基于核心素養(yǎng)的物理深度教學策略探討

(江蘇省太倉高級中學,江蘇 蘇州 215411)

深度教學是相對淺層教學而言的，直接進行知識結論傳授的教學屬于淺層教學，深度教學是以學生的學習為中心，在教師引導下，讓學生深度參與教學過程、深刻把握學習內容的教學。在深度教學中，僅記住、理解知識的符號和含義是遠遠不夠的，還需要通過探究、體驗、批判、反思等學習活動，把握知識背后的思想方法、邏輯、價值，運用知識進行創(chuàng)造，實現知識、自我和環(huán)境的整合統(tǒng)一。實施深度教學時，需要關注學生的投入程度、認知狀態(tài)、情感態(tài)度、思維層次和價值認同等。

從物理學科核心素養(yǎng)的四個方面看：注重“超越知識”和不同學科間的關聯綜合有助于物理觀念的形成；注重高階思維能力的培養(yǎng)，有助于提升科學思維能力；注重實驗探究，解決實際問題，有助于實驗探究和創(chuàng)新能力的發(fā)展；注重樹立正確價值觀和學習結果的質性評價，有助于培育科學態(tài)度和責任。

1 深度教學注重“超越知識”

樹立正確的知識觀是實施深度教學的基礎，習得知識并不是學習的終極目的，知識只是一種工具、載體和途徑，那么就是要“超越知識”，通過知識學習，體驗知識背后蘊藏的思想方法、意義和價值，形成物理觀念。

知識的學習需要經過還原與下沉、經驗與探究、反思與上浮這樣一個“U”型的學習過程。還原和下沉是把抽象知識具體化、情景化、表象化的過程，轉化為與學生經驗體系相符的學習材料；經驗和探究是通過實驗、體驗、對話等學習活動，對知識進行深度理解、自我加工、內化的過程；反思和上浮即是通過思維監(jiān)控，將公共知識轉化為個人知識，獲得知識背后的意義和價值。

案例1：在人教版“伽利略對自由落體運動的研究”的教學中，首先還原情景：讓一張紙片和一個石塊從同一高度釋放，觀察現象，提出問題：是不是質量大的物體比質量小的物體下落得快呢？這正是兩千多年前亞里士多德對落體運動的認識；其次是探究，體驗伽利略運用反證法證明亞里士多德的觀點自相矛盾，然后通過斜面實驗和數學外推的方法證明：自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動；再次是反思，提煉伽利略開創(chuàng)的“猜想+實驗+數學”的科學研究方法，體會其價值和意義；最后介紹亞里士多德的事跡、歷史地位，讓學生對亞里士多德有一個客觀、公正的認識。

2 深度教學注重學生自主實驗探究

物理是以實驗為基礎的自然科學，實驗探究是物理學科核心素養(yǎng)的重要內容之一。深度教學中的實驗探究是指讓學生充分參與實驗探究的全過程，而不是部分環(huán)節(jié)。教學中容易忽視讓學生提出問題、猜想和實驗方案設計，而這些恰恰是實驗探究能力的核心內容。深度的實驗探究能為學生提供良好的物理學習環(huán)境，是促進深度學習的良好載體。

案例2：在“力的合成”教學中，給每小組提供一個200g鉤碼和兩個彈簧測力計，先讓學生按照“等效替換”的思想，探究求合力的方法。

學生開始基本都是用兩彈簧測力計互成角度將一個200g的鉤碼懸掛起來，記錄兩彈簧秤的讀數。再用一個彈簧測力計將這個200g的鉤碼懸掛起來，記錄彈簧測力計的讀數。體驗后提出問題：互成角度的兩個力的合力大小是不是兩分力大小直接求和？學生在體驗中發(fā)現：合力與兩分力的大小關系與兩分力間的夾角有關，進而提出猜想：合力大小與兩分力大小以及它們間的夾角相關。

接下來鼓勵學生根據自己的理解，設計實驗方案，探究求兩個互成角度力的合力的方法。

方案1：先是用一個彈簧測力計測出鉤碼所受的重力，再用兩個彈簧測力計互成角度地拉起鉤碼，記錄兩彈力的大小和方向，與重力進行比較，得出結論。

方案2：根據力可以使物體發(fā)生形變，用一根橡皮筋，一端固定，另一端先是用一個彈簧測力計拉到某點O，記錄力的大小和方向，再用兩個彈簧測力計拉到同一點O，記錄兩個力的大小和方向，進行比較、總結。

3 深度教學注重發(fā)展高階思維能力

高階思維是發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動，高階思維能力是適應知識時代發(fā)展的關鍵能力。它在教學目標分類中表現為分析、綜合、評價和創(chuàng)造，主要包括創(chuàng)新能力、問題解決能力、決策力和批判性思維能力。借助高階思維可將零散的、碎片化的學習資料統(tǒng)整為可歸類的、有聯系的、系統(tǒng)的材料，并能夠通過一些判斷準則與邏輯將信息組織成一個整合的體系，形成一種抽象的思維結構，以發(fā)展學生的科學思維能力。培養(yǎng)高階思維能力需要借助“高階”的問題和學習任務，讓學生進行分析、綜合和評價，在批判、反思中學習。

圖1

案例3：如圖1所示，平行導軌置于磁感應強度為B的勻強磁場中(方向向里)，間距為L，左端電阻為R，其余電阻不計，導軌右端接一電容為C的電容器。現有一長2L的金屬棒ab放在導軌上，ab以a為圓心順時針以ω轉過90°的過程中，通過R的電量為多少？

這道習題難度較大，在解題過程中要充分利用思維監(jiān)控，促進學生推理能力、分析能力和問題解決能力的提升。

首先讓一位能解決這個問題的同學上講臺，講解他的方法和解決過程。

然后讓一位之前未能解決這個問題的同學回答：剛才這位同學講的哪一句話或哪一點對你的幫助最大？請說一說。這個問題有助于促進學生相互間進行正向評價。

最后再引導同學反思：解決這個問題的關鍵性步驟有哪些？你是怎么想到的(對能解決的同學)？如何才能想到這些步驟(對未能解決的同學)？

在探究或問題解決中，通過上面的三個過程，不僅能提升學生的問題解決能力，還能發(fā)展其元認知能力、反思思維和批判性思維能力。

4 深度教學注重解決實際問題

深度教學注重實踐應用，物理源于生活、用于生活，與社會生產生活緊密聯系。一方面，創(chuàng)設真實問題情景，讓學生應用物理知識解決生產、生活中的問題，增強應用所學知識解決實際問題的能力；另一方面，在實際問題解決過程中學習物理知識，可充分調動學生積極的情感，培養(yǎng)其動手操作、猜想、分析、科學建模等綜合能力。

案例4：在學習了動量定理后，設置這樣的實際情景：在抗震救災時，往往需要飛機空投物資，但為了保證飛行安全，物資一般需要從上千米的高空拋下，大家想象一下，現在空投的是醫(yī)療器械，如果不采取任何保護措施，結果會怎樣？采取怎樣的措施，才能避免物資損壞呢？

由于教學中沒有飛機，可以用雞蛋落地過程來“縮短時空”，讓學生體驗這一實際問題的解決過程。先讓學生估算這樣兩個問題：(1) 一個雞蛋從4樓自由落下，試估算雞蛋在與地面作用前的速度大小。(2) 如果雞蛋與地面的作用時間為0.1s，試估算這個過程中雞蛋受到地面的平均作用力。在此過程中學生需要知道樓層的高度、雞蛋的質量等基本生活常識，然后運用自由落體和動量定理的知識解決問題。

5 深度教學注重不同學科間的關聯和綜合

學科整合已經成為一種教學趨勢，一方面整合能夠通過對國家課程進行校本化改造，有助于開設個性化、開放性和拓展性的課程；另一方面解決社會實際問題需要調動多方面的知識、方法和能力，僅僅依賴某一個學科的精雕細琢已很難實現。因此，找到學科間的共同點、相似點開展跨學科的主題式學習，是培養(yǎng)學生的綜合思維、知識遷移能力、跨學科解決復雜情境問題能力的重要途徑。

案例5：物理中的楞次定律指出：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。化學中的勒夏特列原理指出：如果改變可逆反應的條件(如濃度、壓強、溫度等)，化學平衡就被破壞，并向減弱這種改變的方向移動。

不難發(fā)現，楞次定律和勒夏特列原理十分相似，一個穩(wěn)定系統(tǒng)具有保持自身穩(wěn)定狀態(tài)的性質，這和牛頓第一定律又十分類似，他們的本質是相同的，就是慣性原理。其實在社會領域，也存在慣性定理，因此開展“慣性原理及其應用”的跨學科主題式學習，打通學科間的界限，促進深度學習。

6 深度教學注重樹立正確的價值觀

縱觀當今世界各個國家發(fā)布的核心素養(yǎng)框架，無不把價值觀放在核心位置。在深度教學中，通過學科價值引領，使學生在學習學科知識、領會學科思想方法的過程中，樹立正確的價值觀，培育其科學態(tài)度和責任。

案例6：在“伽利略對自由落體運動的研究”一節(jié)，教材最后寫到：“從伽利略開始，大師輩出，經典如云，近代科學的大門從此打開了”。這不僅是伽利略開創(chuàng)的科學研究方法影響的結果，更是“伽利略做了上百次實驗”、百折不撓精神傳承的結果。例如，居里夫婦為了提煉鹽,從1898年到1902年在一間夏熱、冬冷的破舊棚屋內，堅持不懈,從事艱苦勞動,終于從幾十噸瀝青礦廢渣中提煉出十分之一克純鐳鹽,并測定了鐳的原子量；愛迪生利用三年時間，在分類試驗了1600多種不同耐熱的材料后，最終發(fā)明電燈等，這些事例不正是這種科學精神、態(tài)度和責任的傳承和發(fā)揚嗎？

7 深度教學注重學習結果的“質性”評價

實施深度教學后，學生有沒有達到深度學習層次？有沒有幫助學生形成物理觀念？學生的關鍵能力有沒有達到提升？這一系列有關學習結果的問題無法通過“量化”評價，可借助SOLO學習結果分類進行“質性”評價。SOLO學習結果分類包括“前結構”“單點結構”“多點結構”“關聯結構”和“抽象擴展結構”五個方面，這五個不同的層次之間是遞進提高的。

圖2

案例7：如圖2所示，木箱的質量比小明的質量大一些，木箱與地面間的動摩擦因數也比小明與地面間的動摩擦因數大。如果認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，通過分析說明小明用什么方法才能推動木箱？

解答1：錯誤解答、用力推

評價：沒有必要的分析，屬于前結構。

解答2：對兩者重力、支持力的大小進行分析。

評價：能對信息進行分析，但迅速收斂，屬于單一結構。

解答3：木箱與地面之間的最大靜摩擦力比小明與地面之間的最大靜摩擦力大，直接推不能移動木箱。

評價：能對信息進行綜合分析得出結論，但沒有提出可行方法，屬于多點結構。

解答4：包含解答3的內容，提出一種可行方法。

評價4：只有一種收斂方式，屬于關聯結構。

解答5：包含解答4的內容，并提出多種可行方法。

評價5：不止一種收斂方式，屬于抽象擴展結構。

前三個解答分別處于“前結構”“單點結構”“多點結構”層，是“淺層學習”的結果，后兩種解答處在“關聯結構”層和“抽象擴展結構”層，說明學生進入了深度學習階段。