基于“深度学习”的高中物理概念学习策略例探

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  摘 要: 教师引导学生掌握并有效运用学习策略,对深化概念的学习效果、提高学习能力具有重要意义。文章主要围绕学生学习物理概念的认知发展,从学习过程中的认知规律、认知结构、认知发展进程三个角度,阐述如何利用学习策略促进有效识记概念、在把握深层联系中自觉建构概念与获取新知、在主动调控认知进程中激活思维、培养学习能力等问题。
  关键词: 高中物理 概念教学 学习策略 深度学习
  在高中物理教学中,笔者经常发现不少学生在物理概念的学习上出现较为严重的分化现象,学习效果有明显的差异,相当一部分学生无法正确把握物理概念的学习方法和技巧,缺乏学习策略的有效引导,学习积极性与实际效果存在极大反差。在物理概念教学中注重对学生学习策略的指导尤为必要。下文,笔者结合物理概念教与学的实际,从三个方面谈谈物理概念学习策略的具体应用。
  一、遵循认知规律,借巧法促识记
  在高中物理概念教学中,教师积极把握和遵循学生的认知规律,这是开展有效教学、促进深度学习的先决条件。只有充分认识了学生的心理特征和认知规律,教师采取的方法和策略才更有针对性,才能为因材施教奠定必要的学情基础。
  1.遵循认知规律
  相比于初中物理,高中物理概念更具有抽象性。但高中生在智力活动中的感觉、知觉、观察、想象、记忆和思维等方面能力都达到了较高水平,具备学习概念的良好认知基础。所以,教师首先必须认识并把握学生的认知规律,引导他们不仅学会掌握物理概念的形成过程,而且领会概念中蕴含的物理方法和科学探索精神。如,在必修一《运动的描述》单元中,学习物理学科的第一个概念——“机械运动”时,笔者先联系了学生在初中已学过的物理知识,启发他们阅读教材图例并进行讨论,再利用已有的学习经验和现有的辅助资料认识了各种运动形式,从而得出结论:“运动是宇宙中的普遍现象。”按照一般到个别的思维演绎方法,沿着学生讨论获得的学习成果,继续设置问题:“(1)你从座位走到黑板前来,在这一过程中,你的发生了变化?(2)一辆停在路边的轿车和正在路上行驶的轿车有何不同呢?(3)如果说,天上的飞机是运动的,你是根据什么呢?”教师结合这些问题指引学生开展发散性思考活动,启发学生思维。最后,教师启发学生一起成功归纳出“机械运动”的概念。可见,学生在教师的巧引妙导之下经历了从已学经验到讨论学习、从演绎到归纳的思维活动过程,体验到了由现象到本质的认知进程,这些都是教师善于把握学生认知规律和求知心理的充分体现。
  2.巧用识记策略
  在物理概念学习中,识记能力是学生在把握物理概念文字符号中准确地感知、辨识有关信息,捕捉关键词、句式结构和主体等重要元素,并有效培养整体性联系的能力。它是物理概念学习中最浅层次的能力要求,也是理解、运用能力的重要基础。笔者在教学中主要借鉴了复述认知策略。例如,在必修一“相互作用”教学单元中,笔者引导学生了解了各种“奇特的力现象”,又学习了重力与重心、形变与弹力等关于“力”的知识之后,进入了第三课“摩擦力”的学习;此时,先结合设计好的“摩擦力”流程图,利用复述策略进行延伸拓展,引导他们在“静摩擦力”和“滑动摩擦力”两部分内容的多次复述中更好地识记“摩擦力”概念:“静摩擦力——依据物体的状态确定在0至Fm之间,它与物体间的相对运动趋势相反;滑动摩擦力——F=Fn,与物体间的相对运动方向相反。”教师适时引导学生参与复述,借助形象的“摩擦力”流程图,更进一步激发了识记的目的性,深化了概念识记活动,敏锐准确地提取了概念中的关键信息,保持了概念的稳定记忆。
  另外,我们经常发现学生在识记物理概念时存在“先快后慢”的遗忘现象。为了促进学生较长时间地保持良好的识记效果,笔者利用了重复策略指引他们巩固概念记忆效果。其中,有效方法就是指导学生坚持做好“物理概念记忆手卡”,鼓励他们动手在卡片的正面写上主要物理概念的定义、字母符号和中文意义,而在背面写上物理概念所涉及的公式和公式的字母符号代表式,等等。这样,学生就能充分利用闲余时间开展分散记忆。同时,启发他们每隔一些时间段就要做好回忆和自我小测,如果发现在哪个概念上回忆失败了,就在手卡上用红色笔做好标记,下一次回忆时要更加关注,有效提高回忆效率,促进对物理概念的学习。
  二、搭建认知结构,深联系获新知
  在高中物理概念学习中,促进学生深度学习,不仅要遵循学生认知规律,而且要紧密联系他们的知识经验、思维习惯和学习情感,在此基础上搭建起有益于认知发展的有效结构。当学生建立起符合自己学习特质的认知结构,在学习过程中自觉深入地把握概念的深层意义和内在联系,自由调节学习进程,不断获取新知,深度学习的意义就自然形成了。
  1.巧建认知结构
  学生的学习效果很大程度上与他们头脑中已形成的知识结构、面临物理新概念时所采取的加工方法有直接联系。如果教师能在学生激发兴趣和迫切求知的时候,恰如其分地指引他们关联新旧知识,探求知识的内在规律,缕清知识点之间的结构关系,就能建立起新的知识结构。如在“直线运动”概念学习时,教师就利用了认知的群集策略,借助知识网络图对概念、特征及类别进行组织整理、归类,建立起概念之间的有机联系,促进概念信息的记忆与理解,使学生在有机的概念体系中形成新的认知结构。
  2.精加工获新知
  高中物理概念之间存在密切联系,需要教师有效指引学生找寻已学知识与新学概念之间的内在联系,促进新概念的深化理解,更好地激励学生在概念的识记、理解和应用等过程中“生成”新知。在此,笔者经常利用精加工学习策略,巧妙地通过类比和类化的方法,让学生在形象化的认知环境下积极探寻概念的深层内涵。如,在“加速度”概念的学习中,师生一起学习:“速度与加速度二者的方向可能相同或相反,甚至二者的方向不在同一条直线上;加速度与速度二者的方向相同或相反,二者的方向关系决定了速度是增加或减少。”可是学生对这些存在较大的理解难度。于是,教师设置了一个类比:“速度→箱子里的苹果总数;加速度→每一次放进箱子或从箱子里拿出的苹果数。”通过类比推理,学生理解了:加速度与速度二者的方向相同或相反,二者的方向关系决定了速度是增加或减少,这就好比向箱子里放进或拿出苹果,决定了箱子里的苹果是增加或是减少一样。加速度的大小影响的是速度的增减变化的快慢,这就好比每一次向箱子里放进苹果或从箱子里拿出苹果数目多少,影响了箱子里苹果数目增减变化的快慢,是一样的道理。在此,教师围绕“加速度”和“速度”这两个相似概念,将概念学习与学生已有的生活经验相关联,借助形象的类比,引导学生自觉开展推理精加工,深化学生对加速度与速度变化影响的关系的“生成”。笔者还利用类化的方法,积极把某些相近信息的不同物理概念有机整合在同一网络结构中,如在“比值定义法”学习中,将电容C=Q/U、电阻R=U/I、电场强度E=F/q、磁感应强度B=F/IL等物理量,或将速度V=S/t、加速度a=ΔV/Δt、角速度ω=Δθ/Δt、线速度v=ΔL/Δt等物理量进行类化概括,通过这些物理概念之间的共同本质特征的把握,有利于在类化相似知识的网络结构中促进物理概念性知识的储存,获取更多新知识。   三、调控认知进程,激思维塑能力
  在物理概念教学中,教师还应引导学生通过深入阅读、讨论思考、经验分享、实验操作等学习行动,调节和控制概念的认知学习过程,提升学生的思维品质,培养学习能力,完善能力结构。
  1.问题单导学
  笔者在引导学生学习物理概念时,注重坚持以目标为驱动的学习方法,加强师生之间的互动合作,并在围绕概念目标的学习过程中利用元认知策略,灵活设置问题单指引学生计划、监控、调节概念学习,促进学生计划学习、自主监控、自觉调节,提高学习效率。如,在必修一“摩擦力”教学中,设置如下问题单:(1)制订计划:①摩擦力的概念是什么?②针对摩擦力的概念,我已掌握了哪些关键信息?这些信息对开展摩擦力概念的学习有何作用?③如何计划更好地处理信息、学好概念?④是否还有其他有效办法?⑤我下一步的计划是什么?(教师在此利用了计划策略设计学习计划,引导学生主动捕捉概念中的关键信息,激发学生生成问题,学会分析如何完成学习任务。这样的计划使学生学会了规划和预测自己的学习进程,促进了主动学习。(2)自主监控:①我是否坚持了学习计划?需要采用新计划吗?②我的学习目标改变了吗?目前的学习目标是什么?③我是否正在接近学习目标?(教师在此指引学生对学习进行追踪、自我审问,能让学生在概念学习中增强警觉性,主动注意和修缮学习中出现的问题。)(3)自觉调节:①在学习过程中,哪些方法是有用的?哪些是无用的?②下次我该利用什么不同方法?(教师引导学生根据自己的认知结果做好自我检查,鼓励发现问题,采取必要的补救措施,调节、矫正后续的认知学习,教导他们使用更多的有效策略。)学生在问题单的设置指引下,不断修正和激励思维活动,逐步深化对新概念的感知、识记、理解,提高认知程度和学习能力。
  2.激思维塑能力
  思维是科学素养的核心。在概念教学中,教师启发学生参与思考交流,锻炼逻辑思维,养成思维品质,提高思维能力,这是组织教学、促进学生能力发展的突破点。如,在必修二“向心加速度”概念教学中,特别注重这一概念的有序引入与探究推导,创造有利条件指引学生参与互动交流、讨论探究。教师围绕向心加速度的方向和大小展开推导,设计了如下探究环节:(1)建模型,激思维。先借助建立“一个物体以速率v、做半径为r的匀速圆周运动”物理模型(图略),接着启发学生应用假设思维:“假设经过Δt时间间隔,物体从A运动到B,转过的圆心角为Δθ,从而可以确定出物体一定时间Δt内在A、B两点的速度变化Δv”;(2)分析,归纳。教师引导学生开展动态分析:“当A运动到B的时间Δt变得越小,物体转过的圆心角Δθ则越小”,从而归纳出速度变化Δv的方向;(3)提问题,建概念。教师及时提出问题,引发学生思考:“速度在变化,想一想,加速度的大小与方向如何变化呢?”学生积极参与思考分析,凭借已学的加速度定义、加速度大小与方向、速度变化方向等知识,很好地建立起了“向心加速度”概念。可见,通过具体的探究活动,学生不仅领略了有效的推导方法,而且体验了物理概念的推导探索过程,在活动中激活了创新思维,更强化了推理探究能力。
  总之,高中物理概念的学习过程就是一个富于严密逻辑性的学习推理过程。教师坚持应用有效策略,在优化概念教学的活动中促进学生有效识记、获得新知、发展思维,使学生在深入学习物理概念的同时,掌握应用学习策略的技巧,体验自主自觉的学习活动,促进能力和素质的发展,品味有“深度”的学习进程。
  参考文献:
  [1]刘理.“元学习理论”指导下的高中物理深度学习策略与实践[J].中学物理,2014(15).
  [2]鲁世明.新课改高中物理概念的学习策略[J].中学物理,2011(23).
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