促進深度學習 提升核心素養①
——由一道中考物理題引發的思考

徐 杰 張俊輝

(1. 江蘇省蘇州學府中學校，江蘇 蘇州 215008； 2. 江蘇省蘇州市高新區第一初級中學校，江蘇 蘇州 215011)

1 問題的提出

深度學習是一種基于理解的學習，是指學習者以高階思維發展和實際問題的解決為目標，以整合的知識為內容，積極主動地、批判性地學習新的知識和方法，并將它們融入原有的認知結構，且能將已有的知識遷移到新的情境中的一種學習。[1]隨著我國課程改革的推進，中學教學聚焦于學生核心素養的發展，在此背景下，深度學習得到普遍關注和推行。在深度學習理念下教師需要引導學生積極主動地掌握學科核心知識和思想方法，優化認知結構，并能在新的情境中遷移應用所學知識。深度學習可以激發學生高投入的學習狀態，完善認知結構，提升高階的綜合能力。中考復習承載著學生知識結構化、新情境的問題解決、高階思維發展及核心素養提升的任務。因此，將深度學習理念與中考物理復習教學實踐相結合是值得研究的問題。

復習課如何上？是很多一線教師關注的話題，是不是通過一本復習資料，讓學生按部就班地做題，或是把之前的知識進行羅列，亦或把原有的實驗再做一遍？顯然這些做法在倡導核心素養發展的今天都是不合時宜的。如何在初三中考一輪復習時進行有效的復習，促進學生的深度學習，從而提升學生的核心素養？筆者以“密度實驗復習”為例，與同行交流。

2 中考物理題賞析

例1(2020年無錫)：如圖1所示，小紅利用托盤天平(最大測量值為200 g，分度值為0.2 g)、量筒、水(ρ水=1.0×103kg/m3)、食鹽、燒杯、白紙、滴管、勺子等器材配置鹽水，步驟如下：

圖1

(1) 調節天平時，將天平放在水平臺面上，將游碼移至標尺左端的“0”刻度線處，若此時指針偏向分度盤中央刻度線的左側，應將平衡螺母向調節，使指針對準分度盤中央的刻度線。

(2) 為稱量出2 g鹽，小紅先將一張白紙放在天平左盤上，僅移動游碼，天平再次平衡時，游碼示數如圖1甲所示，則白紙的質量為g；接下來，應該先將游碼移至g處，再用勺子向左盤的白紙上逐漸加鹽，直至天平再次平衡。

(3) 用量筒量取50 mL的水，并全部倒入燒杯中，再將2 g鹽全部倒入燒杯中(假設加鹽后燒杯中水的體積不變)，則小紅所配置的鹽水密度為g/cm3.

(4) 小紅發現可以用實驗中的天平和燒杯制作“密度計”。她測出空燒杯的質量為50 g。然后在燒杯中加水，使燒杯和水的總質量為100 g，并在水面位置處做好標記，如圖1乙所示。測量液體密度時，將待測液體加至“標記”處，用天平稱量出燒杯和液體的總質量m。為方便使用該“密度計”，小紅做了如下的使用說明：

① 圖1丙中橫坐標表示m，縱坐標表示待測液體密度ρ。請在圖1丙的坐標系中畫出ρ-m圖象，并在坐標軸上標出ρ的最大值。

② 理論上，該“密度計”可以鑒別密度差異不小于g/cm3的液體。

本題的第(4)問涉及“密度計”的制作，體現了創新性的要求，對學生的思維能力提出了較高要求。如果在中考復習中沒有對學生進行方法的指導，形成結構化的知識體系，學生較難實現新情境中的知識遷移，筆者根據教學實踐提出以下中考復習策略。

3 中考復習策略

3.1 展示真實情境，喚醒學生的基礎知識

中考復習如果僅僅是知識的羅列，不僅上課枯燥，學生提不起興趣，知識的提取也比較緩慢，學生的思維依然會停留在識記的初級階段。真實情境的展示能夠激發學生的學習熱情，能夠在解決真實問題的過程中快速回顧相關知識，為知識的結構化做好充分準備。筆者以問題解決為線索，為學生提供了小石塊、醬油等真實物體及相關器材。

問題1：如何測出小石塊的密度？請你說出原理、器材和實驗步驟。

問題2：如何測出醬油的密度？請你說出原理、器材和實驗步驟。

通過問題的回答，學生能夠快速喚醒相關基礎知識和基本技能，這些基礎知識和基本技能的復習是基于真實的情境、通過學生的展示等互動活動來完成的。對于暴露學生的前概念提供了交流平臺，為后面的思維提升打下良好基礎。

3.2 設計劣構問題，激發學生思維

一般來說，一個良構問題只有一個滿意的解決方案，而劣構問題又稱非良構問題，是指富有多種解決方案、多種解決途徑的問題。[2]劣構問題對學生的思維提出了較高的要求。在學生通過情境重溫了基礎知識和基本技能后，教師提出問題3：如果沒有量筒(或石塊較大無法直接放進量筒)，如何測出石塊的密度？教師提供了天平、燒杯和適量的水，要求學生將設計的方案用畫圖的方式表達出來，其目的是將學生的思維過程顯性化。

由于沒有確定的方案，學生會設計出不同的方案，再通過同學自評、小組互評等形式針對不同方案的優劣、密度測量的誤差等方面進行討論、交流。特別是誤差的分析，有助于學生對誤差產生的原因及減小誤差的方法進行深入的思考。燒杯中水的質量在石塊拿出前需要準確測定，而石塊拿出后水加至標志處的總質量也需要準確測定，兩次質量之差除以水的密度即為石塊的體積。同時要關注以下問題：如何用量筒補水？石塊如果吸水又如何處理？該過程體現了劣構問題對思維的較高要求，并且融入了標記法、等體積法、轉換法等科學方法，讓學生進一步體會到科學方法在科學發展中的重要作用。

3.3 建立物理模型，解決中考真題

在問題3解決的基礎上，教師可以引導學生自主提出問題4：如果沒有量筒，給你天平、空瓶子和適量的水，你如何測出醬油的密度？學生能夠運用在空瓶中加滿水的方法解決這一問題，從而深化對等體積法的認知和理解，并能夠在此基礎上建構等體積法的物理模型。再通過對中考真題的解決，為這一模型的鞏固提供實踐和應用的機會，學生很有成就感和獲得感。

例2(2019年南京)：在科技節活動中，有一項挑戰項目：如圖2所示，A、B、C、D是裝滿了某一種材料(細鹽、鐵粉、米粉中的一種)的四個不透明的輕質密閉容器，要求在不打開容器的前提下，將其中裝有相同材料的兩個容器挑選出來，提供的器材有：

圖2

① 與密閉容器同樣的空容器各一個；

② 天平和水。

按下列步驟在空白處填上適當的內容。

用天平分別測出圖中四個密閉容器的質量mA、mB、mC、mD；

(1)；

(2) 若滿足關系式：(用測量的物理量表示)，則A、C兩容器中所裝材料相同。

學生利用等體積法將瓶子的容積算出來，再求出不同物質的密度，并進行對比即可，簡潔明了，體現了物理建模的實用性和重要性。

3.4 培養創造能力，促進深度學習

在建構模型的基礎上，學生能否實現創新和創造？這是教師需要思考的問題，也是培養學生高階思維的應然要求。2019年南京市中考題的密度實驗和2020無錫市中考題的的第(4)小問都有異曲同工之妙，都利用了前面所討論的等體積模型。那又如何在此基礎上進一步提升學生的思維，達到深度學習的目的呢？筆者做了如下嘗試。

如圖3所示，利用一架沒有砝碼的天平，師生共同設計了一個“密度計”。取相同體積的某種液體(如鹽水)和水，通過調節游碼讓天平平衡。則通過計算可在游碼所對應的位置標上對應的密度值。這依然是等體積物理模型的拓展應用，通過教師的追問可以對學生提出更高的思維要求，如：若左盤液體的密度比水小，該密度計是否還能使用？想要使用如何去改進？該密度計的刻度是均勻的，而用吸管做的密度計刻度線為什么不均勻？該密度計的分度值(即無錫市中考題中所提出的可以鑒別密度差異不小于多少g/cm3的液體)和量程是多少？該密度計的分度值和量程與所裝液體的體積有什么關系？通過教師的追問，能夠將學生的思維引向深處，從而達到深度學習的目的。

圖3

圖4

同樣還可以引導學生運用等質量的方法，如圖4所示，在天平的兩個托盤上分別放置相同的有刻度的小杯子，在左邊的小杯子加入20 ml某種液體，利用注射器在右盤的小杯子加入適量的水直至天平平衡，通過計算可以在對應的刻度上標上相應的密度值，這樣天平和右邊的小杯子又可以組成新的“密度計”。同樣可以通過學生的評價和教師的追問對該密度計進行深入的探討，如：比較甲、乙兩種密度計的異同，對比兩種密度計，誰更具優勢？這樣通過師生共同設計、制作密度計，培養了學生的創新能力，通過評價和問題串促進了學生的深度學習和高價思維的發展。

4 教學啟示

4.1 培養學生的問題意識

對于問題4筆者并沒有直接提出，而是問學生：如果你是教師，你會提出什么樣的問題？學生在經過思考后提出了問題4，有同學還提出了問題5：如果沒有天平，我們又如何測出物體的密度？提出問題比解決問題更重要，為了讓學生提出有意義的問題，需要教師精心設計和引導，給學生提供支架，這樣學生才能逐步養成問題意識和批判質疑精神。

4.2 培養學生建模的意識

中考復習需要我們和學生一起將零散的知識結構化，而培養學生的建模能力有助于學生將知識結構化。在解決2019南京市和2020無錫市中考題的過程中，我們利用等體積模型解決了這一問題。這樣做可以給學生很好的啟示，通過建構物理模型能夠促進知識的結構化，從而將多題歸一的思想落到實處。[3]

4.3 培養學生的創新意識

在密度計的設計過程中，利用等體積法可以制成密度計。如果學生能夠在教師的引導下利用等質量法再設計、制作密度計，就能夠激發學生舉一反三和創新意識，而這種意識需要我們用心去培養、精心設計和準備，不斷為學生搭建思維的階梯，這樣才能實現活水有源，攀登有梯。

上述三種意識又具有較強的邏輯關系，有了問題意識，才會想到去尋找合適的路徑或模型去解決問題；真正解決了問題，才會有創新和創造的本領；而有了創新和創造，才會進一步提出新的問題，這樣形成了物理學習的閉環，在不斷螺旋上升的過程中，學生的核心素養也就能夠得到穩步的提升。

5 結語

深度學習的根本目的是促進學生科學思維的發展，[4]而問題是思維的引擎，問題解決不僅是深度學習的重要目標，同時也是實現深度學習的重要途徑。[5]所以，通過問題解決能夠促進學生的深度學習，從而提升學生的科學思維能力。因此，在中考復習過程中，需要教師創設真實情境、設計有效問題，促使學生圍繞一系列問題展開深度思考，讓學生的學習不再被動，而是觸及靈魂的深度學習，即在知識結構化的同時，充分發展學生的模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等科學思維能力，提升學生的核心素養。