yùn)用”一節(jié)為例，其教學(xué)設(shè)計(jì)框架如圖1所示.

圖1 “電路的分析和運(yùn)用”教學(xué)設(shè)計(jì)框架

3 教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐

3.1 設(shè)置課程目標(biāo)和內(nèi)容

按照課程標(biāo)準(zhǔn)，本課需要達(dá)成的目標(biāo)是“知道串、并聯(lián)電路的電流電壓特點(diǎn)，理解歐姆定律，并解決簡(jiǎn)單的電學(xué)問題.”[3]按照課本內(nèi)容編排，該課的要點(diǎn)問題為串并聯(lián)電路電阻特點(diǎn)、串聯(lián)電路分壓情況的計(jì)算、并聯(lián)電路分流情況的計(jì)算.

3.2 預(yù)評(píng)估

浙教版八年級(jí)上冊(cè)科學(xué)第四章“電路探秘”是初中生首次接觸電學(xué)內(nèi)容，這章前5節(jié)內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)電路、電流、電阻、電壓等核心概念有了一定的認(rèn)識(shí)，而后學(xué)生根據(jù)第6節(jié)電阻器電流、電阻和電壓之間的關(guān)系，得出了歐姆定律.到了第7節(jié)“電路的分析和運(yùn)用”，需要進(jìn)一步研究多個(gè)電阻器之間的關(guān)系.本節(jié)的難點(diǎn)在于，一個(gè)電阻器存在3個(gè)電學(xué)物理量，而兩個(gè)電阻器的電學(xué)物理量將多達(dá)9個(gè)，掌握難度成幾何倍數(shù)增加.

3.3 營(yíng)造積極的學(xué)習(xí)氛圍

學(xué)習(xí)氛圍是一種隱形的“場(chǎng)”，它取決師生之間的積極關(guān)系和學(xué)生之間的積極關(guān)系.對(duì)于前者，就要求我們教師在教學(xué)設(shè)計(jì)上以學(xué)生為中心，在課堂上，給與學(xué)生表達(dá)的時(shí)間，給與學(xué)生認(rèn)可與尊重.對(duì)于后者，更多的是在長(zhǎng)期課堂中，引導(dǎo)學(xué)生傾聽彼此的想法，思考彼此的想法，認(rèn)可或用證據(jù)否定彼此的想法，并認(rèn)識(shí)到彼此之間的促進(jìn)作用.

3.4 預(yù)備與激活先期知識(shí)：感知模型

(1)提供一個(gè)未知阻值的電阻器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量其阻值.

(2)兩個(gè)電阻器串聯(lián)，指出涉及到的電學(xué)物理量.

說明：通過測(cè)單個(gè)電阻的實(shí)驗(yàn)，回顧了伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)和歐姆定律.在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生思考兩個(gè)電阻時(shí)電路中的相關(guān)物理量，為模型構(gòu)建提供基礎(chǔ)知識(shí)的支撐.

3.5 獲取新知識(shí)：建立模型

(1)觀察9個(gè)物理量，對(duì)其進(jìn)行有序排列，并說明排序理由.

(2)若兩個(gè)電阻并聯(lián)，完成并聯(lián)電路的“九宮格”模型.

說明：學(xué)生介紹自己的排列方式和排列原因過程中，引導(dǎo)其他學(xué)生基于“歐姆定律”和“串聯(lián)電路特點(diǎn)”進(jìn)行生生互評(píng)，逐步構(gòu)建串聯(lián)電路的“九宮格”模型，如圖2～圖4所示，并將其拓展到并聯(lián)電路，如圖5所示.

3.6 知識(shí)的深度加工

3.6.1 認(rèn)知進(jìn)階和修正模型

(1)通過現(xiàn)有模型，分析串聯(lián)電路中R1，R2，R總之間的關(guān)系.

(2)若兩個(gè)電阻并聯(lián)，分析R1，R2，R總之間的關(guān)系.

3.6.2 應(yīng)用模型

【例題】一個(gè)小燈泡正常發(fā)光時(shí)兩端的電壓是2.5 V，通過的電流為 0.2 A.現(xiàn)用一個(gè)電壓為5 V的電源對(duì)其供電，為了使小燈泡能正常發(fā)光，需要串聯(lián)一個(gè)多大的電阻？

說明：學(xué)生借助“九宮格”模型內(nèi)物理量橫向和縱向的關(guān)系，快速找出對(duì)應(yīng)的關(guān)系和公式，得到結(jié)果，思維過程如圖7所示.

3.6.3 認(rèn)知進(jìn)階

(1)知3求6

1)利用例題中的3個(gè)已知數(shù)據(jù)，求出“九宮格”內(nèi)盡可能多的物理量.

2)討論“是否知道九宮格中任意3個(gè)數(shù)據(jù)，就能求出所有物理量”.

說明：在例題的基礎(chǔ)上，所有物理量都可求出，數(shù)據(jù)如圖8所示.隨后討論得出，“用3個(gè)不重復(fù)的物理量，可以求出其他6個(gè)物理量.”該過程借助模型深挖了物理量之間的聯(lián)系，體現(xiàn)出該模型的優(yōu)勢(shì).

(2)分壓特點(diǎn)和分流特點(diǎn)

1)分析圖8中U1和U2都為2.5 V的原因.

2)簡(jiǎn)單變式：一個(gè)小燈泡正常發(fā)光時(shí)兩端的電壓是2 V，通過的電流為0.2 A.現(xiàn)用一個(gè)電壓為5 V的電源對(duì)其供電，為使小燈泡能正常發(fā)光，需要串聯(lián)一個(gè)多大的電阻？

3)根據(jù)例題和簡(jiǎn)單變式的“九宮格”模型，推測(cè)U1和U2之間的關(guān)系.

4)結(jié)合“九宮格”，用公式推導(dǎo)出U1和U2之間的關(guān)系.

5)結(jié)合“九宮格”，用公式推導(dǎo)出并聯(lián)情況下I1和I2之間的關(guān)系.

說明：完成簡(jiǎn)單變式的過程中，學(xué)生可求出所有物理量，結(jié)果如圖9所示.結(jié)合圖8和圖9，讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)分壓特點(diǎn)U1∶U2=R1∶R2后，利用“九宮格”模型推導(dǎo)該規(guī)律，并引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出并聯(lián)電路分流特點(diǎn)I1∶I2=R2∶R1的規(guī)律，推導(dǎo)過程如圖10和圖11所示.

3.7 評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)

對(duì)學(xué)生進(jìn)行的評(píng)價(jià)有形成性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià).形成性評(píng)價(jià)首先應(yīng)該指向深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和遷移，而不能停留在簡(jiǎn)單的背誦、重復(fù).其次應(yīng)該具有情境性，基于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，從而更好激發(fā)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)[4].終結(jié)性評(píng)價(jià)不是在一天的教學(xué)中所能做出的，應(yīng)該在長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)間跨度下，教師、學(xué)生本人、同伴、家長(zhǎng)共同評(píng)價(jià)所產(chǎn)生的.

故以教材課后練習(xí)第3題作為形成性評(píng)價(jià)的一部分，題目如下.

某同學(xué)在創(chuàng)作比賽中有這樣一個(gè)設(shè)想，燈泡中采用兩根燈絲，外接的電路中用兩個(gè)開關(guān)控制電路，如圖12所示.在外接電壓220 V不變的情況下，燈泡中實(shí)際的電阻不同，通過燈泡的電流就不同，且電流越大，燈泡越亮.已知L1的電阻小于L2的電阻，問如何控制燈泡外的開關(guān)，使其產(chǎn)生3種不同的亮度？怎樣控制燈泡最亮？

圖12 某燈泡結(jié)構(gòu)示意圖