基于“核心問題”的深度學習，促進學生核心素養的形成

周諓 王成川

摘? 要：物理概念的形成過程，往往涉及或融合了“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”核心素養的內容，設置“核心問題”能激活學生的思維和情感體驗，讓學生在真實（或模擬）的物理情境中感受物理規律，經歷實驗操作的感觀體驗和邏輯推導的思維體驗，逐步生成物理概念、理解物理規律，轉變學習方式，從主動的、批判性的深度學習過程中提升自身的物理學科素養。

關鍵詞：核心問題;體驗;物理素養;深度學習

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）7-0077-4

新課程標準明確提出：“教師要善于引導學生從真實的情境中發現問題，有針對性地展開討論，提出解決問題的思路，使學生的認識逐步得到發展。”基于核心問題的物理教學，是以“核心問題”為基點，激發并推進學生活動，形成學生在活動體驗基礎上的“深度學習”，從而轉化學生的學習方式。

“核心問題教學”應根據一節課或一個單元教學的結果性目標和體驗性目標，結合教材內容和物理客觀規律，選擇適應學生身心活動和認知能力的深度學習方式，以促進學生深度體驗為中心任務，讓學生在學科知識與其應用之間建立聯系，在未知情境中能夠進行遷移，從而形成學生的學科素養。

本文以《磁感應強度 磁通量》教學設計為例，說明如何利用“核心問題”促進學生深度學習。

1? ? “深度學習”與“核心問題”

“深度學習”是指“學生在理解學習的基礎上能夠批判地學習新的思想和事實，把它們融入原有的認知結構中，在眾多思想與方法中進行聯系，并能將已有的知識遷移到新的情境中去，作出決策并解決問題”。深度學習相對淺層學習而言是深層次學習，淺層學習是指學習者可以一次學會的，不需要反饋或糾錯，很少或沒有歧義的學習。而深度學習需要學生自己在真實的問題解決活動中通過真實的體驗而逐漸地自主建構起來，課堂教學中的“問題化”和“情境化”拓展了學生深度學習的活動空間。

物理教學中的“核心問題”是基于物理知識而言的，物理概念、物理規律或物理實驗的學習都是圍繞某個“知識點”展開物理教學或科學探究。在學生的學習活動中，教師以一個教學活動中的“核心問題”激發學生自主活動，先由學生運用已有的顯性知識和緘默知識獨立地或合作地解決“核心問題”，然后師生共同對問題解決的主觀過程進行反思，并且表達、歸納提升活動中的體驗與感悟，進而產生本節課應該學習的新知識和新方法，將學生單純的接受性學習轉變為接受性與體驗性相結合的學習，使教學的結果性和體驗性目標都獲得更高的達成度。我們認為，核心問題教學模式不同于以往學校大量采用的“接受-意義學習”，而是“發現-意義學習”，更看重學生自己在活動中的體驗，可以實現學生的深度學習，形成物理學科的核心素養。其教學流程可簡述為（如圖1所示）：

2? ? 《磁感應強度 磁通量》教學實例

2.1? ? 教材的解讀及核心問題的確定

《磁感應強度 磁通量》一節為高中《物理》（教科版）“選修3-1”第三章《磁場》中的第3節。磁感應強度和磁通量是磁場中比較重要的兩個概念，教材這一部分的內容安排為三個部分：

第一部分，利用定量探究安培力大小的實驗，類比電場強度的比值定義法引入磁感應強度的概念。

第二部分，根據磁感線可以形象地描繪磁場，尋找定量描述其疏密程度的量，進而生成磁通量的概念，并用磁通密度來描述磁場強弱。

第三部分，教材最后的學生活動設計為利用安培力測定磁感應強度，是對概念的應用和強化。

本節課的“核心問題”在于兩個概念的建構，故教材最后的部分，利用安培力測量磁感應強度的學生活動，受課時限制就留待下一課時再來處理。

2.2? ? 學生分析及教學方法的選擇

學生在前一節《安培力》的學習中，通過演示實驗對與電流在磁場中所受安培力有關的因素有一定的體驗;在《電場》一節的學習中，對利用檢驗電荷所受電場力與電荷量的比值來定義電場強度有較為深刻的體驗;學生對利用磁感線來形象地描述磁場的方式比較熟悉。

本節上課班級是某中學的平行班，但其中部分學生思維比較活躍，能帶動其他學生聯系已學的物理概念進行有意義的建構，并能從分析實驗數據、從定量的角度提出描述磁場強弱的思路。因此，擬定“分析討論實驗數據”“觀察分析模具”“類比電場強度、電阻等物理量的比值定義法”為本節課的學生活動內容，指導學生采取獨立思考、分析討論、交流分享的方式學習本節內容。

2.3? ? 教學目標設定

學生通過自主預習，能理解用“元電流”在磁場中受力的大小來定量描述磁場強弱，同樣也能從磁感線的疏密程度來描述磁場強弱的大小，從而理解磁感應強度的概念。在課堂教學活動推進過程中，教師如果充分讓學生體驗比值定義、類比和極限等思想方法，進一步建構物理概念之間的關聯，學生的“科學思維”素養會進一步得到提升。本堂課的結果性目標和體驗性目標表述如下：

2.3.1? ? 結果性目標

①能類比電場強度的定義，通過定量分析通電導線在磁場中所受安培力的實驗，建立磁感應強度的概念;

②能從磁感線是形象描述磁場的方法，聯系比值定義法得出磁通密度的概念;理解磁通量是描述磁場重要的物理量。

2.3.2? ? 體驗性目標

①體驗“化曲為直”極限思想與建構物理模型之間的關聯;

②體驗比值法定義物理量和類比的思維方法與物理概念生成之間的關聯。

2.4? ? 教學活動設計

2.4.1? ? 提出問題環節

學生對電場和通電導線在磁場中的受力已經比較熟悉，教師引導學生獨立回憶相關前認知，并主動思考本堂課的核心問題：分析通電導線受力與磁感線模具，類比電場定量描述磁場強弱。

設計意圖：學生在核心問題引領下，明確課堂任務，進入問題情境。

2.4.2? ? 解決問題環節

基于對教材和學情的分析，按核心問題教學模式推進教學活動，選擇了兩個與結果性目標相對應的學生活動。

學生活動一：復習電場中電場強度的定義及其概念的形成過程，激活學生有關“從電場對放入其中的電荷有力的作用的基本性質中，利用比值法定義出描述電場力的性質的物理量”等相關元認知。復習本章前一節有關通電導線在磁場中所受安培力的內容，組織學生觀看關于通電導線在磁場中受力的實驗微視頻。選取通電導線在磁場中的受力為研究情境，在核心問題“定量”這個關鍵詞的引導下分析實驗數據，并分析、交流實驗裝置與實驗操作步驟中的細節（如：所采用磁場的特點，導線與磁場方向、安培力方向的關系等），通過類比電場逐步建立物理模型，引導學生逐步明確定量描述磁場強弱的思路。

設計意圖：與電荷在電場中的受力有區別，選擇通電導線在磁場中的受力來研究磁場強弱，涉及勻強磁場、電流方向與磁場方向關系等細節，其概念的形成與電場既有類似又有區別，學生自主探究難度更大。所以，在從物理情境中抽象出物理模型的過程中，在學生解決問題的思維過程中應做好引導性評價，對學生發現的細節性問題應給予充分的肯定，并做好記錄。課堂上學生能比較熟練地運用控制變量法分析實驗數據，得出F與IL的比值是定值的結論，在肯定學生分析的基礎上，注意及時評價學生的表述規范與否。

學生活動二：通過展示模擬磁感線的自制教具，引導學生交流、討論定量描述磁感線疏密程度需要注意的細節。學生能在教師階梯性的問題引導下仔細觀察模型逐步修正定量描述的方式。

設計意圖：對這部分的內容，學生能比較容易地從前認知中提取出相關的內容，但在顯性化的表述上不夠規范。課堂評價中及時肯定學生的思考，加深學生從具體情境中抽象并建立物理模型，逐步完善最終能定量表述的關聯體驗。加深學生對于物理概念生成與類比、極限、比值定義法等思想方法之間的關聯。

設計意圖：學生解決問題的過程中對從具體情境中抽象出概念以及與概念規范表述相關的元認知已經激活，并有比較深刻的體驗;但磁感應強度及磁通量的概念本身都比較難，學生很難達到規范的表述。故在師生共同反思提升的過程中，應充分肯定學生解決問題中的細致觀察、獨立思考、質疑求證，以鼓勵性的評價引導學生關注概念規范表述中的細節，從而完成概念的建構。

4.運用反饋環節

運用類比的方法，猜想電場線疏密的物理意義，雖然這部分的知識不在高中物理的學習范圍內，但是這樣的運用反饋能激勵學生運用類比的思維方法進行探索，加深方法與知識之間的關聯體驗。

設計意圖：學生經歷了從兩個不同的角度建構磁感應強度概念的思維探究過程，對類比的方法體驗比較深入，能從類比磁場的角度思考電場線疏密與電場強度之間的關聯。肯定學生的猜想并采用鼓勵性的語言，激發學生對類比這種思維方法的認同，加強其對方法與新知識探究之間的關聯體驗。

3? ? ?教學反思

3.1? ?強化學生活動的設計，促進學生學習的深度體驗

本節課的設計從兩個不同角度體現了學生深度學習的實質：

第一，通電導線在磁場中受力和用磁感線形象地描述磁場強弱，通過數據的分析、比較，定量地建立磁感應強度的概念，通過學生的親自參與、反思與評價等深度學習過程，促進了學生核心素養的形成。

第二，在概念建立的過程中，學生體驗了從具體物理情境到抽象出物理模型的過程。根據定量條件逐步完善模型。通過規范表述完整概念的建立過程，加深學生理解物理概念生成與類比、極限、比值定義法等思想方法之間的關系，提高了學生的科學思維能力。

基于不同角度共同方法的體驗，學生對新概念的建構有比較深刻的體驗。在運用反饋中，對電場相應部分的拓展雖然是教學內容以外的，但學生都能自主運用類比的方法進行猜想。應該說，基于在本課堂的思維體驗，學生能力獲得了提高，對知識與方法之間的關聯體驗得到了加深。

3.2? ? 通過學生的深度學習，促進了學生科學素養的形成

本課在磁感應強度與磁通量兩個概念的教學活動中，關注學生對學科思想和方法的體驗式深度學習，提升了學生的物理核心素養。從教學的知識內容本身來講，涉及到“物理觀念”的關聯體驗（如場的觀念，物質的觀念）。解決問題環節所設計的兩個活動體驗，促進學生相關“科學思維”的發展（如類比的思維方法、比值法定義物理量、極限的思想用于化非勻強磁場為勻強磁場）。分析實驗數據的過程強化了“科學探究”（如控制變量法）方法的運用。最后運用反饋環節，返回電場中對電場線與電場強度、甚至是電場通量的猜想，在一定程度上提升了學生的“科學態度與責任”。

3.3? ? 反思本堂課的不足

在具體教學過程中對磁通量的概念處理不夠全面。在反思提升環節對磁通量是標量、其正負所代表的物理意義提升不夠。課堂中教師單純強調磁感線的方向與平面的關系，并沒有深入地討論平面法線與磁場方向夾角與磁通量之間定量的關系，學生對磁通量概念中標題正負的物理意義體驗不夠深入。

參考文獻：

[1]楊玉琴，倪娟.深度學習：指向核心素養的教學變革[J].當代教育科學，2017（8）：43-47.

[2]龐維國.論體驗式學習[J].全球教育展望， 2011（6）：9-15.

[3]周光岑，陳明英. 基于緘默知識的核心問題教學模式實踐研究[J].西南民族大學學報（人文社科版），2008，29（12）：280-285.

[4]陳旭遠，劉冬巖.促進學生體驗的教學策略[J].中國教育學刊，2004（4）：48-51.

（欄目編輯? ? 李富強）