基于深度學(xué)習(xí)促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展的物理作業(yè)設(shè)計(jì)

趙 波 趙 柳 李春密

(1.北京師范大學(xué)物理學(xué)系,北京 100875;2.昆明市第十中學(xué),云南昆明 650051)

1 問題的提出

2020年出臺的《中國高考評價體系》中明確指出高考的核心功能是“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”.[1]《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱“2020年修訂版高中課標(biāo)”)提出了在初中物理教育的基礎(chǔ)上進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展的高中物理課程目標(biāo).[2]高考試題依據(jù)高校選拔人才需求和國家課程標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì),對核心素養(yǎng)培育具有很強(qiáng)的導(dǎo)向作用,而深度學(xué)習(xí)是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)、實(shí)現(xiàn)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要途徑.[3]基于上述認(rèn)識,筆者認(rèn)為,基于深度學(xué)習(xí)的高考試題作業(yè)設(shè)計(jì)是將核心素養(yǎng)全面落實(shí)到物理教育教學(xué)活動中的一種可行的手段與載體.本文選取一道新課標(biāo)卷物理高考試題,在探討試題對物理學(xué)科核心素養(yǎng)考查的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行改編,以適用于學(xué)生不同認(rèn)知階段進(jìn)行深度學(xué)習(xí)培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的不同要素.

2 深度學(xué)習(xí)的概念和特征

深度學(xué)習(xí)可以克服淺層學(xué)習(xí)、機(jī)械學(xué)習(xí)的弊端,使學(xué)生形成適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要應(yīng)具備的必備品格和關(guān)鍵能力.深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)的區(qū)別體現(xiàn)在以下6個方面(見表1).[4]

表1 深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)的區(qū)別

從2014年9月起,教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心研究團(tuán)隊(duì)在借鑒國外研究成果和總結(jié)國內(nèi)改革經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,從理論和實(shí)踐等層面對深度學(xué)習(xí)進(jìn)行了深入研究.基于總項(xiàng)目組對深度學(xué)習(xí)的定義,本文將物理深度學(xué)習(xí)界定為:學(xué)習(xí)者在教師的引領(lǐng)下,能動地參與基于生活實(shí)際情境和物理實(shí)驗(yàn)等情境化問題創(chuàng)設(shè)的挑戰(zhàn)性物理學(xué)習(xí)主題,體驗(yàn)成功,在物理學(xué)科核心素養(yǎng)各個方面獲得全面發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程.[5]深度學(xué)習(xí)具有以下5個特征(見表2).[3]

表2 深度學(xué)習(xí)的特征

3 深度學(xué)習(xí)物理作業(yè)設(shè)計(jì)的特征

作業(yè)主要是指由學(xué)校教師依據(jù)一定目標(biāo)布置的由學(xué)生在非教學(xué)時間完成的學(xué)習(xí)任務(wù).[6]學(xué)生的學(xué)習(xí)包括課堂學(xué)習(xí)和課外學(xué)習(xí),作業(yè)是學(xué)生課外學(xué)習(xí)的主要方式,它是學(xué)科教學(xué)不可或缺的環(huán)節(jié),在教學(xué)中發(fā)揮著復(fù)習(xí)鞏固、提升素養(yǎng)、診斷反饋、過程性評價、激發(fā)求知欲等正向功能.但是,過多的作業(yè)負(fù)擔(dān)會對學(xué)生產(chǎn)生負(fù)向作用.為了克服因作業(yè)設(shè)計(jì)不當(dāng)帶來的消極影響,需要挖掘作業(yè)的價值,以期用最少的作業(yè)量達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo).

對深度學(xué)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì)特征的描述,應(yīng)以作業(yè)設(shè)計(jì)為主體,將深度學(xué)習(xí)表征為目標(biāo)和內(nèi)容與之融合.綜合既有研究,可將其特征總結(jié)為如下幾個方面.

(1)素養(yǎng)性.

素養(yǎng)性主要體現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì)的立意是指向發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

作業(yè)設(shè)計(jì)的導(dǎo)向從讓學(xué)生“知道什么物理知識”到“能運(yùn)用物理知識解決什么問題”轉(zhuǎn)換,再進(jìn)一步地向“能靈活運(yùn)用所學(xué)知識現(xiàn)實(shí)地解決怎樣的物理問題或跨學(xué)科問題”轉(zhuǎn)換.在深度學(xué)習(xí)的物理作業(yè)設(shè)計(jì)中,學(xué)生在素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)任務(wù)引領(lǐng)下,全身心參與以生活實(shí)際情境和物理實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動與情境互動,在物理概念和規(guī)律的探究與運(yùn)用過程中,物理問題的分析與解決過程中,生成核心物理知識,完善物理觀念,充分訓(xùn)練和提升科學(xué)思維、自主遷移與運(yùn)用、科學(xué)探究等能力,形成積極的科學(xué)態(tài)度與正確的價值觀.

(2)情境性.

情境性主要體現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)內(nèi)容和任務(wù)要求是分別通過“問題情境”與“情境活動”兩類載體來實(shí)現(xiàn)的.

基于《中國高考評價體系說明》,本文對物理作業(yè)設(shè)計(jì)中的“問題情境”及“情境活動”作如下界定.物理問題情境是指真實(shí)的物理問題背景,是以物理問題或物理任務(wù)為中心構(gòu)成的活動場域.物理情境活動是指學(xué)生在物理問題情境中所進(jìn)行的解決物理問題或完成物理任務(wù)的活動.[7]深度學(xué)習(xí)的物理作業(yè)設(shè)計(jì),以2020年修訂版高中課標(biāo)中的課程內(nèi)容為內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn),選取實(shí)踐、生活、社會、自然、科技與生產(chǎn)、物理學(xué)史、學(xué)習(xí)探索與科學(xué)探究等背景中真實(shí)發(fā)生的相關(guān)的事件作為設(shè)計(jì)作業(yè)內(nèi)容的素材,再現(xiàn)物理概念和規(guī)律產(chǎn)生的背景或是呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的物理問題情境,將自主學(xué)習(xí)、合作、探究、實(shí)踐等學(xué)習(xí)方式融入作業(yè)設(shè)計(jì)中,引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的物理背景下綜合運(yùn)用所學(xué)物理知識解決實(shí)際問題的情境活動過程中,發(fā)揮主體作用全身心地主動活動,經(jīng)歷物理知識的發(fā)現(xiàn)(發(fā)明)、形成、發(fā)展、運(yùn)用過程,生發(fā)豐富的內(nèi)心體驗(yàn),體會物理學(xué)科的思想方法和育人價值,從而發(fā)展學(xué)生自身認(rèn)知、能力、情感、態(tài)度等.

(3)多元性.

多元性主要體現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì)的形式要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì).

深度學(xué)習(xí)的物理作業(yè)設(shè)計(jì),需要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)出具有辨析性、探究性和實(shí)踐性的作業(yè).依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和最近發(fā)展區(qū)理論,教師需要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展階段設(shè)計(jì)前置體驗(yàn)型作業(yè)和后置作業(yè),其中后置作業(yè)可以分為“基礎(chǔ)型—提升型—拓展型”進(jìn)階式的作業(yè).不同核心素養(yǎng)要素的培養(yǎng)方式存在差異,因此體現(xiàn)不同核心素養(yǎng)的作業(yè)也具有不同的設(shè)計(jì)類型.例如培養(yǎng)物理觀念可以采用基礎(chǔ)型習(xí)題的形式,培養(yǎng)科學(xué)思維可以采用拓展型習(xí)題的形式,培養(yǎng)科學(xué)探究可以采用小課題的形式等.

(4)標(biāo)準(zhǔn)性.

標(biāo)準(zhǔn)性主要體現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì)的難度分布、水平層次、評價標(biāo)準(zhǔn)分層要以2020年修訂版高中課標(biāo)中的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平和物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分為標(biāo)準(zhǔn).

落實(shí)國家減輕學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)的要求,實(shí)現(xiàn)減負(fù)提質(zhì)增效,要求教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容、結(jié)合班級學(xué)生實(shí)際情況,設(shè)計(jì)作業(yè)的難度、數(shù)量和各個層次水平作業(yè)的比例.作業(yè)的梯度、難度和水平層次設(shè)計(jì),可以通過情境創(chuàng)設(shè)分層、問題設(shè)置分層兩條路徑解決.而作業(yè)的具體難度及分層評價標(biāo)準(zhǔn),則需要統(tǒng)一的質(zhì)量水平劃分標(biāo)準(zhǔn),顯然,2020年修訂版高中課標(biāo)中的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平和物理學(xué)科核心素養(yǎng)的水平劃分滿足了這一需求.作業(yè)難度不應(yīng)超出國家2020年修訂版高中課標(biāo)的要求.

(5)發(fā)展性.

發(fā)展性主要體現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展,培養(yǎng)和提升學(xué)生高階思維水平.

具體而言,深度學(xué)習(xí)的物理作業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與形式,應(yīng)有利于促進(jìn)學(xué)生生成結(jié)構(gòu)化的知識體系,把握知識本質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系,培養(yǎng)邏輯分析與推演變式能力、自主遷移運(yùn)用與實(shí)踐創(chuàng)新等能力.研究發(fā)現(xiàn),在應(yīng)試教育“唯分?jǐn)?shù)論”的強(qiáng)大影響和桎梏下,我國基礎(chǔ)教育階段,作業(yè)的功能被單一固化為鞏固知識與技能,作業(yè)的內(nèi)容被窄化為去情境化的結(jié)果性知識的記憶、理解與熟練.作業(yè)的形式被淺表化為記憶、再認(rèn)或應(yīng)用而缺乏深層次理解和創(chuàng)造性應(yīng)用.作業(yè)設(shè)計(jì)只關(guān)注學(xué)科知識重難點(diǎn)而無視學(xué)生已有知識、能力與興趣.[7]大量反復(fù)“機(jī)械刷題”的結(jié)果是把學(xué)生培養(yǎng)成為了只能在既定的狀態(tài)與情境中發(fā)揮作用的“定型熟練者”,而非核心素養(yǎng)要求培養(yǎng)的能在任何情境中靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的“適應(yīng)性熟練者”.深度學(xué)習(xí)的物理作業(yè)設(shè)計(jì),應(yīng)避免低水平、低效無效、機(jī)械重復(fù)的作業(yè),應(yīng)在注重基礎(chǔ)性的前提下突出應(yīng)用性、綜合性和創(chuàng)新性,設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)生各方面能力與素質(zhì)發(fā)展的分層作業(yè)、實(shí)踐式作業(yè)、探究式作業(yè)、情境化作業(yè)、學(xué)科融合類作業(yè)和個性化作業(yè)等.

(6)成長性.

成長性主要體現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì)的價值取向是立德樹人,促進(jìn)學(xué)生成長.

深度學(xué)習(xí)的物理作業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容,不僅需要涉及學(xué)生的認(rèn)知側(cè)面,而且還需要涉及學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、人格、意志與情感、理性精神、價值觀等情意(非認(rèn)知)側(cè)面,促進(jìn)學(xué)生全面綜合發(fā)展,凸顯學(xué)科育人價值.深度學(xué)習(xí)的物理作業(yè)設(shè)計(jì),可以通過聯(lián)系中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與航天等領(lǐng)域現(xiàn)代科技成果的作業(yè)情境創(chuàng)設(shè)培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神與文化自信,通過探究類、實(shí)踐類任務(wù)式作業(yè)培養(yǎng)學(xué)生合作互助、溝通交流與勞動觀念,通過復(fù)雜情境活動創(chuàng)設(shè)的挑戰(zhàn)性物理學(xué)習(xí)主題培養(yǎng)學(xué)生鍥而不舍、堅(jiān)韌不拔地致力于問題解決的意志和情感.通過反思性作業(yè)自我評價與小組互相評價實(shí)現(xiàn)自我理解,塑造自我認(rèn)識,完善人格.

根據(jù)深度學(xué)習(xí)的特征,判斷某個物理作業(yè)設(shè)計(jì)是否符合深度學(xué)習(xí)的理念,可以從作業(yè)形式、作業(yè)內(nèi)容、學(xué)生活動、作業(yè)過程、作業(yè)結(jié)果5個維度進(jìn)行分析(見圖1).

4 深度學(xué)習(xí)物理作業(yè)設(shè)計(jì)案例

4.1 高考真題及評析

例1.(2021年高考全國甲卷物理試題第14題)如圖2所示,將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板P處,上部架在橫桿上.橫桿的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié),使得平板與底座之間的夾角θ可變.將小物塊由平板與豎直桿交點(diǎn)Q處靜止釋放,物塊沿平板從Q點(diǎn)滑至P點(diǎn)所用的時間t與夾角θ的大小有關(guān).若θ由30°逐漸增大至60°,物塊的下滑時間t將

圖2

(A)逐漸增大. (B)逐漸減小.

(C)先增大后減小. (D)先減小后增大.

答案:(D).

試題評析:本題以等底斜面上的物體運(yùn)動為素材,創(chuàng)設(shè)了研究物體運(yùn)動時間與斜面傾角關(guān)系的學(xué)習(xí)探索問題情境.此類問題屬于牛頓第二定律應(yīng)用中的“從受力確定運(yùn)動情況”問題,在人教版的新(2019年版)、舊(普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書)教材中都有篇幅專門介紹.[8,9]本題考查了牛頓第二定律、勻變速直線運(yùn)動等基本知識和基本規(guī)律,功能關(guān)系(動能定理、機(jī)械能守恒定律)、動量定理等基本知識和基本規(guī)律,涉及了受力分析、正交分解、運(yùn)動分析等基本方法,涵蓋了處理力與運(yùn)動問題的核心知識和必備技能,具有一定的基礎(chǔ)性.學(xué)生只需調(diào)動牛頓運(yùn)動定律應(yīng)用或動量定理應(yīng)用中的一類知識與技能便可解決問題.綜上分析,本題是簡單情境活動層次的學(xué)習(xí)探索情境問題,學(xué)業(yè)質(zhì)量屬于2020年修訂版高中課標(biāo)中的水平4層次,體現(xiàn)了基礎(chǔ)性的考查要求.

在作業(yè)設(shè)計(jì)時,針對不同階段學(xué)生的認(rèn)知水平做如下改編,以適用于不同階段學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)的不同要素的需求.

4.2 基于高考真題的作業(yè)設(shè)計(jì)

4.2.1 通過核心方法,形成物理觀念

例2.如圖3所示,分別為公園的滑梯、上海南浦大橋螺旋狀引橋、湖南張家界天門山盤山公路,請你仔細(xì)觀察,它們有什么特點(diǎn)?并思考為什么公園滑梯傾角較大,而大橋引橋、盤山公路等傾角又不能太大?

圖3

設(shè)計(jì)意圖:本題以生活化的公園滑梯、現(xiàn)代化的立交橋、巧奪天工的盤山公路為素材,創(chuàng)設(shè)了簡單分析建筑中的力學(xué)原理的生活實(shí)踐問題情境.要求學(xué)生能用力的合成與分解的知識,簡單分析斜面上物體受力問題.本題既有學(xué)生熟悉的生活化場景,又有體現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的現(xiàn)代化縮影,還有祖國大好河山的秀美風(fēng)光,設(shè)計(jì)的目的就是鏈接學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn),在經(jīng)驗(yàn)和知識之間建立起關(guān)聯(lián),促進(jìn)知識重構(gòu)和生成,形成相關(guān)物理觀念.同時讓學(xué)生感受祖國舉世矚目的成就,接受大自然美的熏陶,培養(yǎng)學(xué)以致用觀念和民族自信.

本題具有一定的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性,學(xué)業(yè)質(zhì)量屬于2020年修訂版高中課標(biāo)中的水平2層次,適合作為高一力的合成和分解的課前前置體驗(yàn)型預(yù)習(xí)作業(yè)題使用.

例3.某游樂場要在空地上建一個滑梯,如圖4所示,根據(jù)空地的大小,滑梯的水平跨度確定為6 m.如果你是設(shè)計(jì)師,為使滑梯者能以最短時間從滑板上滑下,將滑梯者視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)一切阻力,設(shè)計(jì)時,滑梯高度應(yīng)為多少?

圖4

設(shè)計(jì)意圖:本題以學(xué)生熟悉的游樂場滑梯為素材,創(chuàng)設(shè)了求解符合設(shè)計(jì)要求滑梯高度的生活實(shí)踐問題情境.要求學(xué)生能用牛頓第二定律得到加速度的表達(dá)式,利用勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律找到時間和滑梯高度的函數(shù)關(guān)系,能用數(shù)學(xué)(跨學(xué)科知識)中的三角函數(shù)找到位移、高度、底邊、傾角之間的關(guān)系式,用函數(shù)關(guān)系式討論時間的極值.或者學(xué)生也可以利用功能關(guān)系找到滑梯者滑到最低點(diǎn)的速度表達(dá)式,利用動量定理找到時間和滑梯高度的函數(shù)關(guān)系式.本題涉及牛頓運(yùn)動定律應(yīng)用和動量定理應(yīng)用的基本知識、基本方法和基本技能,有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)動與相互作用觀念或能量觀念.

本題具有一定的基礎(chǔ)性,學(xué)業(yè)質(zhì)量屬于2020年修訂版高中課標(biāo)中的水平4層次,適合作為高一牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用或高二動量定理新授課的課后作業(yè)的訓(xùn)練題或單元復(fù)習(xí)的復(fù)習(xí)題使用.

4.2.2 通過推理論證,促進(jìn)科學(xué)思維

例4.如圖5所示,將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板P處,上部架在橫桿上.橫桿的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié),使得平板與底座之間的夾角θ可變.將小物塊由平板與豎直桿交點(diǎn)Q處靜止釋放,物塊沿平板從Q點(diǎn)滑至P點(diǎn)所用的時間t與夾角θ的大小有關(guān).若θ由70°逐漸減小至20°,物塊的下滑時間t將如何變化,請你動動腦筋嘗試用幾種不同的方法分析并寫出具體的分析論證過程.

圖5

設(shè)計(jì)意圖:本題在高考題的基礎(chǔ)上改變了題型和數(shù)據(jù),并要求學(xué)生用多種方法進(jìn)行解析.題型由選擇題調(diào)整為科學(xué)論證題,要求學(xué)生在綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行推理論證的基礎(chǔ)上,基于證據(jù)作出判斷,這一過程就是培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的過程.將θ由“逐漸增大”調(diào)整為“逐漸減小”,有利于培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維和知識遷移與運(yùn)用能力.

本題可以運(yùn)用相互作用觀利用牛頓運(yùn)動定律分析,也可以運(yùn)用能量觀利用能量和動量分析.除核心解法,本題也可以運(yùn)用“等底斜面”模型或“等時圓”模型(如圖6所示)的規(guī)律快速得到正確答案.從不同視角“一題多解”可以突破學(xué)生的思維定式,啟發(fā)學(xué)生多角度地思考物理問題,培養(yǎng)高中生發(fā)散思維和思維的靈活性、敏捷性和創(chuàng)造性,激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣.

圖6 等時圓分析圖

本題有一定的綜合性,學(xué)業(yè)質(zhì)量屬于2020年修訂版高中課標(biāo)中的水平4層次,適合作為高三一輪復(fù)習(xí)階段教師的講解例題或二輪復(fù)習(xí)階段學(xué)生的課后訓(xùn)練題使用.

4.2.3 通過實(shí)踐作業(yè),培養(yǎng)科學(xué)探究

例5.為了測量物塊與長平板之間的動摩擦因數(shù)μ,某實(shí)驗(yàn)小組使用位移傳感器設(shè)計(jì)了如圖7(甲)所示的實(shí)驗(yàn)裝置.讓物塊從傾斜長平板上的P點(diǎn)由靜止釋放,位移傳感器可以測出物塊到傳感器的距離x.把位移傳感器與計(jì)算機(jī)連接,描繪出物塊到傳感器的距離x隨時間t的變化規(guī)律如圖7(乙)所示.

圖7

(1)根據(jù)圖(乙)可計(jì)算出物塊沿長平板下滑時的加速度大小為a=________m/s2;

(2)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,為了測定物塊與長平板間的動摩擦因數(shù)μ,還必須測量的物理量是_________(填正確答案標(biāo)號).

(A)物塊的質(zhì)量. (B)長平板的傾角.

(C)長平板總長度. (D)點(diǎn)P距鐵架臺高度.

答案:(1)4;(2)(B).

設(shè)計(jì)意圖:本題以位移傳感器為素材,創(chuàng)設(shè)了測量動摩擦因數(shù)的學(xué)習(xí)探索問題情境.“光滑的長平板”是一種理想化的物理模型.事實(shí)上,兩個物體接觸且有相對運(yùn)動時,總有摩擦存在,本題旨在將“理想模型問題”回歸到“真實(shí)情境中的問題”,讓學(xué)生在運(yùn)用所學(xué)知識解決真實(shí)問題的過程中,培育和提升其科學(xué)探究素養(yǎng).本題有一定的創(chuàng)新性,學(xué)業(yè)質(zhì)量屬于2020年修訂版高中課標(biāo)中的水平4層次,適合作為高一牛頓運(yùn)動定律應(yīng)用新授課結(jié)束后單元復(fù)習(xí)的訓(xùn)練題使用.

為了增加探究性和開放性,訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和高階思維,也可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)任務(wù)式作業(yè),如設(shè)計(jì)為學(xué)生課外活動研究的小課題(如例6)或拓展為等高模型、等底模型、等邊模型、等時圓模型等與學(xué)生熟悉的情境結(jié)合進(jìn)行改編(如圖8所示),題型可以設(shè)計(jì)為選擇題、實(shí)驗(yàn)題或計(jì)算題等.[10]

圖8 可拓展的情境模型

例6.能否利用斜面來測量物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)?你能想到哪些方案?和大家交流一下,并選擇一種方案來進(jìn)行測量.完成測量后請思考,除了利用斜面,你還能想到其他方法嗎?和同學(xué)們交流一下你的方案.

4.2.4 通過聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

例7.如圖9所示,等腰三角形的屋頂,是我國古代建筑中經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)形式.試設(shè)計(jì)一角度(屋頂?shù)耐呙媾c水平面的夾角),使雨水能以最短時間從屋頂瓦面流下.(假設(shè)雨水與瓦面間的摩擦阻力不計(jì),一般說來等腰三角形屋頂?shù)牡走吺且欢ㄖ?.

圖9 中國古代建筑代表故宮

設(shè)計(jì)意圖:實(shí)際上本題為筆者借用的一道陳題,也是高考題的原型題.本題以中國古代建筑為素材,創(chuàng)設(shè)了計(jì)算符合要求的屋頂角度的生活實(shí)踐問題情境.在讓學(xué)生感受到從生活走向物理,從物理走向社會的同時,體會中華傳統(tǒng)文化中的中國智慧,培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神和文化自信.本題聯(lián)系古今,有一定的應(yīng)用性和綜合性,學(xué)業(yè)質(zhì)量屬于2020年修訂版高中課標(biāo)中的水平4層次,可作為新授課結(jié)束后單元復(fù)習(xí)的訓(xùn)練題使用.

在具體學(xué)習(xí)過程中,由于一些錯誤的前認(rèn)知,部分學(xué)生會從感性認(rèn)識出發(fā),認(rèn)為傾角越大下滑時間越短.教師可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí),例如“是不是傾角越大越好?為什么?”等,通過建模后計(jì)算和分析討論,學(xué)生會發(fā)現(xiàn)由于底邊不變,若傾角變大,則加速度變大的同時,需要下滑的位移(斜邊)大小也變大,所以下滑的時間不一定變短.同時考慮到實(shí)際情況,若傾角變大,瓦片重力沿斜面向下分力也變大,則瓦片容易往下溜而不容易固定.通過這樣的作業(yè)設(shè)計(jì),讓學(xué)生在面對問題時能在猜想的基礎(chǔ)上,學(xué)會理性地邏輯思辨,形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.[11]

5 結(jié)束語

本文從理論和實(shí)踐兩個角度探討了基于深度學(xué)習(xí)促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展的物理作業(yè)設(shè)計(jì)特征和實(shí)例,對一道高考試題改編,使之適合學(xué)生不同認(rèn)知階段核心素養(yǎng)不同要素的培養(yǎng).目前深度學(xué)習(xí)物理作業(yè)設(shè)計(jì)的研究和案例相對匱乏,作業(yè)是教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié)、課程的重要組成部分、新課程改革的關(guān)鍵領(lǐng)域,也是核心素養(yǎng)培育的重要途徑,在此拋磚引玉,希冀引發(fā)大家對深度學(xué)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)注和研究.同時也希冀引發(fā)大家對高考試題深度研究和二次開發(fā),重視和創(chuàng)新高考試題使用,[12]使其在引導(dǎo)教學(xué)方面發(fā)揮更大的作用和價值.