探討初中物理教育中深度學(xué)習(xí)素養(yǎng)的培養(yǎng)

摘 要： 本文以2023年福建省中考物理學(xué)科情境化試題為例進(jìn)行實證分析，旨在探討初中物理教育中深度學(xué)習(xí)素養(yǎng)的培養(yǎng)，即通過分析福建省中考物理學(xué)科試題的設(shè)計特點和題目類型，探討其中蘊(yùn)含的深度學(xué)習(xí)要素，以及這些要素對學(xué)生思維能力、問題解決能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作用。福建省中考物理學(xué)科情境化試題，注重培養(yǎng)學(xué)生的人文科學(xué)素養(yǎng)、高階思維探究能力、跨學(xué)科運(yùn)用能力和生活實踐能力，為學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升創(chuàng)設(shè)了多角度的豐富情境，有助于學(xué)生的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：情境化試題；深度學(xué)習(xí)；核心素養(yǎng)

1 引言

中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《深化新時代教育評價改革總體方案》明確了教育評價對教育改革的重要性，“教育評價事關(guān)教育發(fā)展方向，有什么樣的評價指揮棒，就有什么樣的辦學(xué)導(dǎo)向?！?sup>［1^］教育部發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)初中學(xué)業(yè)水平考試命題工作的意見》明確提出，命題要“增強(qiáng)情境創(chuàng)設(shè)的真實性、典型性、適切性，提高試題情境設(shè)計水平”，發(fā)揮引導(dǎo)教育教學(xué)作用。中考物理試題命制要以《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）為依據(jù)，要堅持立德樹人，要讓試題以具體情境為載體對學(xué)生進(jìn)行學(xué)業(yè)評價。物理作為一門重要的自然科學(xué)學(xué)科，在學(xué)生的學(xué)習(xí)中扮演著重要的角色。然而，當(dāng)前初中物理教學(xué)普遍存在以下問題：其一，課程內(nèi)容過于理論化，缺乏足夠的生活實例的引入，導(dǎo)致學(xué)生難以理解和應(yīng)用；其二，教學(xué)方式單一，傳統(tǒng)的課堂講解和習(xí)題練習(xí)難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性；其三，教學(xué)過程過于注重知識傳授，缺乏對學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。^［2］隨著人工智能時代的到來，提升人的能力和價值已經(jīng)成為教育改革的核心目標(biāo)，這也是物理教學(xué)更加注重發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要原因。因此，探索一種有效的教學(xué)策略以提升初中生的物理課程學(xué)習(xí)效果顯得尤為必要。

2 構(gòu)建深度學(xué)習(xí)的理論框架

在人工智能領(lǐng)域，深度學(xué)習(xí)是一種模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，它可以使計算機(jī)自動學(xué)習(xí)和理解復(fù)雜數(shù)據(jù)。而本文提到的“深度學(xué)習(xí)”，是指在教育教學(xué)場景中，一種能夠幫助學(xué)生促進(jìn)個人能力提升和思想情感深化的學(xué)習(xí)方式。

在教育領(lǐng)域，深度學(xué)習(xí)的核心是學(xué)習(xí)與創(chuàng)造；其價值體現(xiàn)在深度理解、樂于實踐、全心投入和高階思維上（見圖1）。深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)對知識的深入理解和對高階思維能力的培養(yǎng)。通過深度學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠建立知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成更全面和深刻的認(rèn)知。同時，深度學(xué)習(xí)還能夠使學(xué)生主動進(jìn)行思考、解決問題和培養(yǎng)創(chuàng)新思維，進(jìn)而應(yīng)對復(fù)雜的現(xiàn)實情境和挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，學(xué)生需要全心投入學(xué)習(xí)過程，保持積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，并愿意投入足夠的時間和精力去理解和探索知識，從而培養(yǎng)自身學(xué)習(xí)的自主性和積極性。此外，通過實踐應(yīng)用，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用于實際情境中，從而鞏固和加深對知識的理解。

3 探討情境化試題中的深度學(xué)習(xí)素養(yǎng)

3.1 探尋深度學(xué)習(xí)之路

在教育領(lǐng)域，應(yīng)該通過何種方式來實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的價值呢？經(jīng)過長期的實踐和研究，筆者認(rèn)為可以從以下幾個要素進(jìn)行研究（見圖2）。

主動思考、主動探索、個性學(xué)習(xí)和主題學(xué)習(xí)是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的重要方法。學(xué)生通過主動思考問題、分析信息和解決問題，能夠深入理解知識，并將其應(yīng)用于實際情境中。主動探索鼓勵學(xué)生積極地進(jìn)行探索和實踐，培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力和創(chuàng)新思維。個性學(xué)習(xí)，即根據(jù)學(xué)生的興趣、能力和認(rèn)知特點定制學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式，從而提高他們的學(xué)習(xí)效果和滿意度。主題學(xué)習(xí)以實際問題或項目為中心，通過跨學(xué)科的學(xué)習(xí)活動促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和解決復(fù)雜問題的能力。這些方法能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和動力，從而達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

3.2 勾勒情境化試題之圓

思考、探索、個性和主題這四個要素相互關(guān)聯(lián)、相互促進(jìn)，共同構(gòu)成了推動深度學(xué)習(xí)實現(xiàn)的基石。設(shè)計與這四個要素緊密相關(guān)的物理情境化試題，能夠極大地激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)意愿，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)自信心，進(jìn)而有效提升其學(xué)業(yè)水平，充分實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的價值。

物理情境化試題是如何通過主動思考、主動探索、個性學(xué)習(xí)和主題學(xué)習(xí)這四個要素來實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的價值的呢？根據(jù)四個要素的內(nèi)在邏輯關(guān)系，可以繪制如圖3所示的結(jié)構(gòu)圖。

物理情境化試題要求學(xué)生主動思考和解決實際問題，通過分析和推理來深入理解物理概念和原理。學(xué)生需要運(yùn)用已學(xué)知識，提出假設(shè)、建構(gòu)模型，并據(jù)此進(jìn)行推理和驗證。這種主動思考的過程能夠培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和批判性思維能力，進(jìn)而促使他們更深入地理解和應(yīng)用物理知識。

物理情境化試題鼓勵學(xué)生主動探索和實踐，通過實驗、觀察和收集數(shù)據(jù)來驗證假設(shè)和解決問題。學(xué)生需要積極參與實驗操作，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果解釋。這種主動探索的過程，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和觀察能力，還能激發(fā)他們的好奇心和創(chuàng)造力，使他們更加深入地理解和應(yīng)用物理概念。

教師在命制物理情境化試題時，可以根據(jù)學(xué)生的興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格進(jìn)行個性化的設(shè)計和調(diào)整。學(xué)生可以選擇自己感興趣的物理情境化試題進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究，再根據(jù)自己的理解和需求進(jìn)行深入研究。這種個性化的學(xué)習(xí)過程能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，使他們更加主動地參與學(xué)習(xí)，提升他們的學(xué)習(xí)效果和滿意度。

物理情境化試題以實際問題或情境為中心，通過組織跨學(xué)科的學(xué)習(xí)活動，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。學(xué)生需要在真實的物理情境中進(jìn)行探索，開展合作并發(fā)揮創(chuàng)造力，最終解決問題。這種主題學(xué)習(xí)的過程能夠幫助學(xué)生全面理解物理概念和原理的相關(guān)性及其應(yīng)用價值，同時培養(yǎng)他們的批判性思維和解決復(fù)雜問題的能力。

4 實證分析

4.1 2023年福建省中考物理試題考查評價

根據(jù)2024年出版的《福建中考報告》的分析，可以看出2023年福建中考堅持落實立德樹人的根本任務(wù)，依據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》命題，適度創(chuàng)新試題情境，注重聯(lián)系學(xué)生生活實際，關(guān)注社會熱點問題，充分考慮了不同學(xué)生群體的生活經(jīng)驗、學(xué)習(xí)特點和認(rèn)知水平。試題不僅全面考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識和基本技能，而且注重考查學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力。試題在兼顧學(xué)業(yè)考查的同時，也服務(wù)于高中優(yōu)秀人才的選拔，實現(xiàn)了初中畢業(yè)和高中選拔的“兩考合一”功能。試題引導(dǎo)學(xué)校落實德、智、體、美、勞全面培養(yǎng)的教育體系，引導(dǎo)教師積極探索基于情境、問題導(dǎo)向、深度思維和高度參與的教育教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主、合作、探究式的深度學(xué)習(xí)。試題充分發(fā)揮了考試在推動教育教學(xué)改革、提升學(xué)生綜合素質(zhì)和促進(jìn)學(xué)生全面健康成長方面的積極作用。

4.2 案例分析

例1 （2023年福建中考第23題）如圖所示，小華利用家中物品做實驗。他將玻璃杯放在桌布上，然后猛地將桌布從桌面抽出時，玻璃杯幾乎不隨桌布運(yùn)動。請用物理知識說明玻璃杯不隨桌布運(yùn)動的理由。

實證分析：

本試題結(jié)合生活實際，通過設(shè)計學(xué)生熟悉且有趣的實驗情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突和好奇心。小華猛地將桌布從桌面抽出時，玻璃杯幾乎不隨桌布運(yùn)動。學(xué)生可能會對此產(chǎn)生疑問：為什么玻璃杯不隨桌布一起運(yùn)動？這種設(shè)計激發(fā)了學(xué)生對物理學(xué)的探索欲望，調(diào)動了他們的內(nèi)驅(qū)力，鼓勵他們主動思考如何解決實際問題。在解決這一問題時，學(xué)生需要仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象，獲取和分析有效信息，提煉解決問題的方法和原理，深入思考問題的本質(zhì)，并運(yùn)用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S和較強(qiáng)的語言組織能力來回答試題。因此，本試題的設(shè)計融入了日常生活情境，可以促進(jìn)學(xué)生的主動思考和學(xué)習(xí)，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和問題解決能力。同時，本試題將物理理論與實際現(xiàn)象相結(jié)合，助力學(xué)生深度理解并應(yīng)用所學(xué)知識，從而促進(jìn)他們的深度學(xué)習(xí)。

例2 （2023年福建中考）如圖所示，民間有“做白粿迎新春”的傳統(tǒng)習(xí)俗。制作白粿時，先將浸泡過的米放在木桶中蒸熟，再放入石臼中用木棰捶打，最后搓揉成形。據(jù)此回答15～17題。

15. 蒸米時，木桶中米內(nèi)能的增加是通過""" 方式實現(xiàn)的，完全燃燒10kg的干木柴能釋放出""" J的熱量。（干木柴的熱值為1.2×107J/kg）

16. 從木桶中冒出的“白氣”是水蒸氣""" 形成的（填物態(tài)變化名稱）。米香四溢是因為分子在不停地""" 。

17. 捶打時，木棰相當(dāng)于一個""" 杠桿。白粿被搓揉成圓條形，說明力可以改變物體的""" 。

實證分析：

本試題以學(xué)生熟悉和喜歡的春節(jié)作為情境背景，以“做白粿”過程中涉及的物理問題為主線，將抽象的物理概念與實際生活聯(lián)系起來。這樣的情境設(shè)計不僅可以激起學(xué)生的內(nèi)在情感，還可以幫助他們更好地理解物理知識所要解決的問題。在這種引人入勝的情境下，學(xué)生能夠積極主動地探索物理知識的應(yīng)用。這個情境包含了一系列實際操作，如蒸米、捶打和搓揉等。通過描述這些實際操作的過程，學(xué)生可以更好地理解物理概念，并將其應(yīng)用到實際操作中。這有助于提升學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力，使他們更愿意將所學(xué)的物理知識運(yùn)用到實際生活中。在該實踐探究情境涉及多個物理問題，如內(nèi)能的改變方式、熱值的應(yīng)用、物態(tài)變化、分子動理論、簡單機(jī)械原理和力的作用效果等。學(xué)生需要綜合運(yùn)用物理知識，結(jié)合實際情境進(jìn)行思考和解答，主動建構(gòu)新的綜合知識理解體系，創(chuàng)設(shè)一個完整的思維場域來解決問題。這有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識和解決實際問題的能力，從而促進(jìn)他們的深度學(xué)習(xí)。

例3 （2023年福建中考第27題）用透明圓筒制作測量液體密度的密度計。

甲

（1）獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

①已知圓筒底面積為S；

②調(diào)節(jié)天平平衡時，指針指在分度盤中央刻度線的左側(cè)，此時應(yīng)將平衡螺母向""" 移。

如圖甲所示，用調(diào)好的天平測得空圓筒質(zhì)量m＝""" g；向圓筒中倒入適量水，用天平測得圓筒與水的總質(zhì)量為81.4g，計算得到圓筒內(nèi)水的體積V0＝""" cm3。

乙

丙

（2）制作液體密度計。

在圓筒上體積為V0的水面處做標(biāo)記，如圖乙所示。倒掉圓筒內(nèi)的水，倒入待測液體至標(biāo)記處，使待測液體體積為V0。將圓筒放入水中，圓筒處于漂浮狀態(tài)，如圖丙所示。測量圓筒浸入水中的深度h，則待測液體密度ρ液＝""" （用m、S、h、V0、ρ水表示）。根據(jù)計算結(jié)果在圓筒外壁標(biāo)記刻度線和密度值。

（3）用自制密度計測量某種液體密度時，發(fā)現(xiàn)圓筒觸底無法漂浮，請?zhí)岢鲆粭l改進(jìn)建議：""" 。

實證分析：

初中學(xué)生對自然科學(xué)和科學(xué)制作普遍抱有濃厚的興趣。與小學(xué)科學(xué)教育相比，初中自然科學(xué)更加注重學(xué)生的興趣領(lǐng)域和認(rèn)知特點。中學(xué)階段的學(xué)習(xí)標(biāo)志著學(xué)生開始理性地分析問題，培養(yǎng)邏輯嚴(yán)密性和科學(xué)性，以及觀察、分析和解決問題的能力。試題設(shè)計應(yīng)結(jié)合學(xué)生個性學(xué)習(xí)的特點，通過引入實際問題和實驗操作情境，激發(fā)學(xué)生的思考熱情和解決問題的積極性，促使他們主動投入學(xué)習(xí)。試題呈現(xiàn)應(yīng)當(dāng)層次分明。例如，通過第（1）小題的“獲取相關(guān)數(shù)據(jù)”的基礎(chǔ)操作、第（2）小題的“制作液體密度計”的實踐應(yīng)用、第（3）小題的“改進(jìn)建議”的創(chuàng)新思考，試題逐步深入考查學(xué)生對物理知識的掌握情況和科學(xué)思維水平，通過設(shè)計符合學(xué)生認(rèn)知特點的情境，引導(dǎo)學(xué)生深入思考問題，并鼓勵他們從不同角度分析數(shù)據(jù)，進(jìn)而得出結(jié)論。這樣的試題設(shè)計有助于學(xué)生發(fā)揮自身特長，通過解決實際問題，更加主動地參與學(xué)習(xí)，促進(jìn)自主學(xué)習(xí)，實現(xiàn)個性學(xué)習(xí)的目標(biāo)，進(jìn)而實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的價值。

例4 （2023年福建中考第28題）學(xué)?！八喾N植小屋”的蔬菜適宜生長的溫度在10～30℃之間，項目式學(xué)習(xí)小組利用熱敏電阻和電阻箱設(shè)計溫度報警電路，電阻箱是可以調(diào)節(jié)并顯示阻值的變阻器。

（1）利用圖甲所示電路探究熱敏電阻Rt阻值隨環(huán)境溫度t變化的規(guī)律。

甲

乙

①根據(jù)圖甲，用筆畫線表示導(dǎo)線，將圖乙中的實物電路連接完整。

②連接電路的過程中，應(yīng)將開關(guān)""" ；將電阻箱的阻值調(diào)至最大，起到""" 的作用。

③將熱敏電阻置于0℃的環(huán)境中，閉合S1、斷開S2，記錄電流表示數(shù)I0，然后""" （描述開關(guān)狀態(tài)），調(diào)節(jié)電阻箱R0直至電流表示數(shù)為""" ，此時Rt＝R0。

④將熱敏電阻Rt置于不同溫度的環(huán)境中，重復(fù)步驟③，測得的數(shù)據(jù)如下表。

分析數(shù)據(jù)可得：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而""" 。

（2）根據(jù)上述探究結(jié)果，設(shè)計報警電路。

實驗器材：電源（恒為12V）、熱敏電阻Rt、電阻箱R0（0～9999Ω）、數(shù)字電壓表（U≥7.2V時報警）、數(shù)字電流表（I≥6mA時報警）、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干。

設(shè)計要求：小屋溫度t≥30℃或t≤10℃時都有一個電表報警。

①圖丙虛線框中的電路圖是學(xué)習(xí)小組設(shè)計的報警電路，但它不能完全滿足要求，請你根據(jù)設(shè)計要求將電路圖補(bǔ)畫完整。

丙

②設(shè)計的電路中，電阻箱R0應(yīng)調(diào)為""" Ω。當(dāng)溫度降低到10℃時電路報警，此時電流表的示數(shù)為""" mA。

實證分析：

本試題以設(shè)計“水培種植小屋”的溫度報警電路作為主題研究情境，采用項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動的方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主題學(xué)習(xí)。試題通過創(chuàng)設(shè)一個實際應(yīng)用場景，要求學(xué)生用所學(xué)的電路知識解決實際問題。學(xué)生需要理解熱敏電阻的特性，掌握電阻阻值與溫度的關(guān)系，設(shè)計合適的電路連接方案，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷。這樣的任務(wù)設(shè)計有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

學(xué)生需要根據(jù)實際要求，利用所提供的器材、實驗數(shù)據(jù)和學(xué)科知識，完成“設(shè)計溫度報警電路以監(jiān)測小屋溫度變化”的任務(wù)。這個任務(wù)情境涉及物理、生物、數(shù)學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域的知識。通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠整合并應(yīng)用不同學(xué)科的知識，從而促進(jìn)學(xué)科間的深度融合。

在設(shè)計報警電路的過程中，學(xué)生不僅需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識，而且需要具備創(chuàng)造性科學(xué)思維的能力。這種創(chuàng)造性科學(xué)思維有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新意識，逐步形成其高階思維，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，并提升他們的綜合素質(zhì)。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，應(yīng)試教育傾向依然顯著，學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)過重。因此，命題質(zhì)量應(yīng)被置于更加重要的位置，以突出對學(xué)科核心素養(yǎng)的考查。^［3］在應(yīng)試教育的現(xiàn)實情況下，面對升學(xué)壓力，師生雙方都陷入了“知識的海洋”，難以自拔。長期以來，“填鴨式教育”和“機(jī)械式刷題”的教學(xué)方式已成為教育領(lǐng)域最令人擔(dān)心的“頑瘴痼疾”。而“深度學(xué)習(xí)”可以引導(dǎo)教師理解學(xué)科教育的本質(zhì)和科學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵作用，并激勵教師踐行課程育人的教育理念。對2023年福建省中考物理學(xué)科情境化試題的實證分析表明，創(chuàng)設(shè)物理情境化試題不僅是教育評價改革的要求，而且是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的一種有效方式。創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生主動思考、主動探索、個性學(xué)習(xí)和主題學(xué)習(xí)的價值情境，不僅促進(jìn)了學(xué)生對物理知識的深入理解和應(yīng)用，還培養(yǎng)了他們的綜合能力和內(nèi)在品質(zhì)，使學(xué)習(xí)更具個性化和創(chuàng)造力，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和全面發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因此，進(jìn)一步探索和推廣物理試題情境化教育教學(xué)模式，對于促進(jìn)學(xué)生在物理學(xué)科中的深度學(xué)習(xí)和全面發(fā)展具有重要意義。筆者期望在今后的教育教學(xué)改革中，更多地采用情境化命題和教學(xué)方式，為學(xué)生的綜合素質(zhì)提升和全面健康成長提供更有力的支持和保障。

參考文獻(xiàn)

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