基于深度學(xué)習(xí)的高中物理教學(xué)活動重構(gòu)的課例研究*
——以“磁場對電流的作用 左手定則”教學(xué)為例

鄧志文

(上海市建平中學(xué) 上海 200135)

1 研究背景

筆者任教的上海市實驗性示范性高中二年級等級考選物理的學(xué)生，總體上基礎(chǔ)扎實、思維素養(yǎng)好、學(xué)習(xí)熱情高．但是，不少學(xué)生存在著不同程度的學(xué)習(xí)“淺表化”現(xiàn)象，表現(xiàn)為“兩個習(xí)慣”：習(xí)慣于孤立地背知識、記方法，努力將知識儲存于大腦，很少主動將新舊知識、所學(xué)知識與生活實踐進(jìn)行意義關(guān)聯(lián)；習(xí)慣于把學(xué)物理當(dāng)成了做物理題(特別是復(fù)習(xí)階段)，很少花精力去研究物理題本身考查的概念、規(guī)律、方法，將各種題進(jìn)行比較、歸類，建立關(guān)聯(lián)，形成知識系統(tǒng)．教學(xué)中常出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：部分學(xué)生對一些相對簡單的教學(xué)內(nèi)容提不起興趣，上課很少參與到教學(xué)中來，應(yīng)付了事；由于缺少學(xué)生反饋、互動的環(huán)節(jié)，新課教學(xué)節(jié)奏加快，導(dǎo)致教學(xué)中花了大量時間用在做題、講題上．這種本末倒置的現(xiàn)象，致使教學(xué)偏離了提升學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)方向，需要進(jìn)行研究、糾偏、改進(jìn)、提升．

學(xué)習(xí)“淺表化”是一個存在于各學(xué)段學(xué)生中的較普遍問題，為了改善、解決這一問題，教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心成立了“深度學(xué)習(xí)”教學(xué)改進(jìn)項目組，從2014年開始通過在近百所學(xué)校的深度參與下的實驗研究，凝練、概括出了深度學(xué)習(xí)5個特征[1]：(1)活動與體驗——學(xué)生的學(xué)習(xí)機制；(2)聯(lián)想與結(jié)構(gòu)——經(jīng)驗與知識的相互轉(zhuǎn)化；(3)本質(zhì)與變式——對學(xué)習(xí)對象進(jìn)行深度加工；(4)遷移與創(chuàng)造——在教學(xué)活動中模擬社會實踐；(5)價值與評判——“人”的成長的隱形要素．這些特征可以看作深度學(xué)習(xí)的5個基本原則．團隊經(jīng)過進(jìn)一步研究提出了“引領(lǐng)性學(xué)習(xí)主題”“素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)”“挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)/活動”“持續(xù)性評價”深度學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計的四要素，并建立了教學(xué)實踐模型2.0[2]，如圖1所示，這與《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017 年版2020年修訂)(下文簡稱為“新課標(biāo)”)中強調(diào)的“教、學(xué)、評”一體化要求高度契合．

圖1 “深度學(xué)習(xí)”的教學(xué)實踐模型2.0

基于對深度學(xué)習(xí)相關(guān)理論與實踐研究成果的學(xué)習(xí)、借鑒，著眼于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實，筆者開展了實踐研究．現(xiàn)將在“磁場對電流的作用 左手定則”新授第一課時中開展的研究與思考撰寫成文，供各位同仁借鑒、批正．

2 課例設(shè)計與實踐

2.1 引領(lǐng)性學(xué)習(xí)主題的設(shè)計

2.1.1 學(xué)情分析

“磁場對電流的作用 左手定則”作為上?？萍汲霭嫔绺咧形锢矶昙壍谝粚W(xué)期第十章“磁場”B節(jié)，主要研究磁場的力的基本性質(zhì)．之前，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了按電路圖連接簡單電路的技能，已建立磁體、電流周圍存在磁場，磁體間通過磁場發(fā)生相互作用的觀念，具備了一定的線與線、線與面的三維空間思維能力；本節(jié)建立的安培力概念是后續(xù)進(jìn)一步建立磁感應(yīng)強度概念、研究電動機工作原理的基礎(chǔ)，是研究電磁感應(yīng)綜合問題的基礎(chǔ)之一，是電磁學(xué)中一個重要概念．

任教對象為我校等級考選物理的學(xué)生，學(xué)生總體上基礎(chǔ)扎實，思維與實驗操作能力強，對實驗的興趣濃厚，但同時存在著學(xué)生間差異明顯的情況，在教學(xué)目標(biāo)設(shè)計時應(yīng)該考慮層次性．

2.1.2 過去教學(xué)設(shè)計的反思

(1)過去教學(xué)設(shè)計舉隅

筆者曾于2013年開設(shè)過一節(jié)區(qū)級公開課，設(shè)計如下.

第1課時設(shè)計：

環(huán)節(jié)1：建立FA概念.由奧斯特實驗根據(jù)力的相互性推測磁場對電流有力的作用引入課題，然后通過演示實驗予以驗證，從而建立安培力FA的概念．

環(huán)節(jié)2：建構(gòu)左手定則.提出“安培力FA的方向可能與哪些因素有關(guān)？”的問題，師生猜想后通過演示實驗證實，建立磁場力的方向與磁場方向、電流方向有關(guān)的認(rèn)知．再由“三方向間有怎樣的具體關(guān)系？”的問題引導(dǎo)學(xué)生通過探究實驗，記錄下三者方向關(guān)系的4組數(shù)據(jù)，借助“方向演示器”的幫助，交流、分析、歸納得出三方向間存在著固定的空間關(guān)系，最后介紹左手定則．

環(huán)節(jié)3：左手定則應(yīng)用.判斷圖示方式給出的安培力方向;判斷實驗記錄的各種情況下安培力的方向，驗證是否與實驗結(jié)果吻合．

環(huán)節(jié)4：小結(jié)與作業(yè).課堂總結(jié)，介紹安培力在實際生活中的應(yīng)用(例如磁懸浮、電動機、揚聲器……)，并演示揚聲器通電后紙盆振動小實驗(激發(fā)學(xué)生興趣)；課后作業(yè)之一讓學(xué)生查閱資料，了解其工作原理(讓課堂向課外延伸)．

第2課時設(shè)計：

根據(jù)第1課時作業(yè)情況進(jìn)行反饋、校正、鞏固，然后研究安培力FA的大小(略)．

(2)對過去教學(xué)設(shè)計反思

正如課后與學(xué)生交流時,曾有位學(xué)生所說的：“老師，這節(jié)內(nèi)容這么容易，我花5分鐘翻翻書就明白了什么是安培力和判斷方向的左手定則，再做點題目就能掌握了．課上，我覺得除實驗外，挺浪費時間的．還有，我們多數(shù)同學(xué)已經(jīng)學(xué)過這些內(nèi)容，習(xí)題也基本會做了，我們在您課上一邊‘聽課’一邊做題目……”．研究試教課的錄像，確能發(fā)現(xiàn)課中不少學(xué)生除了實驗環(huán)節(jié)外，根本提不起對教學(xué)的興趣，一些學(xué)生課上一邊做題，一邊“應(yīng)付”老師．

顯然，這樣的教學(xué)已經(jīng)不符合新課標(biāo)提出的培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目標(biāo)的．自我審視發(fā)現(xiàn)，造成問題的原因主要有：

1)學(xué)生認(rèn)知方面.學(xué)習(xí)目的就只是掌握知識——知道什么是安培力，會用左手定則判斷安培力的方向，自我評價標(biāo)準(zhǔn)是能完成書面作業(yè)中的概念填空與方向判斷類的習(xí)題．

2)教師的教學(xué)設(shè)計方面.關(guān)注了學(xué)生的學(xué)，有引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷建構(gòu)左手定則的過程，最后能將安培力與生產(chǎn)、生活相關(guān)聯(lián)．但是由于沒有很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)的興趣與內(nèi)驅(qū)力，學(xué)生主要是被動地跟著教師的設(shè)計走．教學(xué)中除了實驗后發(fā)現(xiàn)“三方向間存在著固定的空間關(guān)系”外，沒有遇到什么挑戰(zhàn)性任務(wù)——沒有遇到什么認(rèn)知的困難，沒有產(chǎn)生物理問題，也就沒有產(chǎn)生解決問題的需要，正因為少有發(fā)現(xiàn)、聯(lián)想、問題，所以難以體驗到學(xué)習(xí)成就感．此外，學(xué)生難以體會到教學(xué)中各情境、活動間的邏輯主線，這也造成部分學(xué)生割裂地認(rèn)識教學(xué)活動，一定程度上阻礙了對“安培力”整體認(rèn)知，影響了“遷移與應(yīng)用”的發(fā)生．

因此，從學(xué)生學(xué)的視角，指向核心素養(yǎng)的落實進(jìn)一步完善、改進(jìn)、重構(gòu)教學(xué)活動，設(shè)計引領(lǐng)性主題，讓學(xué)生在完成挑戰(zhàn)性任務(wù)中簡約地“經(jīng)歷”發(fā)現(xiàn)知識的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，增強活動體驗度，感悟知識本身蘊含的豐富內(nèi)涵與價值，讓學(xué)生學(xué)后收獲更真、更實、更值，這應(yīng)是實踐探索學(xué)科核心素養(yǎng)落地的一種方式．

2.1.3 引領(lǐng)性學(xué)習(xí)主題設(shè)計

新課標(biāo)是素養(yǎng)導(dǎo)向?qū)W、教、評的實踐指導(dǎo)性文件，認(rèn)真研讀新課標(biāo)是保證教學(xué)設(shè)計方向性的一條上佳途徑．筆者研究知道，新課標(biāo)中本節(jié)作為選擇性必修2的內(nèi)容，具體要求為[3]“通過實驗，認(rèn)識安培力．能判斷安培力的方向，會計算安培力的大?。私獍才嗔υ谏a(chǎn)生活中的應(yīng)用．”另外實施建議中提出“通過問題的解決促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成”[3]．由此得到啟發(fā)：與所有學(xué)生生活經(jīng)驗緊密關(guān)聯(lián)的安培力應(yīng)用之一有“喇叭”——教室里的廣播、幾乎人人都有的耳機、家用電器上的喇叭比比皆是．于是，筆者將本節(jié)內(nèi)容的主題設(shè)計為：關(guān)鍵詞為“喇叭”；以學(xué)生很熟悉地的“喇叭”為線索，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷系列活動與體驗(觀察現(xiàn)象、實驗操作、歸納總結(jié)、體會感悟),將“安培力”與“喇叭”進(jìn)行聯(lián)想與結(jié)構(gòu)(理解喇叭工作的核心物理原理是安培力的作用，解釋喇叭的工作原理)，并通過應(yīng)用左手定則和解釋原理的活動過程實現(xiàn)遷移與創(chuàng)造，通過不同形態(tài)喇叭比較與反思，認(rèn)識科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境間的關(guān)系，形成正確的價值觀與自己的評判．

本主題單元共分3課時完成，第1課時研究建立安培力概念、研究安培力方向——本文重點闡述的內(nèi)容，第2課時探究安培力大小，第3課時研究安培力的應(yīng)用(略)．

2.2 素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)與持續(xù)性評價的設(shè)計

基于新課標(biāo)的“教、學(xué)、評”一體化要求，參考評價建議，設(shè)計制作了如表1所示的第1課時學(xué)習(xí)目標(biāo)和評價任務(wù)，在教學(xué)活動中不斷進(jìn)行基于目標(biāo)達(dá)成的檢查與診斷，并通過持續(xù)性評價與反饋，有效調(diào)節(jié)教學(xué)方向、節(jié)奏，促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展．

表1 素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)目標(biāo)與持續(xù)性評價設(shè)計

本課時的教學(xué)重難點：重點是建立、理解左手定則并學(xué)會使用它判斷安培力FA方向，學(xué)習(xí)難點是通過實驗探究建立左手定則．

突破重難點的策略設(shè)計：通過創(chuàng)設(shè)“單線喇叭”的情境激發(fā)學(xué)生求知欲，通過演示實驗幫助學(xué)生建立安培力的概念；在猜想的基礎(chǔ)上經(jīng)演示實驗驗證得出安培力方向與磁場、電流方向有關(guān)；再通過學(xué)生的實驗探究結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生借助自制方向演示器分析、歸納三者方向間存在確定的關(guān)系并建立左手定則，在使用左手定則解決問題的過程中加深對左手定則的理解；通過了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用、制作簡易喇叭，進(jìn)一步深化對安培力及左手定則的認(rèn)識，體會科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境間的聯(lián)系；再通過提出解決喇叭響度的問題引發(fā)對安培力大小的思考，為第2課時研究埋下伏筆．

2.3 挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)/活動序列的設(shè)計

2.3.1 教學(xué)流程圖

(1)教學(xué)流程圖結(jié)構(gòu)

流程如圖2所示，以“喇叭”為明線，以科學(xué)探究流程為暗線，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷“情景引入—猜想假設(shè)—設(shè)計方案—實驗探究—交流結(jié)果—初尋規(guī)律—規(guī)律應(yīng)用—凝練提升—應(yīng)用呼應(yīng)(回扣引入情景，應(yīng)用規(guī)律解決問題)—學(xué)以致用(制作提升)”的過程，共7個主要的教學(xué)活動．

圖2 教學(xué)流程圖

(2)流程圖簡要說明

活動1：“單線喇叭”播放音樂的情景引入，激發(fā)好奇心，認(rèn)識到電流在磁場中受到力的作用．

問題1：安培力FA的方向可能與哪些因素有關(guān)？

活動2：演示“單根導(dǎo)線在磁場中受力”，驗證猜想．

問題2：FA方向與B和I的方向有怎樣的關(guān)系呢？

活動3：實驗探究——在B⊥I的條件下，F(xiàn)A方向與B方向、I方向的關(guān)系．

活動4：借助方向演示器分析、歸納FA方向與B和I的方向間存在著確定的空間關(guān)系．

活動5：初步應(yīng)用左手定則解決簡單問題．

活動6：解釋“單線喇叭”的工作原理，演示“線圈喇叭”和實物喇叭的工作情景．

活動7：課堂小結(jié)與作業(yè)布置[必做：1)完成校本作業(yè)，并書面小結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)心得(字?jǐn)?shù)不限)；2)查閱資料了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用或者課后找一個廢舊耳機或其他揚聲器(喇叭)，做一次“解剖”觀察，進(jìn)一步了解其結(jié)構(gòu)及工作原理，下節(jié)課前進(jìn)行交流．選做：查閱資料，動手制作一個簡易的喇叭(提供漆包線與強磁鐵)]．

2.3.2 教學(xué)活動重構(gòu)與分析

(1)設(shè)計1：情景引入，建構(gòu)安培力概念

活動1:通過“單線喇叭”播放音樂，引發(fā)認(rèn)知沖突從而激發(fā)好奇心與求知欲，再通過觀察、思考認(rèn)識到電流在磁場中受到力的作用．

【課堂再現(xiàn)】

“上課！起立！”學(xué)生沒坐下之際，教師偷偷接通“單線喇叭”，有小聲的音樂聲起．

教師：“誒，大家安靜一下，誰的手機沒關(guān)，手機鈴聲音樂響了．”

教室瞬間安靜下來．前排某同學(xué)：“播放的是《我和我的祖國》．”

同學(xué)們立即“緊張”起來，紛紛檢查是不是自己手機“惹的禍”，確認(rèn)不是自己的手機后開始左顧右盼尋找聲源．

很快，有學(xué)生說，“老師，好像聲音是從你講臺右邊發(fā)出來的．”

幾十雙眼睛齊刷刷聚焦到講臺右側(cè)．

教師：“我講臺上放的音樂？不可能吧，請兩位同學(xué)幫我一起找找聲源在哪里？”

此時，打開攝像頭投影到屏幕上．

某同學(xué)循聲找到聲音是從一張紙上發(fā)出來，翻開紙發(fā)現(xiàn)(實時投影中)：紙下表面粘著一根銅絲，紙下放有一塊強磁鐵(圖3)，一臉好奇地嘟囔道：“誒，怎么這也能放音樂？”

圖3 “單線喇叭”裝置圖

大家方才明白這是教師設(shè)計的“包袱”，同時激發(fā)了好奇心，不解：怎么一張紙加根銅絲就能發(fā)聲呢？

教師：“這根銅絲是與播放著《我和我的祖國》的電腦音頻輸出線相連的．我們知道聲音是機械振動在空氣中的傳播而產(chǎn)生的，要讓這張紙不停地振動，就必須不斷給它一個力，這個力是怎樣產(chǎn)生的？這就是我們今天研究的課題．

……提出安培力(略)．

活動2：后續(xù)再通過“放大版”的“單根導(dǎo)線在磁場中受力”實驗(裝置如圖4所示)強化“安培力”的認(rèn)識，并通過分類的知識加工方式，將其納入學(xué)生對力的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中．

圖4 “單根導(dǎo)線在磁場中受力”實驗裝置

【活動重構(gòu)意圖分析】

1)設(shè)計1活動序列：播放音樂，發(fā)現(xiàn)“單線喇叭”，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，引發(fā)好奇“為什么一張紙能夠發(fā)聲？”→仔細(xì)觀察研究“聲源”，發(fā)現(xiàn)單線喇叭結(jié)構(gòu)→分析推理，即結(jié)合發(fā)聲原理，分析得出“通電導(dǎo)線在磁場中會受力”→提出“安培力”，即建構(gòu)概念．

2)重構(gòu)引入情境.原設(shè)計是通過奧斯特實驗的回顧，經(jīng)逆向思維得到磁場對電流也應(yīng)該有作用力，再演示實驗驗證，是通過思維邏輯推理建立的概念，學(xué)生能接受，但是體驗度不夠．重構(gòu)遵循了深度學(xué)習(xí)“活動與體驗”的原則，通過“單線喇叭”播放音樂的情境引入活動，除了迅速把學(xué)生的注意力、興奮點轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)主題上來之外，關(guān)鍵點在于學(xué)生親歷了發(fā)現(xiàn)(主體參與)“單線喇叭”能發(fā)聲的現(xiàn)象，產(chǎn)生與原認(rèn)知的沖突(內(nèi)在體驗)，深度體現(xiàn)在“發(fā)現(xiàn)”“沖突”的體驗上，這是能夠“點燃”探究欲望，激發(fā)學(xué)習(xí)動機的關(guān)鍵之所在．課中，此活動引發(fā)了第一個小高潮，表現(xiàn)為很多學(xué)生竊竊私語“為什么一張紙能唱歌？”．

3)深度學(xué)習(xí)“活動與體驗”的“深”主要體現(xiàn)之一在學(xué)生的體驗上，為此將原設(shè)計“通過邏輯推理建立安培力概念”的活動重構(gòu)為在觀察“‘單線喇叭’播放音樂”、產(chǎn)生好奇的感性認(rèn)知的基礎(chǔ)上通過“聲音—振動—力”的科學(xué)推理建立“通電導(dǎo)線在磁場中受力——安培力”的概念(間接經(jīng)驗)．旨在豐富建構(gòu)的過程——增加感性認(rèn)識，經(jīng)歷由外部實踐活動內(nèi)化為經(jīng)驗的過程，達(dá)到加“深”體驗，更好地促進(jìn)安培力概念的建構(gòu)．

4)重構(gòu)設(shè)計主題時遵循了“聯(lián)想與結(jié)構(gòu)”的原則．通過“聯(lián)想”將生活經(jīng)驗(喇叭發(fā)聲)與知識(安培力)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)鏈接，“喇叭”作為貫穿主題的明“線”，因源于學(xué)生生活，看得見摸得著，極大縮短了知識與生活間的距離感，為經(jīng)驗與知識之間的相互轉(zhuǎn)化提供了載體與基礎(chǔ)；“結(jié)構(gòu)”設(shè)計在于：一方面通過活動2將安培力概念按性質(zhì)分類的知識加工過程，將新學(xué)的安培力納入學(xué)生已初步形成的力學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中；另一方面，“單線喇叭”除了引起認(rèn)知沖突、“點燃”興趣外，還為與線圈喇叭、實物喇叭效果的對比以及課后制作簡易喇叭埋下了伏筆．

(2)設(shè)計2：通過活動2，定性探究安培力FA方向相關(guān)的因素

通過問題1引導(dǎo)學(xué)生猜想，進(jìn)一步提出如何驗證猜想的問題，然后師生合作通過自制“單根導(dǎo)線在磁場中受力”演示實驗裝置(圖4)完成演示實驗，然后在引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象的基礎(chǔ)上總結(jié)、表達(dá)出實驗結(jié)果：1)單根通電直導(dǎo)線受到安培力的作用；2)分別改變磁場方向、電流方向，導(dǎo)線朝不同方向動起來，說明安培力FA的方向與磁場B方向、電流I方向有關(guān)．

【活動重構(gòu)意圖分析】

1)設(shè)計2活動序列：提出問題1→學(xué)生猜想→合作驗證→交流總結(jié)．在建立了安培力FA概念后，學(xué)生基于問題1引導(dǎo)的猜想(實際為基于FA概念的一種邏輯推理)，再通過提供的圖3“單線喇叭”裝置“變形”為圖4裝置，師生合作完成實驗，證實猜想，并最終表達(dá)出實驗結(jié)果．

2)原設(shè)計：在攝像頭實時投影情況下教師用圖5裝置演示實驗證實猜想．重構(gòu)設(shè)計時，考慮到“單線喇叭”即使通過視頻放大，也難以清晰觀察到銅絲的運動，通過“變形”后放大了單根導(dǎo)線在安培力作用下的運動觀測效果的大幅提升——這一設(shè)計遵循了深度學(xué)習(xí)增強“活動”之“體驗”的原則，同時引導(dǎo)學(xué)生體會裝置3和4的“本質(zhì)與變式”的意涵——改變的是外在形式，不變的是內(nèi)在本質(zhì)(工作原理)，同時理解緣何要“變”——通過技術(shù)的改進(jìn)，達(dá)到優(yōu)化探究方案、提升觀察效果的目的，以便更好地獲取證據(jù)．從聽課教師反饋來看，具有一定“創(chuàng)造性”的自制實驗裝置4達(dá)到了提升觀察效果的目的，為學(xué)生感悟兩裝置本質(zhì)相同、前后活動相互關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)提供良好的基礎(chǔ)．

3)重構(gòu)中增加了“表達(dá)實驗結(jié)果”的設(shè)計，目的是讓學(xué)生經(jīng)歷、體會科學(xué)探究的“問題、證據(jù)、解釋、交流”四要素，通過交流表達(dá)使思維外顯、交流以達(dá)到強化活動2的結(jié)論的目標(biāo)，提升活動2效益的同時為活動3的實驗探究做思想方法的鋪墊．

(3)設(shè)計3：通過活動3和4，探究FA方向與B和I方向間的確定關(guān)系

活動3：基于問題2，通過進(jìn)行分組實驗(裝置如圖5所示)，基于記錄進(jìn)行小組結(jié)果的交流分享、對比歸納(圖6)，探索有什么規(guī)律？

圖5 探究FA方向與B和I方向關(guān)系裝置圖

圖6 交流實驗結(jié)果

結(jié)論：本組實驗結(jié)果跟其他組實驗結(jié)果除順序不同外都相同，說明三者方向之間存在著一定的關(guān)系．但難以說清有什么具體關(guān)系．

活動4：初尋規(guī)律.借助方向演示器分析、歸納FA方向與B和I方向間存在固定的空間關(guān)系.

【課堂再現(xiàn)】

教師：我們借助方向演示器試試．在大家桌上放有一組方向演示器(圖7)，它由3根插好牙簽，標(biāo)好F，B，I的三色箭頭和一個6個面可插的長方體發(fā)泡塑料組成，插好牙簽的箭頭可以插入塑料任意面．我以這一組(靠近身邊)的第1組實驗結(jié)果為例，將三色箭頭按實驗中的磁場、電流、安培力的方向依次插入泡沫，并請甲同學(xué)高高舉起，保持3根箭頭位置關(guān)系不變．其他各組同學(xué)按自己小組實驗記錄的第1組結(jié)果插好箭頭，舉起來與甲同學(xué)相比較，看是否相同？

圖7 自制方向演示器

……等待.

學(xué)生們插好后紛紛舉起方向演示器(圖8)．有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的和其他組的不同，便開始轉(zhuǎn)動起方向演示器，越來越多的小組通過轉(zhuǎn)動使自己的結(jié)果和甲同學(xué)的一致了．很多學(xué)生在轉(zhuǎn)成一致后發(fā)出了“誒，怎么就能轉(zhuǎn)成一致呢”的小驚奇．

圖8 借助方向演示器尋找規(guī)律

教師：我們看到，好多組通過轉(zhuǎn)動泡沫把自己的結(jié)果調(diào)成了跟甲同學(xué)的結(jié)果一致．有沒通過轉(zhuǎn)動無法實現(xiàn)一致的？如果有，請小組成員一起檢查看有什么問題？是實驗的問題還是記錄的問題？如果有疑問可以考慮重新實驗、重新記錄、重插方向試試．

最后，實現(xiàn)了所有小組一致的結(jié)果．

教師：為什么通過轉(zhuǎn)動能實現(xiàn)一致呢？

引導(dǎo)歸納：各小組隨機做的實驗中的一組實驗結(jié)果最后都跟甲同學(xué)的一組結(jié)果一致，說明三者間存在著固定的空間關(guān)系．如果推論正確，就應(yīng)該可以通過轉(zhuǎn)動自己的方向演示器，讓三色箭頭與各組實驗的其他3組記錄一致，請大家試一試．

當(dāng)完成這一過程后，很多學(xué)生臉上都浮現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)的喜悅．

總結(jié)：通過實驗結(jié)果的對比發(fā)現(xiàn)不管對照哪一組記錄，3個箭頭間的空間位置關(guān)系是不變的，我們可以下結(jié)論——安培力FA、磁場B、電流I三者的方向間存在確定的空間關(guān)系．

再通過規(guī)律應(yīng)用(用方向演示器來判斷安培力的方向)、凝練歸納(左手定則表示這個固定關(guān)系)、總結(jié)反思探究建立左手定則的過程(略)．

【活動重構(gòu)意圖分析】

1)設(shè)計3活動序列：提出問題2→實驗研究(活動3)→交流歸納→初尋規(guī)律(活動4)→規(guī)律運用→凝練提升→總結(jié)反思．兩次設(shè)計都將本環(huán)節(jié)作為課時教學(xué)的重點．

2)原設(shè)計中本環(huán)節(jié)學(xué)生主要是在完成教師的指令過程中發(fā)現(xiàn)三者關(guān)系，然后直接引出左手定則，細(xì)究還是知識本位教學(xué)觀所致．基于新課標(biāo)要求的素養(yǎng)導(dǎo)向，筆者在重構(gòu)設(shè)計時做了這樣的幾個改變：

a.讓某同學(xué)高舉方向演示器后不動，原設(shè)計：教師提示其他學(xué)生與某學(xué)生比較，并試著轉(zhuǎn)動看能否變成一致.重構(gòu)設(shè)計：教師只提示其他學(xué)生與某學(xué)生比較，并耐心等待，當(dāng)發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生不自覺地轉(zhuǎn)至與高舉的學(xué)生演示一致時再推進(jìn)活動．原設(shè)計中之所以提示學(xué)生轉(zhuǎn)動，仍然是期待得出結(jié)果的想法使然，轉(zhuǎn)變的設(shè)計也是基于深度學(xué)習(xí)“活動與體驗”的原則，增加了等待的時間，期待讓學(xué)生經(jīng)歷真實的發(fā)現(xiàn)與成功的體驗．此外活動4中通過不同小組實驗器的旋轉(zhuǎn)、比較找到相同之處，也是透過現(xiàn)象抓住本質(zhì)的體驗，在環(huán)節(jié)總結(jié)時予以點明，也是體現(xiàn)深度學(xué)習(xí)之“本質(zhì)與變式”的原則．課中，先有一組女生第一次發(fā)現(xiàn)方向演示器轉(zhuǎn)成跟甲同學(xué)一致時發(fā)出了“誒，怎么就能轉(zhuǎn)成一致呢?”，一臉驚奇的發(fā)現(xiàn)被周圍學(xué)生聽到，很快影響到了其他小組的學(xué)生．此處設(shè)計的“等待”他們自己發(fā)現(xiàn)規(guī)律的體驗，才能成為他們今后繼續(xù)學(xué)習(xí)、探究的不竭精神養(yǎng)料，一定不是“左手定則”這個知識．這也是重構(gòu)設(shè)計價值所在，是深度學(xué)習(xí)落實核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn)．

b.重構(gòu)設(shè)計時顛倒了過去教學(xué)設(shè)計先得出規(guī)律后運用的順序，采用先“規(guī)律應(yīng)用”——運用方向演示器解決問題，后“凝練歸納”——得出左手定則．同樣是為了達(dá)到增強學(xué)生的內(nèi)心體驗的目的——用自己探索得到的規(guī)律解決實際問題，體會到發(fā)現(xiàn)的成就感和探究的價值，同時也拉進(jìn)了物理規(guī)律與學(xué)生間的距離，激發(fā)學(xué)生以后主動參與探究、建構(gòu)認(rèn)知的內(nèi)驅(qū)力，以期形成探究的意愿，并遷移到今后的學(xué)習(xí)、生活和工作中去．

3)重構(gòu)設(shè)計時增加了“總結(jié)反思”的環(huán)節(jié)，目的是通過“反芻”左手定則的探究、建構(gòu)過程，再次提升到探究的過程要素的層面，讓此次探究經(jīng)歷轉(zhuǎn)化為今后學(xué)習(xí)、探究新知可供借鑒的經(jīng)驗，內(nèi)化為科學(xué)探究素養(yǎng)的一部分，發(fā)展思維與探究能力．

(4)設(shè)計4：通過活動5和6，回扣引入情景，應(yīng)用規(guī)律解釋、解決問題

活動5：初步應(yīng)用左手定則解決簡單問題——前面給出的判斷安培力方向問題及定則判定是否與實驗結(jié)果一致．

活動6：解釋“單線喇叭”的工作原理，演示“線圈喇叭”和實物喇叭的工作情景．

【課堂再現(xiàn)】

解釋完“單線喇叭”工作原理后，引出要讓“喇叭”更響一點的辦法，經(jīng)討論提出：如果磁場和電流都不能改變的情況下可以改變電流在磁場中的有效長度．

當(dāng)教師將課前制作的一個反扣的“線圈喇叭”(如圖9中間)接通時，響亮、清脆的《我和我的祖國》響徹了教室時，學(xué)生們再次發(fā)出了驚嘆聲，急切眼神告訴我們他們很想知道這張紙下面有什么不一樣．

在大家的凝視下，教師翻開紙，背面呈現(xiàn)出“線圈喇叭”時，教室里發(fā)出了一片“哇……”的驚嘆聲．

教師：我們通過今天的學(xué)習(xí)，了解“喇叭”，即揚聲器的工作原理．通過改進(jìn)，從單線喇叭到線圈喇叭，揚聲效果有了大幅度的提升，但是它離能用到生活中的產(chǎn)品還有一段距離，還需要不斷改進(jìn)工藝，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)．我這里就帶來了一個舊電器上拆下來的喇叭，大家感受一下——效果對比．

當(dāng)接入實物喇叭(圖9右)瞬間，震耳欲聾的音樂聲讓很多學(xué)生捂住了耳朵．

圖9 單線喇叭、線圈喇叭、實物喇叭

10余秒后，切斷音樂．

教師總結(jié)：看來，科學(xué)知識到生產(chǎn)應(yīng)用之間還有一段距離，還離不開技術(shù)研發(fā)，通過研發(fā)出很好的產(chǎn)品，才能讓科學(xué)為我們的生產(chǎn)、生活服務(wù)．但是如果我們?nèi)巳硕加眠@樣的實物喇叭來聽音樂、聽新聞，也勢必會產(chǎn)生巨大的噪聲污染，影響他人的生活，正如進(jìn)入地鐵手機不外放就是這個道理．為此，人們研發(fā)了形形色色的各種揚聲器(PPT展示)，以滿足我們對美好生活的追求需要．

此時，學(xué)生響起了掌聲．

活動7：課堂小結(jié)與作業(yè)布置.除了布置必做作業(yè)外，還布置了選做作業(yè)——有興趣的學(xué)生可查閱資料，自己動手制作一個簡易的喇叭(教師提供漆包線、強磁鐵)．

后來，課后有三分之一的學(xué)生選擇完成了動手作業(yè)，圖10為部分學(xué)生完成的可發(fā)聲的揚聲器，后將其向全班進(jìn)行了展示．

圖10 學(xué)生的課后動手制作的作業(yè)

【活動重構(gòu)意圖分析】

1)設(shè)計4活動序列：運用左手定則解決簡單問題→解釋“喇叭”工作原理→動手制作簡易喇叭(自選)．

2)這部分較原設(shè)計有了較大的改變，主要依據(jù)深度學(xué)習(xí)“遷移與創(chuàng)造”原則，較原設(shè)計多了活動7部分，活動5和6重在學(xué)以致用，屬于學(xué)習(xí)的“遷移”，活動7重在“創(chuàng)造”，3個活動在應(yīng)用層次上也是遞進(jìn)的——從簡單應(yīng)用左手定則解決簡單問題，到運用安培力知識解釋實際的現(xiàn)象，最后運用所學(xué)知識制作簡易喇叭，實現(xiàn)“創(chuàng)造性”制作．簡易喇叭制作作為選做作業(yè)，目的是讓不同發(fā)展水平的學(xué)生都有收獲，都能獲得不同程度成功感，讓活動給每位學(xué)生帶來成功體驗，同樣遵循了深度學(xué)習(xí)的“活動與體驗”的原則．

3)活動6的設(shè)計中遵循深度學(xué)習(xí)的“價值與評判”原則，通過3個喇叭形態(tài)的對比展示，讓學(xué)生簡約地體驗科學(xué)到產(chǎn)品的“迭代”過程，體會到科學(xué)是技術(shù)的基礎(chǔ)，但科學(xué)只有與技術(shù)完美融合才能讓我們的生活更美好，結(jié)合活動7的動手制作，從中體會到要努力學(xué)習(xí)科學(xué)，同時還要敢于運用科學(xué)知識去大膽創(chuàng)造．活動6中通過實物喇叭造成的震耳欲聾的感受，與日常耳機帶來美妙音樂的經(jīng)驗對比中感悟與社會和諧相處的重要性，從而認(rèn)識到科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境間的緊密聯(lián)系，意識到遵守規(guī)范道德，與周圍社會、環(huán)境和諧共處的重要性．課堂上，學(xué)生自發(fā)的掌聲也正是對教師這一觀點的認(rèn)同．活動7之所以設(shè)計為選做作業(yè)，主要照顧學(xué)生們動手能力的差異，通過作業(yè)展示，是對部分學(xué)生動手創(chuàng)造能力的肯定與鼓勵，激發(fā)了他們勇于實踐、創(chuàng)造的動機，也引導(dǎo)其他學(xué)生在觀展中接受啟發(fā)與再學(xué)習(xí)，實現(xiàn)全體學(xué)生的有差異發(fā)展．

3 教后思考

本節(jié)課基于深度學(xué)習(xí)理論對原教學(xué)活動進(jìn)行了重構(gòu)，主要針對過去學(xué)生的學(xué)和教師的教都存在的重結(jié)論、輕過程的傾向，基本策略是站在學(xué)生素養(yǎng)提升的角度思考課堂教學(xué)活動的設(shè)計、組織，著重點是增強學(xué)生內(nèi)心真實的有意義的體驗．課堂實踐下來達(dá)到了激發(fā)興趣、激活思維、觸動心靈，給學(xué)生帶來的真、實、值的體驗，實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，得到了聽課專家及教師的一致肯定．

反觀教學(xué)重構(gòu)設(shè)計過程和教學(xué)錄像，筆者以為基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)活動設(shè)計較過去相比，“深度”主要可體現(xiàn)在：

(1)“深”在活動結(jié)果的體驗性，即“活動與體驗”原則．基于深度學(xué)習(xí)的活動設(shè)計要特別關(guān)注通過教學(xué)活動是否能引起學(xué)生內(nèi)心體驗的問題，學(xué)生是否有困惑、有思考、有行動、有收獲、有發(fā)展，而不僅僅是外在形式上的活動，因此設(shè)計時必須研究學(xué)情，捕捉學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動機．

(2)“深”在活動結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性，即“聯(lián)想與結(jié)構(gòu)”原則．基于深度學(xué)習(xí)的活動內(nèi)容設(shè)計需要努力建立兩個關(guān)聯(lián)——關(guān)聯(lián)新知與學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，關(guān)聯(lián)新知與生產(chǎn)、生活；同時，設(shè)計是要考慮各活動之間內(nèi)在的邏輯關(guān)聯(lián)性和結(jié)構(gòu)性．

(3)“深”在活動內(nèi)容的深刻性，即為“本質(zhì)與變式”原則．基于深度學(xué)習(xí)的活動內(nèi)容設(shè)計時要引導(dǎo)學(xué)生在繁雜的現(xiàn)象中去偽存真，探尋到本質(zhì)屬性或特征，有所發(fā)現(xiàn)有所悟，并通過變式加以應(yīng)用、鞏固，實現(xiàn)遷移．

(4)“深”在活動目標(biāo)的長遠(yuǎn)性，即“遷移與創(chuàng)造”“評判與價值”原則．深度學(xué)習(xí)旨在落實核心素養(yǎng)，是著眼于學(xué)生的未來長遠(yuǎn)發(fā)展，而不是僅僅盯著眼前發(fā)展，不是僅僅會做題、能考試，而是通過學(xué)習(xí)活動不僅要“留存”下新知識，更重要的是通過“用”的過程實現(xiàn)知識“遷移”和運用知識進(jìn)行“創(chuàng)造”，促進(jìn)學(xué)生能力的提升．此外，通過對自我認(rèn)知方式、認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行評判與反思，更新與完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)與思維方式，形成積極情感與正確價值觀，為以后的學(xué)習(xí)、工作、生活奠定基礎(chǔ)，為終身發(fā)展服務(wù)．