指向深度学习的高中物理单元教学问题链的探讨和实践

熊明智

(广东省东莞市塘厦中学,广东 东莞 523710)

1 深度学习与单元教学

深度学习起源于人工智能领域,现已广泛应用于教育领域。深度学习有助于学生掌握学科的核心内容,形成科学观念,提升核心素养。深度学习理论将认知目标划分为六个层次:记忆、理解、应用、分析、评价、创造。浅层学习主要在记忆和理解层面,而深度学习不止于记忆和理解,更有应用、分析、评价和创造。结合国内外研究成果,深度学习与浅层学习的对比如表1。

表1

指向深度学习的教学实践,需要以“单元整体教学”为具体操作方式。单元整体教学是教师分解和落实课程目标的关键一环,是对教学目标、教学内容进行重构的主要抓手。

单元教学是教师在教学中将学生需要学习的内容按照逻辑关系,整理为各个整体关联的单元,体现整体内容筹划的特征,统揽单元全局;既有大单元,也有小单元;既可以按教材的章节来划分,也可以按课程内容的主题来划分;强调内容的整体性和关联性,而不是零散的知识点。其目的就是为了促进学生抓住物理的内在学科逻辑,把握整体结构,培养学生的核心素养。

有专家将学生的思维从低到高分为五个层次:前结构、单点结构、多元结构、关联结构、拓展抽象结构。从表1可以发现,单元整体教学更多地指向高阶思维。

在具体教学过程中,问题链作为一种启迪学生思维的载体,可以将教学内容转化为一系列具有科学性、系统性、层次性、关联性、逻辑性的问题,是推动学生达成预期目标的有效手段,是提高课堂教学效率、促进深度学习、培养学生核心素养的有效教学策略。

2 高中物理单元整体教学中问题链的分类

问题链的分类方式很多,结合高中物理单元整体教学实际,根据使用需求和目的可以分为以下几类。

2.1 引入性问题链

引入性问题链是为了引入新课或者切换课堂主题,把新内容纳入到原有的认知体系当中,基于学生的“最近发展区”,激发学生回顾与新内容相关的旧知识,启发学生的思维,培养学生运用类比、演绎、归纳等方法建立新旧知识的联系。

2.2 差异性问题链

差异性问题链主要是为了激发学生的认知冲突,引发学生的思考,引导学生针对类似问题或者新旧知识的不同,关注问题的差异点,加深对知识的理解。

2.3 诊断性问题链

诊断性问题链主要用在复习课和习题课中,目的是为了发现和解决学生学习中的疑难点。这类问题的提出不需要老师马上给出正确答案,重在引导学生思考和回答,关注学生的思维方式和知识掌握的程度,从学生出现的典型错误出发,在找错、认错、改错的过程中寻求正确的思维方法,避免以后再次出错。

2.4 探究性问题链

探究性问题链主要用在科学探究过程中,特别是用在项目式学习活动中,以发现问题为开端,以解决问题为目标。要求学生自主选择实验器材,通过小组合作解决问题。

2.5 迁移性问题链

迁移性问题链主要是鼓励学生善于观察、善于思考,从生活中来,到生活中去。物理学思想和方法不仅可以在其他学科中应用,还可以用在生活的方方面面。物理问题不应该只停留在书本中,而应该从生活的真实情境出发,引领学生探究物理现象,将物理知识和方法迁移到新的情境中。

2.6 总结性问题链

总结性问题链一般用在小结、复习课中,目的是梳理零散的知识,进行知识重构,帮助学生抓住知识之间的逻辑关系,建立完整的知识体系,力图从单点结构到多点结构,再到关联结构。

2.7 递进性问题链

递进性问题链在物理单元教学中经常见到,因为物理学习过程就像是登山一样,一步一个台阶,后一个知识点往往建立在前一个知识点的基础之上。但是,由于物理知识较为抽象,如果“台阶”的跨度太大,学生难以思考得出下一步的结论;如果“台阶”的跨度太小,大部分学生不经过深度思考就能得到结论,这样学起来缺乏挑战性,没有成就感,也就难以激发学生的深度学习。所以递进性问题链对于层次性的要求比较高。

3 高中物理单元教学中问题链的功能

在高中物理单元教学中,问题链具有多方面的功能。

3.1 提升教师的专业素养

对单元整体教学内容的整合与规划,需要教师具有扎实的基本功,对高中物理的知识体系、逻辑结构、整体框架等非常熟悉,并且能结合学生的实际情况,通过不同方式设置合适的单元。

问题链的设置需要教师反复琢磨与仔细推敲,比如问题的难度应该能促进学生思维的发展,问题的提出方式应关注学生的接受与反馈。

以上都是教师自身专业素养发展所需,只有先提高自己,才能引导学生的学习,设计出高质量的问题链。

3.2 提升课堂教学效率

无论以何种方式组建的单元,所设计的问题链都必然有内在的逻辑联系,教师就需要在关键的临界点上设置问题,让学生通过思考,建立知识之间的联系,进而建构阶段性知识体系。

不论是从问题的激趣,还是真实情境的再现,或者是物理规律的演绎,通过一串有关联的问题,点燃学生思维的火花,促进他们在问题解决中质疑与思考,发现、提出新的问题,形成良性循环。让学生真正成为学习的主体,这样学生才会学有所获,才能提升课堂教学效率。

3.3 提高学生的思维层次

学生在学习过程中慢慢会发现老师是如何将知识点进行整合的,如何提出一个个好问题将这些知识点串联起来的,他们会发现物理知识的关联性和整体性,逐渐建构完整的知识体系。学生也会逐渐学习老师的思考方式,进而学习科学家思考和解决问题的方式。提出问题的过程本身就是深度思考的过程,有时候提出一个好问题比解决一个好问题更重要。这本身就是提高思维层次、进入深度学习的过程,更是学会学习、培养核心素养的过程。

正如爱因斯坦所说,要解决一个问题,必须站在更高的高度来思考。学习的过程更是如此,不仅要像老师那样思考,更要像物理学家那样思考。

4 高中物理单元教学中问题链的应用实践

高中力学通常可以分为运动学、静力学、动力学三大部分。在静力学当中,笔者以摩擦力作为一个单元,其内容可分为滑动摩擦力和静摩擦力。学生通过初中物理的学习,对滑动摩擦力有所认识,教师可以设计问题链,不断深化,层层递进,体现高中物理的逻辑严密、定量研究的特点。运用问题链引导学生从生活中的摩擦现象,提炼总结出摩擦力的概念、产生条件等,探究定量规律,并进一步运用到更多的生活场景中,笔者用思维导图的形式呈现摩擦力的问题链(图1)。

图1

5 教学反思

物理课程目标是培养学生的核心素养,深度学习顺应了课程改革的要求,更加注重高阶思维能力的提升,这与单元整体教学的目标不谋而合。高阶思维不仅需要基础知识,更需要建立知识体系,需要教师站在更高的高度,从整体进行规划,将单元知识串联起来,引导学生灵活地加以运用。为了达成这样的目标,课堂中的问题链设计就显得尤为关键,用问题链引导学生进行深度学习,激发学生的认知冲突,带领学生一步步往更高、更深的方向发展,以问题链方式培养学生的核心素养的路径如图2。

图2

在实际教学中,教师需不断与学生沟通,了解学生的最近发展区,在思维跨度较大和层次要求较高的问题上,要留足时间给学生思考、讨论,也要允许学生“启而不发”,或者回答“牛头不对马嘴”,哪怕思考的时间长,也会对学生长期的发展有所帮助,最终能促进学生核心素养的提升。