從“裂變”到“聚變” 實現(xiàn)深度學習
——從“密度計”認識到創(chuàng)新所引發(fā)的思考

安徽省廬江縣羅河鎮(zhèn)店橋初級中學(231562) 張貴林

長期以來，我們物理的課堂表面是最受學生歡迎、最活躍的課堂，但實際結(jié)果卻是學生對物理學科學習興趣在不斷退化，以至到高中選擇物理作為高考學科的學生寥寥無幾。究其原因是多方面的，但最根本的原因是我們的教學只注重知識記憶與累積，學生“知其然不知所以然”，是一種表層淺意識的學習。

“液體密度計”是浮力教學中的一個重要應(yīng)用，這節(jié)知識，筆者是通過引領(lǐng)學生學習新知識、激發(fā)學生學習興趣，讓學生積極主動思考、質(zhì)疑，引發(fā)知識“裂變”，獲得知識遷移與應(yīng)用的“高溫”環(huán)境，引發(fā)“聚變”，深度加工知識，實現(xiàn)深度學習來提升核心素養(yǎng)的。具體做法簡述如下。

1 知識建構(gòu)，喚醒思考

學習“浮沉條件”后，學生已經(jīng)對阿基米德原理和浮沉條件有了認識，為了鞏固所學知識，教材安排了浮沉條件的應(yīng)用，介紹了密度計。密度計是測量液體密度的儀器，它是根據(jù)浮沉條件以及阿基米德原理設(shè)計而成的。通過交流認識，學生發(fā)現(xiàn)密度計還有2個重要特征，一是它的刻度是“上小下大”，二是刻度線是“上疏下密”，這是學生從課本中學到的知識。要讓學生有深刻的印象，必須弄清“為什么”的問題，這樣浮力知識結(jié)構(gòu)才能得到強化。所以，筆者引導學生對密度計進行分析，并給出模型(見圖1)，由于密度計在液體中是漂浮的，密度計本身重力不變，所以，密度計在不同液體中受到浮力是相等的，由阿基米德原理ρAgV排A=ρBgV排B，若模型的截面積為S，即ρAgShA=ρBgShB，ρAhA=ρBhB，因hA>hB,故ρA<ρB。對于第二個問題，安排學生討論完成，考慮到8年級學生數(shù)學水平的限制，教師給出點撥：如圖2所示，若密度計置于水中，浸入水中深度為H，則將其放入密度為1.2×103kg/m3的某種液體中，浸入深度為H1，將其放在密度為0.8×103kg/m3的煤油中浸入深度為H2，請比較H2-H和H-H1的大小，便能說明問題。學生主動學習,在相互討論中完成任務(wù)。這個過程的學習像常規(guī)教學一樣,只是適當作了延伸,但卻喚醒了學生想法，激發(fā)了他們的思維。學生思維的火花一激發(fā)出來，就是深度學習的開始。

2 反思質(zhì)疑，體驗創(chuàng)新

反思質(zhì)疑是活化學習的良性過程，從課堂上接受的知識，受各方面條件限制，有的只能“囫圇吞棗”，但必須有“反芻”的過程，只有通過“咀嚼”，“嚼”出味道，悟出食物的“酸甜苦辣咸”，再想到改變的途徑。

密度計是用來測液體密度的，在實驗活動中，它的刻度不均勻給使用帶來不方便，實驗中誤差增大。如何使刻度變均勻呢？有學生腦洞大開，經(jīng)過思考后，就提出改進的方法，其中有代表性的改進設(shè)計如圖3所示。這個形狀的密度計制作，通過數(shù)學方法計算，使外徑增大合理，就可讓其刻度達到均勻。這種批判性思維，能促進學生思維創(chuàng)新，讓知識變得有活力。但是，又有學生發(fā)現(xiàn)這種密度計制造工藝復雜、觀察時因為管外是傾斜面讀數(shù)亦不方便，同樣存在著玻璃器件易碎、不便攜帶的缺點。

3 深度加工，引發(fā)“裂變”

此密度計操作簡單，將金屬塊浸沒待測液體中，可以直接得出液體密度值。這個密度計的優(yōu)點明顯：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，由于刻度均勻，便于標度，所以測量準確，測定密度范圍大。

學生對自己發(fā)明的“寶貝”愛不釋手，紛紛用它來測液體密度。操作后又發(fā)現(xiàn)了新的問題：因為實驗室常見液體密度都小于2×103kg/m3，上面那么多數(shù)據(jù)沒有意義了，而此密度計的測量精度有限，難以準確測量。能使它測量更準確嗎？

4 遷移應(yīng)用，實現(xiàn)“聚變”

學生在學習過程中能把握事物的本質(zhì)，“舉一反三”，將知識遷移轉(zhuǎn)化，理性思維就會形成，能讓大腦處在興奮狀態(tài)。當在充滿活力和想象力的思維狀態(tài)下會引發(fā)“頭腦風暴”，對知識遷移應(yīng)用深加工，產(chǎn)生“高溫”，引發(fā)再一次爆炸——“聚變”，于是創(chuàng)造能力就會形成。

在實驗過程中，有學生提出彈簧體積大，標數(shù)字不方便，將外面彈簧改用橡皮條代替，從而使儀器更加精巧便攜，至此終于制成了固體密度計(見圖5)，并獲得國家發(fā)明專利(專利號：ZL201310307047.8)。其制作方法如下：將橡皮筋(長度約為面板長度1/5～1/3)標度(如10等份)，自始端到終點依次標出：1.00、1.11、1.25、1.43、1.67、2.00、2.50、3.33、5.00、10.00、∞；組裝好內(nèi)部彈簧和外部的掛鉤、指針；在彈簧原始指針指示位置，固定橡皮筋始端；在面板上標出“密度×103kg/m3”字樣。測量時將物塊掛在密度計掛鉤下，浸沒在水中，將記號螺釘移至指針所到位置A；再將物塊提出水面外，記下指針所在位置B；將橡皮筋拉伸至B處，觀察A處讀數(shù)為a，則物塊的密度為a×103kg/m3。于是，一個固體密度計又“智”造成功。為讓學生感悟現(xiàn)代科學技術(shù)的魅力，筆者又與廠家聯(lián)系，將其升級為“電子固體密度計”，學生的眼界再次大開。

愛因斯坦曾說：“只有學會學習的人，才能感受到學習的樂趣?！惫腆w密度計在大家的共同努力下，創(chuàng)造出來了，讓學生體現(xiàn)到成功的快樂，引出的是樂趣，帶來的是智慧。至此，學習動力、學習創(chuàng)造力應(yīng)運而生，并將伴隨學生終身。

5 以情投入，春意盎然

前蘇聯(lián)教育家贊可夫說過：“教學法一旦觸及學生的情緒和意志領(lǐng)域、觸及學生的精神需要，這種教學法就能發(fā)揮高度有效的作用?！蔽锢韺W習是“物”的活動，不僅要關(guān)注學習結(jié)果的有效性，也要關(guān)注過程的情感性，千方百計提高情感的“溫度”，讓物理課堂沉浸在歡樂的海洋中。

北京師范大學郭華教授提出，深度學習的一個重要特征是“價值與評價”，這不是傳統(tǒng)意義上的“情感、態(tài)度和價值觀”，還包括“有根據(jù)地評判所遭遇的人、事和活動”。應(yīng)該說學習的每一個對象都是有價值的，每一個活動都是有意義的。為什么學生學習沒興趣就是我們沒有讓學生認識知識的“價值”。在“密度計的認識和創(chuàng)新”這個活動中，一開始就讓學生開展活動，體驗密度計的巧妙設(shè)計和應(yīng)用價值，在引發(fā)興趣的基礎(chǔ)上，觸發(fā)靈感，“改造密度計”體現(xiàn)了批判思維的形成。在改進密度計、深度改進液體密度計，再遷移到創(chuàng)造固體密度計的過程中，學生在興趣中使然，知識和眼界在智慧中拓展，更是在交流、合作中體現(xiàn)到成功的快樂。

深度學習之“深”，應(yīng)該是“毅力”在先，而“毅力”必須以“動力”驅(qū)動，這個“動力”就是將“價值與評價”自覺化、清晰化，形成正確的人生觀和世界觀。