吳洪文

(廣東省臺(tái)山市第一中學(xué)，廣東 臺(tái)山 529200)

1 引言

知識(shí)遷移與問(wèn)題解決、創(chuàng)造思維等高級(jí)心理活動(dòng)相關(guān)，是發(fā)明和藝術(shù)創(chuàng)造等所必需的關(guān)鍵能力。能夠把在一個(gè)情境中習(xí)得的知識(shí)和能力遷移到新情境中，是深度學(xué)習(xí)的重要表現(xiàn)。微專題對(duì)零散的知識(shí)進(jìn)行分析歸類，并通過(guò)遷移建立聯(lián)系，使知識(shí)系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。以微專題的形式，創(chuàng)設(shè)有效的學(xué)習(xí)情境，通過(guò)生活實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生遷移應(yīng)用物理思想方法，是引發(fā)深度學(xué)習(xí)的有效途徑。筆者在微專題“速度的測(cè)量”的教學(xué)中進(jìn)行了探索，收到了良好的教學(xué)效果，圖1是教學(xué)設(shè)計(jì)流程。

圖1

2 引發(fā)深度學(xué)習(xí)的遷移路徑

桑代克的“共同因素說(shuō)”指出：“假若幾種知識(shí)或者定義有相同的要素，就很大可能發(fā)生升華。”所以在傳授知識(shí)的時(shí)候，教師需要選擇能引發(fā)深度學(xué)習(xí)的內(nèi)容，尋找有相同要素的知識(shí)與技能，利用知識(shí)的相同要素，營(yíng)造適合遷移或升華的外部環(huán)境，設(shè)計(jì)科學(xué)的遷移路徑，進(jìn)行微專題教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)來(lái)理解和掌握新知。

2.1 將生活經(jīng)驗(yàn)遷移

所有的新學(xué)習(xí)都涉及遷移，先前的知識(shí)可能幫助或者阻礙對(duì)新知識(shí)的理解，特別是生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)影響很大。陶行知先生認(rèn)為：“通過(guò)相似的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行遷移，對(duì)新的問(wèn)題自己可以找到解決方法，并且可以利用以往的經(jīng)驗(yàn)解決其他問(wèn)題?！睂W(xué)生對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)體會(huì)較深，從生活經(jīng)驗(yàn)向新學(xué)知識(shí)的遷移，對(duì)理解新知識(shí)有很大的幫助。

教學(xué)片段1：學(xué)生對(duì)利用動(dòng)作分解圖掌握各種動(dòng)作要領(lǐng)比較熟悉，譬如傳說(shuō)中的武功秘籍(圖2)，秘籍中的每一張圖可以看作是運(yùn)動(dòng)中某一瞬間的定格。圖3將起跑各個(gè)關(guān)鍵瞬間的信息記錄下來(lái)，動(dòng)作分解圖能使我們掌握關(guān)鍵動(dòng)作要領(lǐng)。

圖2

圖3

如果將連拍到的上籃動(dòng)作圖片合成在一張圖片中，就與“頻閃照相”相似(圖4)，這樣的圖片可以用來(lái)研究物體的運(yùn)動(dòng)。圖5是利用手機(jī)連拍功能拍攝一個(gè)接線頭下落的過(guò)程，通過(guò)圖片提供的信息能探究物體下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。已知連拍的時(shí)間間隔，還能測(cè)量物體下落到某一位置的速度。

圖4

圖5

動(dòng)作分解圖將關(guān)鍵時(shí)刻運(yùn)動(dòng)情況予以顯示，但時(shí)間間隔不確定，屬于日常經(jīng)驗(yàn)。在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用每隔相等的時(shí)間間隔將物體瞬間位置定格記錄，是與動(dòng)作分解圖相類似的物理研究方法，是一種日常生活向?qū)W術(shù)研究的遷移。從百米賽跑中用秒表測(cè)平均速度到光電門測(cè)瞬時(shí)速度也屬于這類遷移，這類遷移將原有生活經(jīng)驗(yàn)與學(xué)科知識(shí)相關(guān)聯(lián)，連結(jié)學(xué)習(xí)探索情境與生活實(shí)踐情境，能加深學(xué)生對(duì)物理研究方法的理解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

2.2 將儀器功能遷移

智能手機(jī)帶有多種傳感器，配合手機(jī)APP能測(cè)量多個(gè)物理量。手機(jī)的拍攝功能也很強(qiáng)大，能隨時(shí)隨地研究各種物理問(wèn)題。在“速度的測(cè)量”微專題中利用手機(jī)開(kāi)展了多個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：(1)利用手機(jī)秒表測(cè)量時(shí)間；(2)利用手機(jī)“連拍功能”研究運(yùn)動(dòng)；(3)利用“模糊”相片測(cè)速；(4)利用手機(jī)衛(wèi)星定位功能測(cè)速。部分型號(hào)手機(jī)還有氣壓傳感器，可利用氣壓的變化測(cè)量電梯上升或下降的速度。將手機(jī)的各種功能遷移應(yīng)用于物理問(wèn)題的研究，為學(xué)生提供了豐富的實(shí)驗(yàn)研究手段，拉近了物理與生活的距離。手機(jī)還有“慢動(dòng)作”拍攝功能，能使我們更細(xì)致地研究物體的運(yùn)動(dòng)。手機(jī)的加速度傳感器可以測(cè)量加速度，為后續(xù)加速度的學(xué)習(xí)埋下伏筆，提供更多遷移應(yīng)用的機(jī)會(huì)。

2.3 將思想方法遷移

物理思想方法是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，使學(xué)生掌握物理思想方法是物理教學(xué)的重要目標(biāo)之一。物理思想方法往往隱藏在知識(shí)的背后，很難作為“知識(shí)”來(lái)教，創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生經(jīng)歷解決問(wèn)題的過(guò)程，能在經(jīng)歷中“悟”得物理思想方法，這是習(xí)得高階思維的重要途徑。在“速度的測(cè)量”微專題中，將“留跡法”進(jìn)行拓展遷移，滴水法、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻閃照相、連拍相片、模糊相片都是應(yīng)用“每隔相等的時(shí)間間隔記錄運(yùn)動(dòng)物體的位置”的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法，在不斷遷移運(yùn)用的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，逐漸“悟”得這一方法。

3 促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移的教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)的主體是學(xué)生，教師的主導(dǎo)作用主要體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計(jì)上。物理學(xué)是一門邏輯嚴(yán)密的學(xué)科，教學(xué)設(shè)計(jì)必須緊扣物理學(xué)科的核心內(nèi)容，依據(jù)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)合理，引導(dǎo)問(wèn)題設(shè)置科學(xué)，教學(xué)目標(biāo)就能順利達(dá)成。微專題教學(xué)設(shè)計(jì)能否促進(jìn)學(xué)習(xí)過(guò)程的知識(shí)遷移，以下五個(gè)方面是關(guān)鍵。

3.1 選擇關(guān)聯(lián)廣泛的教學(xué)主題

微專題教學(xué)是圍繞某個(gè)核心概念或關(guān)鍵主題展開(kāi)的，教學(xué)主題的確定是微專題教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。能促進(jìn)知識(shí)遷移的教學(xué)主題需具有承上啟下的功能，能與多個(gè)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。速度是描述物體運(yùn)動(dòng)的重要物理量，是描述初中勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律和高中勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的核心物理量，研究速度的變化情況是描述運(yùn)動(dòng)的核心問(wèn)題。物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，速度的測(cè)量自然是研究運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而速度測(cè)量方法有多種，涉及不同的測(cè)量原理，容易促進(jìn)學(xué)生將物理思想方法進(jìn)行遷移(圖6)，選擇“速度的測(cè)量”作為微專題教學(xué)主題有利于學(xué)生經(jīng)歷遷移過(guò)程，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

圖6

由于此教學(xué)主題涉及的內(nèi)容比較多，在一個(gè)課時(shí)內(nèi)難以完成教學(xué)任務(wù)，課時(shí)安排應(yīng)根據(jù)學(xué)生情況，教學(xué)要因材施教，適當(dāng)增刪教學(xué)環(huán)節(jié)，使教學(xué)效益最大化。

3.2 創(chuàng)設(shè)真實(shí)有效的教學(xué)情境

核心素養(yǎng)的形成離不開(kāi)情境，核心素養(yǎng)的考查也離不開(kāi)情境。物理是實(shí)踐性很強(qiáng)的自然學(xué)科，真實(shí)的問(wèn)題是開(kāi)展物理學(xué)習(xí)活動(dòng)的有效載體。讓學(xué)生在各種復(fù)雜開(kāi)放的現(xiàn)實(shí)情境中解決問(wèn)題，不僅是學(xué)生核心素養(yǎng)形成和培養(yǎng)的途徑和方式，也是評(píng)價(jià)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展水平的重要依托。學(xué)生在學(xué)校所獲得的很多學(xué)科知識(shí)或技能，之所以難以遷移到現(xiàn)實(shí)生活中去，關(guān)鍵就在于學(xué)校學(xué)習(xí)活動(dòng)所依存的情境被過(guò)于人為地簡(jiǎn)化和抽象化，脫離了和現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系。但過(guò)于復(fù)雜的真實(shí)情境又使學(xué)生無(wú)從入手，也達(dá)不到有效訓(xùn)練的目的，因此，教學(xué)中需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)適合學(xué)生的真實(shí)有效的教學(xué)情境，提升學(xué)生遷移能力。通過(guò)真實(shí)情境檢測(cè)學(xué)生的遷移能力，及時(shí)調(diào)整教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。

在選擇問(wèn)題情境時(shí)，需要選擇能體現(xiàn)“立德樹(shù)人”的情境素材。速度測(cè)量主題通過(guò)蘇炳添的百米賽跑(圖7)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注體育、參與運(yùn)動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生努力拼搏、為國(guó)爭(zhēng)光。恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題情境能使物理教學(xué)做到“五育并舉”，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)。

圖7

3.3 設(shè)置邏輯嚴(yán)密的教學(xué)環(huán)節(jié)

要實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的遷移，教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置必須邏輯合理、思路清晰。“速度的測(cè)量”微專題的主線是“如何精確地描述運(yùn)動(dòng)”，圍繞這一主線設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)1：平均速度只能粗略地描述百米賽跑的快慢，要更詳細(xì)描述百米賽跑的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，需要每隔相等的時(shí)間間隔將運(yùn)動(dòng)員位置記錄下來(lái)，通過(guò)點(diǎn)跡可以研究運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)情況，測(cè)出在某個(gè)位置的速度，運(yùn)動(dòng)員只須每隔一段相等的時(shí)間扔一個(gè)粉筆頭就可以實(shí)現(xiàn)。

環(huán)節(jié)2：滴水計(jì)時(shí)器能將物體每隔相等時(shí)間間隔的位置記錄下來(lái)，利用點(diǎn)跡可以研究物體運(yùn)動(dòng)情況和測(cè)定速度。

環(huán)節(jié)3：老師拿著粉筆邊走邊在黑板上打點(diǎn)，利用打下的點(diǎn)跡可以研究老師運(yùn)動(dòng)情況和測(cè)量老師行走的速度。

環(huán)節(jié)4：老師不走動(dòng)，拿著粉筆在黑板上每隔一段相等的時(shí)間間隔打下一個(gè)點(diǎn)，學(xué)生拖動(dòng)黑板，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理，利用打下的點(diǎn)跡可以研究黑板的運(yùn)動(dòng)情況和測(cè)量黑板運(yùn)動(dòng)的速度。

環(huán)節(jié)5：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定，物體拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)應(yīng)于老師的“打點(diǎn)”，紙帶對(duì)應(yīng)黑板，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔相等的時(shí)間間隔將物體的位置記錄下來(lái)，利用記錄的點(diǎn)跡可以研究物體的運(yùn)動(dòng)情況和測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度。

環(huán)節(jié)6：頻閃照相能每隔相等時(shí)間間隔將物體的位置記錄下來(lái)，且在記錄的過(guò)程中不影響物體的運(yùn)動(dòng)，是更理想的研究運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。

環(huán)節(jié)7：用手機(jī)的連拍功能拍攝運(yùn)動(dòng)的物體，利用軟件合成后，能實(shí)現(xiàn)頻閃照相的效果，可以方便地研究物體的運(yùn)動(dòng)情況，測(cè)量物體的速度。

環(huán)節(jié)8：上面幾種實(shí)驗(yàn)方法都是每隔相等的時(shí)間間隔內(nèi)將物體位置記錄下來(lái)，都屬于留跡法。

設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)以速度的測(cè)量為主線，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從已知到未知，從熟悉到陌生，在生活情境與學(xué)習(xí)探索情境間遷移，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中提升遷移應(yīng)用能力。

3.4 設(shè)計(jì)指向清晰的引導(dǎo)問(wèn)題

問(wèn)題的設(shè)計(jì)是教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)導(dǎo)向清晰、指向明確的問(wèn)題對(duì)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成起著重要的作用，能引導(dǎo)學(xué)生沿正確的遷移方向分析和思考問(wèn)題，達(dá)成將知識(shí)技能遷移應(yīng)用的目標(biāo)。

教學(xué)片段2：從“秒表測(cè)速”“光電門測(cè)速”遷移到“留跡法”，設(shè)置問(wèn)題：如何才能將整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程描述得更精確？學(xué)生回答：需要將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來(lái)。

教學(xué)片段3：在從“滴水計(jì)時(shí)器”遷移到“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的環(huán)節(jié)，設(shè)置問(wèn)題：將滴水計(jì)時(shí)器安裝在物體上研究運(yùn)動(dòng)，操作繁瑣且影響原來(lái)的運(yùn)動(dòng)，“滴水計(jì)時(shí)器”也滿足不了物理學(xué)定量研究的精度要求，如何使用計(jì)時(shí)間隔更精確的儀器，使運(yùn)動(dòng)物體“留跡”？學(xué)生回答：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理可以實(shí)現(xiàn)。

教學(xué)片段4：從專業(yè)實(shí)驗(yàn)室才能實(shí)現(xiàn)的“頻閃照相”遷移到手機(jī)的“連拍功能”(圖8)，設(shè)置問(wèn)題：如何利用這些圖片研究運(yùn)動(dòng)，測(cè)量速度？還需要測(cè)量哪些物理量？如何測(cè)量？引導(dǎo)學(xué)生將“連拍圖片”類比于“頻閃照相”進(jìn)行分析研究。

圖8

教學(xué)片段5：在引導(dǎo)學(xué)生觀察連拍圖片中出現(xiàn)的模糊影像的教學(xué)過(guò)程中，設(shè)置問(wèn)題：為什么影像會(huì)模糊？引導(dǎo)思考：模糊是物體在曝光時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)了一段距離所留下的痕跡。

在教學(xué)中需要精心設(shè)計(jì)一系列問(wèn)題和活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生將習(xí)得的知識(shí)技能遷移運(yùn)用于新知的學(xué)習(xí)中，這樣才能培養(yǎng)學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，提高他們的核心素養(yǎng)。

3.5 布置促進(jìn)遷移的項(xiàng)目任務(wù)

要實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移，除了教師的引導(dǎo)，還需要學(xué)生經(jīng)歷自主的遷移實(shí)踐。布置需要將知識(shí)技能遷移應(yīng)用的項(xiàng)目任務(wù)非常必要，這一環(huán)節(jié)也是微專題教學(xué)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

項(xiàng)目任務(wù)1：展示蘇炳添百米賽跑成績(jī)后，提出兩個(gè)項(xiàng)目任務(wù)：(1)如何測(cè)量瞬時(shí)速度(如沖線速度)？(2)如何知道整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度的變化情況？

項(xiàng)目任務(wù)2：在學(xué)習(xí)了用“滴水法”研究運(yùn)動(dòng)后，完成漏油小四輪車的運(yùn)動(dòng)情況分析任務(wù)。

一輛農(nóng)用“小四輪”漏油，每隔一段相等的時(shí)間漏一滴油，車在平直公路上行駛，請(qǐng)你根據(jù)路面上油滴的分布情況(圖9)，分析“小四輪”的運(yùn)動(dòng)情況，并說(shuō)出判斷依據(jù)。

圖9

項(xiàng)目任務(wù)3：當(dāng)一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)較快時(shí)，在曝光時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定的位移，照片上會(huì)出現(xiàn)“模糊”的影像。在了解了“模糊”照片的產(chǎn)生原理后，要求學(xué)生完成兩個(gè)項(xiàng)目任務(wù)：(1)根據(jù)圖片和相關(guān)信息(圖10)估測(cè)小物塊的瞬時(shí)速度；(2)校運(yùn)會(huì)組委會(huì)想知道百米賽跑冠軍沖線時(shí)的速度，請(qǐng)你提供測(cè)量方案。

圖10

項(xiàng)目任務(wù)4：在完成本專題的教學(xué)后，布置課后拓展任務(wù)：(1)完成一個(gè)測(cè)量速度的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。(2)了解位移傳感器測(cè)量速度的工作原理。(3)利用手機(jī)(相機(jī))連拍功能研究物體的運(yùn)動(dòng)。(4)利用手機(jī)慢動(dòng)作拍攝功能研究物體的運(yùn)動(dòng)。

布置的項(xiàng)目任務(wù)一般要求學(xué)生以小組合作的方式完成，既能集思廣益，又可以培養(yǎng)學(xué)生的交流與合作的能力。項(xiàng)目任務(wù)能為學(xué)生提供實(shí)踐探究的機(jī)會(huì)，在遷移應(yīng)用的過(guò)程中將物理知識(shí)及思想方法內(nèi)化為解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

微專題教學(xué)不同于高考的專題復(fù)習(xí)，統(tǒng)整的內(nèi)容不多，適合在新課教學(xué)中實(shí)施，使習(xí)得的知識(shí)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。圍繞微專題的中心任務(wù)，讓學(xué)生經(jīng)歷運(yùn)用掌握的知識(shí)技能來(lái)解決真實(shí)問(wèn)題的遷移應(yīng)用過(guò)程，達(dá)成引發(fā)深度學(xué)習(xí)、培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)。