核心素養視域下物理深度學習的實踐與思考

摘 要：從科學態度、科學探究和科學思維三個方面出發，探討挖掘物理深度學習資源、建構物理深度學習模式和創新物理深度學習策略的方法，包括利用信息技術、自制教具和開展生活實驗等手段，培養學生社會責任感、實踐能力和學習興趣；將翻轉課堂、融合模式和項目模式等教學方法應用于科學探究過程中，提高學生自主學習能力和解決問題的能力；通過問題法、支架法和任務法，培養學生的邏輯思維、創新能力和批判性思維。

關鍵詞：核心素養；物理；深度學習

作者簡介：倪浩（1976—），男，江蘇省南通市通州區育才中學。

隨著教育理念和教學模式的不斷革新，培養學生的綜合素養和創新能力成為當代教育的重要任務。本文分別從科學態度、科學探究、科學思維三個方面出發，探討在核心素養視域下如何挖掘物理深度學習資源，建構物理深度學習模式。

一、指向科學態度，挖掘物理深度學習資源

（一）信息技術，滲透社會責任

教師應通過使用新興的信息技術，比如虛擬實驗、人工智能、數據采集等，設計能讓學生實踐、探究和思考的活動，幫助學生深入了解物理現象，關注當今社會中物理學科的問題和應用。

以“聲音和聲現象”為例，教師可以引導學生了解聲音在現代信息社會中的重要應用，如手機通信、語音識別、聲紋識別等，向學生介紹這些技術應用對社會的影響，探討相關的倫理和責任問題。例如，討論聲音記錄和傳輸過程中的隱私保護、信息安全等問題，引導學生思考應用信息技術所需承擔的社會責任，以保障個人隱私和數據安全。學生可以選擇具體案例，如數字語音助手的應用，分析應用信息技術背后所涉及的社會責任，以及如何更好地運用信息技術促進社會進步。在此過程中，學生不僅要思考信息技術和聲現象之間的關系，還要探討信息技術在聲學領域的發展對社會的影響，提出關于社會責任的看法和建議。此外，信息技術的應用能支持學生進行虛擬實驗和數據采集分析，培養他們在實驗設計、數據處理和實驗結果解釋等方面的能力。信息技術的應用可以使物理知識更加生動形象，激發學生對物理學習的興趣，深化他們對物理學科的理解［1］。

（二）自制教具，養成自覺行為

在物理教學中，通過讓學生參與制作實驗裝置、模型等教具，能夠培養學生自主學習和自主探究的行為習慣。例如，為了讓學生更加深刻地領悟聲現象，教師可以指導學生使用簡單的材料制作音叉實驗裝置，切實感受音叉發聲的過程，并觀察不同頻率的聲音引起的振動現象；可以帶領學生制作聲波干擾器，以觀察聲波的干涉、衍射現象；可以讓學生制作簡易的聲音分貝計，用于檢測不同聲音的分貝。動手制作和應用實驗裝置的過程，能進一步加深學生對聲現象的理解，增強他們的實踐能力，提高他們對科學實驗的興趣。自制教具能夠激發學生的自主學習積極性，促使他們主動、自覺地參與學習，從而提升學習效果。在自制教具的過程中，學生需要進行創意設計、問題解決和思維拓展，這可以培養他們的創造能力和解決問題的能力。

（三）生活實驗，推動持續發展

在物理教學中，教師可以將現實生活中的問題與物理知識相結合，為學生的終身學習打好基礎。將物理知識與實際問題相結合，有助于學生深入理解物理知識，增強學習的實用性。

以聲學現象為例，為了加深學生對相關知識點的理解，教師可以設計一個實驗，要求學生測量聲音在不同介質中的傳播速度，如空氣、水和金屬等。在實驗過程中，學生可以使用以下公式來計算聲音在氣體（如空氣）中的傳播速度：v=fλ。其中，v為聲音傳播速度，f為聲音頻率，λ為聲波波長。在液體（如水）或固體介質中，聲音的傳播速度與介質的彈性模量和密度相關，可以通過以下公式計算：v=。其中，v為聲音傳播速度，K為介質的彈性模量，ρ為介質的密度。在探究聲波衍射現象時，可使用下列衍射公式：sinθ=。其中，θ為衍射角，m代表衍射級數（正整數），λ為聲波波長，d為衍射孔的寬度。通過實驗數據的對比，學生可以理解介質對聲音傳播速度的影響，同時深入理解聲音的傳播規律和聲波的性質。這樣的實驗將物理知識與日常生活聯系起來，能提高學生的動手能力，激發學生的學習興趣。總的來看，實驗能夠有效促進學生思維能力的提升和創新能力的培養，加深學生對物理知識的理解，提高他們的實踐能力，培養他們終身學習的意識［2］。

二、基于科學探究，建構物理深度學習模式

（一）翻轉課堂，設計探究方案

在翻轉課堂教學模式中，學生可以在課前自主學習相關知識，然后在課堂上自主設計探究方案，進行問題探究和實驗研究。這樣的學習模式能夠培養學生的自主學習能力和解決問題的能力，使其更加主動地參與學習過程。

以“電流的磁場”這一教學內容為例，教師可以引導學生設計實驗，研究電流對磁場的影響。學生可以用導線繞成螺線圈，接通電源，通過改變電流的大小和方向，觀察磁場附近鐵屑的運動情況。該實驗涉及安培環路定理，磁場的大小可以通過以下公式計算：B=μ0·。其中，B為磁感應強度，μ0為真空中的磁導率，I為電流強度，n為線圈的匝數。學生可以根據實驗數據，利用此公式計算不同電流強度下磁場的大小，進而分析其與鐵屑運動的關系。通過這個實驗，學生可以探究不同電流強度和不同電流方向對磁場的影響，并根據實驗數據總結電流對磁場產生的影響的規律。在翻轉課堂中，學生需要在課前主動學習相關理論知識，同時在課堂上設計并實施實驗，參與探究性學習，這有助于激發學生的學習興趣，提高他們的實踐能力，提升課堂的互動性。

（二）融合模式，解釋探究結論

融合模式通過融合不同類型的學習活動（例如探究性學習、小組合作、實踐應用等），促進學生在實踐、觀察和探究的過程中深入理解知識，并通過解釋探究結果的方式來表達他們對所學知識的理解。

在教學“磁場對電流的作用”時，教師可以要求學生開展分組實驗，研究磁場對電流的影響，結合實驗觀察記錄和理論知識來解釋實驗結果。每個小組可以共同討論并設計一個實驗方案，例如在一個導體環路中通入電流，觀察在附近放置磁鐵時導體環路的受力情況。小組成員可以共同討論實驗步驟、選擇實驗儀器和材料，合作開展實驗。在實際操作中，學生能夠觀察到導體環路受到的磁力大小和方向的變化。實驗結束后，學生可以結合安培環路定理和洛倫茲力的原理來深入分析實驗現象，解釋磁場對電流的作用機制，得出實驗結論。

將不同的學習方式和活動融合，可以激發學生的學習興趣，培養他們的動手能力和實踐能力。這種教學模式通過讓學生在探究活動中解釋和表達，培養學生的批判性思維和創造性思維，使其能夠運用自己的知識和經驗解釋和評價探究結果。

（三）項目模式，深化探究過程

在項目式學習中，學生作為主動的學習者，參與到合作、調查、分析和解決真實問題的過程中，并通過綜合性項目將所學知識應用于實踐。

在教學“物質的密度”時，教師可以設計一個小組項目，讓學生通過實際測量和計算，探究不同物質的密度，以深化學生對密度概念的理解。項目開始時，學生按小組分工合作，選擇不同的物質，如金屬、塑料和水等，在實驗室里測量物質密度。首先，學生使用天平測量物質的質量，利用尺子測量其體積。然后，利用公式“密度=”來計算物質密度。在實驗過程中，學生記錄實驗數據，共同討論結果。在分析階段，學生可以探討不同物質的密度差異以及造成這種差異的原因。學生可以運用理論知識，討論物質的微觀結構和原子間距離對密度的影響，從而深化對密度概念的認識。

項目模式教學能夠激發學生的學習樂趣，因為他們可以圍繞一個真實且具有吸引力的問題進行深入探究與實踐。學生在項目中需要面對各種挑戰和問題，這能使他們積累實踐經驗，培養應對困難的能力和創造性思維。

三、聚焦科學思維，創新物理深度學習策略

（一）問題法，分析相互關系

問題法通過提出問題和分析問題之間的相互關系來促進學生對物理概念和原理的理解。學生在處理問題的過程中需要分析各種變量之間的關系，這有助于培養學生解決問題的能力和邏輯思維能力。

例如，在教學焦耳定律時，教師可以利用問題法來引導學生進行探究和思考。教師可以向學生提出一系列問題：“在電路中，電流增大會產生更多的熱量嗎？為什么？”“電流和電阻之間有怎樣的關系？增加電阻會對熱量產生什么影響？”“為什么導線在傳輸電流時不會產生大量的熱量？”這些問題可以促使學生思考電流、電阻和熱量之間的關系，引導他們運用焦耳定律來解答疑惑。學生可以在小組討論的過程中提出自己的觀點，并嘗試通過理論推導或設計實驗來驗證假設。例如，學生可以設計實驗，測量在不同電阻條件下電路中的熱量變化，進一步分析焦耳定律的應用。依托這種基于問題的教學方法，學生可以更深入地理解焦耳定律，同時培養分析和解決問題的能力。此外，這種教學方法能夠激發學生對物理學的好奇心，因為他們能夠在解決問題的過程中體會物理原理在現實生活中的應用和重要性。問題法強調學生在分析問題和提出解決方案的過程中，逐步掌握物理概念和原理，這有助于學生將理論與實際應用相結合，加深對知識的理解。

（二）支架法，指導邏輯推理

支架法旨在引導學生通過邏輯推理，逐步理解物理概念和原理。其核心在于為學生提供一個邏輯推理的框架或結構，引導他們通過推理和邏輯分析來理解和解決問題。

例如，在教學焦耳定律時，教師可以采用支架法，通過指導學生進行邏輯推理，幫助學生深入理解和應用這一定律。教師可以引導學生回顧電流和電阻的概念，簡要介紹焦耳定律的基本原理。接著，創設與焦耳定律相關的情境，讓學生根據已有知識和結構性支架進行邏輯分析，解釋觀察到的物理現象。教師還可以利用圖表、實驗展示等形式，使學生理解和應用焦耳定律。比如，可以設計一個電路實驗，讓學生通過改變電流大小或電阻值，觀察電路中的熱量變化，然后引導他們基于實驗結果進行推理和分析，進一步理解焦耳定律的基本原理。這種結構化的推理過程，有助于學生更加透徹地理解物理概念和原理，學會運用邏輯思維解決物理問題。

（三）任務法，提出創意見解

任務法的主要目的是鼓勵學生參與到解決問題和完成任務的過程中，強調學生在解決問題時提出創意見解，發揮創造力。

為加深學生對歐姆定律的理解，教師可以設計一些項目或任務，讓學生運用歐姆定律進行實際操作和探究，以提高他們的學習興趣和專注度。例如，教師可以要求學生設計一個簡單的電路，測量不同電阻下電路中的電流和電壓，記錄實驗數據。學生分析實驗數據，驗證歐姆定律，并就實驗結果提出自己的見解。教師還可以提出一些開放性問題，如“在不同電阻條件下，電路中的電流和電壓之間有何關系？”學生可以通過討論和分析，提出自己的見解，并利用歐姆定律進行解釋。在任務法的驅動作用下，學生積極地參與學習，開展實踐探究，提出創意見解，從而更深入地理解歐姆定律。

任務法教學的核心在于通過提出具有挑戰性的任務，讓學生在解決問題的過程中鍛煉思維能力。這種方法鼓勵學生在解決問題和完成任務的過程中，綜合運用所學的知識和技能，能夠提高學生的綜合能力。

結語

通過在核心素養視域下圍繞物理深度學習展開實踐與思考可以發現，在培養學生科學態度、科學探究和科學思維方面，有許多富有創新性的策略和模式。在未來的實踐中，教師應當不斷探索新的模式和策略，確保物理深度學習貼近學生的生活和實際需求，進一步推動物理教學的發展。

［參考文獻］

[1]王永鵬，陳健.基于核心素養下的初中物理作業分層管理策略［J］.學周刊，2023（3）：61-63.

[2]靳玉保.核心素養下教學目標的制定：以“浮力”為例［J］.湖南中學物理，2023，38（8）：26-27.