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指向深度学习的任务驱动教学研究
——以人教版“力的分解”为例

2020-07-16任虎虎

物理教师 2020年7期
关键词:分力指向驱动

任虎虎

(江苏省太仓高级中学,江苏 太仓 215411)

1 指向深度学习的任务驱动教学内涵分析

1.1 任务驱动教学

学生在教师的协助下,紧紧围绕1个核心任务,多个子任务(“1+X”挑战性任务群)进行研究,通过对学习资源的积极主动应用,进行自主探索和互动协作的学习过程.任务驱动教学要求“任务”的目标性和情境性,使学生带着真实的任务在探索中学习,并在完成既定任务的同时,理解知识本质,完成学习实践活动,升华学习情感体验.

1.2 深度学习

深度学习是对学习状态的质性描述,涉及学习的投人程度、思维层次和认知体验等层面,强调对知识本质的理解和对学习内容的批判性吸收与利用,追求有效的学习迁移和真实问题的解决,属于以高阶思维为主要认知活动的高投入、有意义学习.

指向深度学习的高中物理任务驱动教学是以新课标为指导,以“1+X”挑战性任务群为内容,以实验探究为基础,以高阶思维发展为目标.教师通过深度研究课标、学情和教材,精心设计“1+X”挑战性任务群,优化学习路径,让学生经历体验、探究、展示、评价、反思和应用等过程,深度把握知识的本质和意义,深刻领会物理学科的核心思想和价值,提升高阶思维、思维品质和实际问题解决能力.

2 指向深度学习的任务驱动教学模式构建

指向深度学习的任务驱动教学对于教师层面,充分发挥教师的主导作用,需要深度解读课标、了解学情以确定合理的目标,设置挑战性任务群,设计学习环境,提供学习资源,营造和谐平等的学习氛围.对于学生层面,充分发挥学生的主体作用,需要课前自主学习,以自学自测的形式进行基础知识传递;课中对挑战性任务进行批判性理解和探索,协作学习,整合信息,以小组展示分享的形式进行知识内化;课后延伸学习,以迁移应用解决新任务的形式巩固拓展.

基于上述分析笔者构建了指向深度学习的任务驱动教学模式,如图1所示.

图1 指向深度学习的任务驱动教学模式

教学目标是设置“1+X”任务群的依据和出发点,任务不能脱离目标而存在.批判性理解任务是“任务”能否得到解决和深度学习的关键环节.在一个任务解决后及时进行评价反馈,评价要和前面确定的教学目标相对应.通过评价促进自我反思,把握知识本质,总结思想方法,并能进一步迁移应用解决新任务,要让“评”真正产生“价”,通过子任务的逐步探索达到解决核心任务的目的.

3 指向深度学习的任务驱动教学实施环节

依据上述教学模式,指向深度学习的任务驱动教学主要包括:创设问题情境,导入核心任务;批判理解任务,设计方案探索;及时评价反思,促进意义生成;灵活迁移应用,解决实际问题4个主要实施环节.

3.1 创设问题情境 导入核心任务

任务驱动教学离不开情境的“支架”作用,特别是在学习物理抽象概念时,情境的再造与渲染至关重要.通过创设问题情境激发认知冲突,导入本节课的核心学习任务.笔者认为核心任务在课堂开始就要让学生清楚,这样后面的学习才有方向.

图2 拉秤砣游戏

教学片段1:课前让两个力气大的男生到讲台上完成一个小游戏:两个男生分别抓住绳子的两端,站在较远的位置,用力拔河,发现势均力敌,且绳子被拉紧呈水平状态,此次教师在中间挂一个质量为5 kg的秤砣,如图2所示,发现这两个学生再怎么用力,绳子都不能被拉平,然后再请两位同学分别到两边拉绳子,也不能拉平.

师:为什么成水平状态拉紧的绳子,中间挂一个重物后就不能被拉平了呢?这涉及今天将要研究的内容:力的分解,即求一个力的分力的过程.

师:“力的分解”与上节课学习的“力的合成”什么关系?

生1:相反的过程,应该互为逆运算.

师:大家想知道有关“力的分解”的那些知识?

生2:力的分解是不是遵循平行四边形定则?分力的大小如何计算?

师:很好,因为互为逆运算,所以力的分解也遵循平行四边形定则,还有吗?

生3:在实际问题中,一个力如何进行分解,分力的方向如何确定?

师:很棒,今天我们一起来研究:实际问题中分力的方向如何确定?大小如何计算?(导入核心任务)

3.2 批判理解任务 设计方案探索

对于核心学习任务,学生需要在教师的帮助下进行深入的批判性理解,把握核心任务本质,并能将核心任务分解为几个子任务,然后设计研究方案对子任务进行研究和探索解决.

教学片段2:实际问题1:拉行李箱问题(呈现拉行李箱的短视频).

师:人的拉力该如何进行分解呢?请大家说一说.

生1:应该水平向前和斜向前两个方向分解,因为拉杆箱向前运动.

生2:应该水平向前和竖直向上两个方向.

图3 实验器材

每一小组提供的学习资源:一个带绳子的重锤,一个电子秤,如图3所示.

学习任务1:鼓励学生设计探究方案模拟拉箱子过程,观察现象并验证自己的猜想.

学生模拟拉杆箱过程发现:重锤在电子秤上水平向前运动的同时,电子秤的示数减小,即重锤对电子秤的压力减小.表明人斜向上的拉力应分解在水平向前和竖直向上两个方向.

实际问题2:塔吊问题(呈现塔吊吊重物的视频).

每一小组提供的学习资源:一个细绳,一支铅笔和前面用的带绳子的重锤.

学习任务2:小组合作尝试模拟塔吊模型.

学生在小组讨论后,基本都能想到将细绳一端系在铅笔一端,细绳另一端系在手指上,铅笔另一端顶住手掌心,重锤挂在铅笔前端.

师:很好,现在大家就用这个模型体验一下,说说有哪些感受?

生3:感觉到手指被细绳斜向下拉,手掌被铅笔扎着(痛).

师:重物产生的拉力该向什么方向进行分解呢?

图4 自制塔吊模型

生4:沿细绳斜向下和水平压杆(铅笔)两个方向分解.

为了进一步增强可视化效果,自制了一个模型:用两段铝合金条代替竖直支架和横杆,分别在细线上端和横杆末端连接两劲度系数较小的弹簧,竖直支架中间固定一滑轮,横杆可在滑轮上自由滑动,当在横杆前端挂上重物后,两弹簧都发生了明显的形变,如图4所示,从而进一步验证了学生的想法.

3.3 及时评价反思 促进意义生成

及时对任务探索的过程、方式和结果进行评价和反思,归纳学科核心思想方法,将评价反思真正融入到教学的过程中.在对子任务的研究和探索后,能归纳整合得出普遍的结论,促进知识的意义生成,形成知识结构,即遵循“核心任务→子任务→结构化知识”过程,实现公共知识的个人意义转化.

教学片段3:通过以下问题串引导学生评价反思.

师:一个力可以分解为多少对分力?

生1:如果不加限制条件可以分解为无数对大小、方向不同的分力.

师:但从上面的两个实际问题可以看出一个力究竟该如何分解?

生2:根据实际情况按需分解.

师:大家在上面两个实例探索的过程中还有什么体会?

生3:力的作用效果的隐蔽性,造成分力的方向不好确定,需要借助模型放大或可视化作用效果进行分解.

师:力的分解一般步骤有哪些?

生4:构架模型模式实际问题→确定力的实际作用效果(分力的方向)→依据平行四边形定则进行分解.

3.4 灵活迁移应用 解决实际问题

物理学与生活息息相关,生活中许多复杂的实际问题都可以作为学习任务,引导和鼓励学生在体验和理解的基础上,综合运用多种知识和方法解决实际问题,提升学生应用知识解决实际问题的能力.

图5 搬水实景

教学片断4:呈现如图5所示的搬运水桶实物图片.

提供的学习资源:直角支架,薄海绵垫,圆柱形重物.

学习任务3:模拟搬水过程,观察重力的作用效果,并画出力的分解图示.若已知右边斜杆与水平方向角度为θ,写出分力的表达式.

基于前面两个问题研究的基础,学生能构建出实际模型,并理论计算出分力的大小,让学生展示交流.

图6 定量测量

为了定量研究上述等式是否成立,可以把两个电子称放在两个支架上,如图6所示,定量测出分力的大小,再在将一个支架水平放置测出重物重力大小,进行计算.

学习任务4:课后查阅资料,分析无动力帆船能逆风航行的原理,下节课交流分享.

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