任虎虎

(江蘇省太倉高級中學(xué),江蘇 太倉 215411)

1 深度教學(xué)與思維型課堂的關(guān)系

深度教學(xué)是以發(fā)展學(xué)生的高階思維為目標,以靈活遷移解決實際問題為特征,以整合的知識為內(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)容的教學(xué)．在深度教學(xué)中,學(xué)生圍繞具有思維空間和挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù),積極主動地、批判性地學(xué)習(xí)新的知識和思想．通過探究、體驗、批判、反思等學(xué)習(xí)活動,把握知識背后的思想方法、邏輯、情感、意義、價值及運用知識進行創(chuàng)造,增強學(xué)習(xí)的意義感、自我感和獲得感．

思維型課堂是以發(fā)展學(xué)生的高階思維能力為核心的課堂教學(xué)形式．它強調(diào)以誘發(fā)認知沖突為特征的教學(xué)引入、以自主建構(gòu)為特征的教學(xué)過程、以思維監(jiān)控為特征的教學(xué)反思和以靈活運用為特征的教學(xué)遷移．

不難發(fā)現(xiàn):思維型課堂教學(xué)注重發(fā)展高階思維能力、批判反思和靈活遷移,這些與深度教學(xué)的理念不謀而合．下面以“磁場對運動電荷的作用力”教學(xué)為例談?wù)勅绾位谒季S型課堂實施深度教學(xué)、引發(fā)深度學(xué)習(xí)．

2 指向深度教學(xué)的思維型課堂實踐

2.1 兩個基本分析

教材分析和學(xué)情分析是實施深度教學(xué)的基礎(chǔ)和保證,每一節(jié)課前都要深入分析,并不是公開課才有的“專利”．通過教材分析深刻把握知識背后的邏輯,即教材邏輯——學(xué)科邏輯——教學(xué)邏輯的轉(zhuǎn)化．通過學(xué)情分析把握學(xué)生的前概念和認知結(jié)構(gòu),更好地激發(fā)認知沖突和意義建構(gòu)．

(1) 教材分析.“磁場對運動電荷的作用力”這一節(jié)是對安培力知識的延續(xù)和深化,又是學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場中運動的基礎(chǔ);同時本節(jié)內(nèi)容是電磁學(xué)與力學(xué)結(jié)合的切入點,是研究與微觀帶電粒子運動有關(guān)的宏觀物理現(xiàn)象的基礎(chǔ),在知識結(jié)構(gòu)和發(fā)展學(xué)生認知領(lǐng)域上都起著承上啟下的作用．內(nèi)容安排上,讓學(xué)生由實驗猜想,探尋研究微觀粒子途徑和方法,經(jīng)歷實驗探究和理論推導(dǎo)過程,感悟科學(xué)探究的思想,學(xué)會探究的方法;深入理解安培力的微觀本質(zhì),自主建構(gòu)洛倫茲力的計算公式．

圖1 液體旋轉(zhuǎn)實驗

(2) 學(xué)情分析.學(xué)生已有的知識、觀念和生活經(jīng)驗是學(xué)習(xí)新知識的基礎(chǔ)和前理解．在學(xué)習(xí)洛倫茲力前,學(xué)生已掌握了用左手定則熟練地判定安培力的方向,安培力大小的計算和電流的微觀表達式等基本知識．在思維方法方面,學(xué)生已經(jīng)有一定的觀察、分析、抽象、邏輯思維和數(shù)學(xué)推算等能力,但學(xué)生缺少對洛倫茲力的生活經(jīng)驗和直觀認識．

2.2 5個進階策略

(1) 創(chuàng)設(shè)出有思維空間和挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù).

在一個鋁制圓盤中間固定一個碳棒,組成如圖1所示的電路,碳棒連接電源正極,鋁制圓盤邊沿連接電源負極,電路中接入一小燈泡．首先,在圓盤中加入水,閉合開關(guān),燈泡不發(fā)光,說明此時水中沒有大量電荷定向運動;其次,向圓盤中加入高濃度的NaCl溶液,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡亮起來了,說明此時溶液中有大量定向移動的電荷;最后,在圓盤底部放入一強磁鐵,發(fā)現(xiàn)液體神奇地旋轉(zhuǎn)起來了(為了便于觀察,可以在液面上放一些黑色紙片)．提出問題: ① 液體為什么會運動起來?② 這個力是怎么產(chǎn)生的?③ 這個力的方向如何判定?大小如何表示?

設(shè)計意圖:通過上面的實驗情境及其問題,一方面生成對洛倫茲力的意義認識,讓學(xué)生切身體驗和認識到運動的電荷在磁場中會受到力的作用;另一方面創(chuàng)設(shè)出有思維空間和挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù),促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)．

(2) 激發(fā)認知沖突引發(fā)積極情感和深度思考.

在鋁制圓盤實驗的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生仔細觀察并總結(jié)出磁場方向、運動電荷方向和洛倫茲力方向之間的關(guān)系．為了實現(xiàn)思維可視化:給每組學(xué)生一大塊橡皮泥,3個不同顏色的鉛筆分別代表上述3個物理量的方向,讓小組討論洛倫茲力方向的判斷方法并形象化地表示出來．

學(xué)生經(jīng)過自主和小組討論,歸納出判斷洛倫茲力方向判定的左手定則:磁場穿過手心,四指指向電荷運動的方向,大拇指就指向運動電荷受力的方向．注意:此時學(xué)生沒有認識到電荷的電性對洛倫茲力方向的影響．

設(shè)置兩難問題情景:在剛才的實驗中，溶液中負電荷會向什么方向運動?試判斷運動的負電荷受到的洛倫茲力方向向哪里?此時對負電荷運用上述結(jié)論時發(fā)現(xiàn)與正電荷受力方向相反．溶液應(yīng)該靜止不動才對,這與觀察到的實驗現(xiàn)象矛盾,有效地激發(fā)了學(xué)生的認知沖突．

接下來借助陰極射線管引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)進階:首先介紹陰極射線管的結(jié)構(gòu)和工作原理,接通電源后,觀察到一條綠線,即電子的運動徑跡．用N極在外、S極在里的U型磁鐵從上向下靠近陰極射線,觀察陰極射線的偏轉(zhuǎn)方向;N極在里、S極在外從上向下靠近陰極射線,再次觀察陰極射線的偏轉(zhuǎn)方向．讓學(xué)生歸納運動的負電荷受到的洛倫茲力的判斷方法,并判斷鋁制圓盤溶液中負電荷的受力方向．

設(shè)計意圖:創(chuàng)設(shè)認知沖突能有效激發(fā)學(xué)生的求知欲,促進學(xué)生主動參與、積極思考,讓學(xué)生經(jīng)歷動手操作和析疑、釋疑的思維過程,豐富體驗,挖掘知識的內(nèi)涵,邏輯及意義．

(3) 通過自主建構(gòu)把握問題本質(zhì)和意義建構(gòu).

創(chuàng)設(shè)生活情景:班長發(fā)動大家進行愛心捐款,班級一共捐助500元,假設(shè)每人捐款相同,每人捐助多少?

搭橋問題:每個定向運動的電荷所受的洛倫茲力與宏觀上電流所受安培力的大小上有什么關(guān)系?請根據(jù)安培力的大小計算公式和電流的微觀表達式,自己建立模型,計算每個定向運動的電荷所受的洛倫茲力的大?。?/p>

在學(xué)生得出結(jié)果后,再討論速度方向與磁場方向平行和成一般角度時的計算公式是什么?這些都讓學(xué)生自主完成,引導(dǎo)多角度把握問題本質(zhì)．

設(shè)計意圖:通過這一開放性問題,有助于培養(yǎng)學(xué)生類比、歸納、建模以及運用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力,并且與生活情境聯(lián)結(jié),實施意義建構(gòu),豐富學(xué)生的意義系統(tǒng)．

(4) 借助思維監(jiān)控批判地吸收新知識和思想.

在歸納出洛倫茲力方向的判斷方法和洛倫茲力的大小計算規(guī)律后，師生共同討論.

師:洛倫茲力和安培力在本質(zhì)上有什么異同?

生1:洛倫茲力是安培力的微觀形式,計算的是單個電荷所受洛倫茲力的大小,安培力是大量運動電荷在磁場中的受到的合力的宏觀表現(xiàn)．

師:剛才在歸納出左手定則的過程中,大家回顧一下都用到了哪些科學(xué)思想方法?

生2:觀察猜想、類比和控制變量．

師:很好,還有補充的嗎?

生3:實驗探究,從宏觀到微觀．

師:還有科學(xué)建模的思想方法．

設(shè)計意圖:通過對學(xué)習(xí)對象及過程進行對比、反思提煉,有助于觸及學(xué)科思想方法這一本質(zhì),思想方法是知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁和紐帶．通過反思,批判地吸收新知識和思想發(fā)展高階思維,促進公共知識的個人意義達成．

(5) 引導(dǎo)靈活遷移用整合知識解決實際問題.

在應(yīng)用環(huán)節(jié),通過創(chuàng)設(shè)待解決的真實問題情境,將所學(xué)知識和思想方法靈活遷移和應(yīng)用,提升運用整合知識解決實際問題的能力．

圖2 電視機工作圖

筆者在課堂上直接給學(xué)生展示老式電視機,把電視機的后蓋打開,讓學(xué)生觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)．電視機的工作原理涉及到電荷在電場中的加速、在磁場中的偏轉(zhuǎn)、光電轉(zhuǎn)換、視覺暫留等整合知識．首先,將產(chǎn)生豎直和水平方向磁場的電路斷開．此時接通電源,在顯示屏上中間觀察到一個光斑,如圖2所示．

師:用什么方法可以讓光斑移到A點?

生1:加豎直向下的磁場?

師:現(xiàn)在來體驗一下．

師:用什么方法可以讓光斑移到B點呢?

生2:加水平向右的磁場.

師:用什么方法可以讓光斑移到C點呢?

生3:加斜向左上方的磁場.

師:還有別的方法嗎?

生4:根據(jù)矢量合成,可以同時加向左和向上的磁場．

設(shè)計意圖:通過創(chuàng)設(shè)待解決的真實問題情境,將物理知識、思維方法從課堂遷移到生產(chǎn)、生活中,培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識和方法解決實際問題的習(xí)慣和能力．學(xué)生從被動的信息加工者變?yōu)橹鲃拥膶嶋H問題解決者;教師從知識的擁有者與傳遞者變?yōu)橹R創(chuàng)生和多維意義實現(xiàn)的引領(lǐng)者與合作者．

3 指向深度教學(xué)的思維型課堂反思

實施深度教學(xué)促進深度學(xué)習(xí)是落實學(xué)科核心素養(yǎng)的必然路徑．深度教學(xué)理念下須重構(gòu)知識觀、學(xué)習(xí)觀、教學(xué)觀和評價觀,轉(zhuǎn)變教學(xué)、學(xué)習(xí)方式,讓深度學(xué)習(xí)真實發(fā)生．

本堂課以深度教學(xué)理念為指導(dǎo),以發(fā)展學(xué)生的高階思維為目標,以思維型課堂教學(xué)為路徑．首先采用了導(dǎo)電液體在磁場中旋轉(zhuǎn)的實驗來激發(fā)學(xué)生的思考,讓學(xué)生從身邊的可操作的現(xiàn)象來體驗洛倫茲力．運用類比法得出的左手定則在判斷運動的負電荷受力方向時激發(fā)了認知沖突,通過陰極射線管實驗探究解決矛盾．推導(dǎo)洛倫茲力的大小時,設(shè)置開放問題、創(chuàng)生具有思維空間的實際問題,把情景抽象和推導(dǎo)過程大膽地交給學(xué)生．通過學(xué)生小組合作自主探究等方式,實現(xiàn)知識的遷移．再通過學(xué)生反饋推導(dǎo)過程,使學(xué)生得到啟發(fā),受到激勵．

物理來源于生活,回歸服務(wù)于生活,引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)知識解電視機顯像管工作原理,培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力,使學(xué)生得到成功的體驗和感悟,深入到知識的邏輯、意義和價值層次,增強學(xué)習(xí)的意義感、自我感和獲得感．本節(jié)課很多環(huán)節(jié)還不夠開放,很多問題和環(huán)節(jié)都可以大膽地交給學(xué)生完成．