核心素養(yǎng)視域下物理深度學(xué)習(xí)的實(shí)踐與思考

摘 要：從科學(xué)態(tài)度、科學(xué)探究和科學(xué)思維三個(gè)方面出發(fā)，探討挖掘物理深度學(xué)習(xí)資源、建構(gòu)物理深度學(xué)習(xí)模式和創(chuàng)新物理深度學(xué)習(xí)策略的方法，包括利用信息技術(shù)、自制教具和開展生活實(shí)驗(yàn)等手段，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)興趣；將翻轉(zhuǎn)課堂、融合模式和項(xiàng)目模式等教學(xué)方法應(yīng)用于科學(xué)探究過程中，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力；通過問題法、支架法和任務(wù)法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、創(chuàng)新能力和批判性思維。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；物理；深度學(xué)習(xí)

作者簡(jiǎn)介：倪浩（1976—），男，江蘇省南通市通州區(qū)育才中學(xué)。

隨著教育理念和教學(xué)模式的不斷革新，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力成為當(dāng)代教育的重要任務(wù)。本文分別從科學(xué)態(tài)度、科學(xué)探究、科學(xué)思維三個(gè)方面出發(fā)，探討在核心素養(yǎng)視域下如何挖掘物理深度學(xué)習(xí)資源，建構(gòu)物理深度學(xué)習(xí)模式。

一、指向科學(xué)態(tài)度，挖掘物理深度學(xué)習(xí)資源

（一）信息技術(shù)，滲透社會(huì)責(zé)任

教師應(yīng)通過使用新興的信息技術(shù)，比如虛擬實(shí)驗(yàn)、人工智能、數(shù)據(jù)采集等，設(shè)計(jì)能讓學(xué)生實(shí)踐、探究和思考的活動(dòng)，幫助學(xué)生深入了解物理現(xiàn)象，關(guān)注當(dāng)今社會(huì)中物理學(xué)科的問題和應(yīng)用。

以“聲音和聲現(xiàn)象”為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生了解聲音在現(xiàn)代信息社會(huì)中的重要應(yīng)用，如手機(jī)通信、語音識(shí)別、聲紋識(shí)別等，向?qū)W生介紹這些技術(shù)應(yīng)用對(duì)社會(huì)的影響，探討相關(guān)的倫理和責(zé)任問題。例如，討論聲音記錄和傳輸過程中的隱私保護(hù)、信息安全等問題，引導(dǎo)學(xué)生思考應(yīng)用信息技術(shù)所需承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，以保障個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全。學(xué)生可以選擇具體案例，如數(shù)字語音助手的應(yīng)用，分析應(yīng)用信息技術(shù)背后所涉及的社會(huì)責(zé)任，以及如何更好地運(yùn)用信息技術(shù)促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。在此過程中，學(xué)生不僅要思考信息技術(shù)和聲現(xiàn)象之間的關(guān)系，還要探討信息技術(shù)在聲學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響，提出關(guān)于社會(huì)責(zé)任的看法和建議。此外，信息技術(shù)的應(yīng)用能支持學(xué)生進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集分析，培養(yǎng)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果解釋等方面的能力。信息技術(shù)的應(yīng)用可以使物理知識(shí)更加生動(dòng)形象，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，深化他們對(duì)物理學(xué)科的理解［1］。

（二）自制教具，養(yǎng)成自覺行為

在物理教學(xué)中，通過讓學(xué)生參與制作實(shí)驗(yàn)裝置、模型等教具，能夠培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自主探究的行為習(xí)慣。例如，為了讓學(xué)生更加深刻地領(lǐng)悟聲現(xiàn)象，教師可以指導(dǎo)學(xué)生使用簡(jiǎn)單的材料制作音叉實(shí)驗(yàn)裝置，切實(shí)感受音叉發(fā)聲的過程，并觀察不同頻率的聲音引起的振動(dòng)現(xiàn)象；可以帶領(lǐng)學(xué)生制作聲波干擾器，以觀察聲波的干涉、衍射現(xiàn)象；可以讓學(xué)生制作簡(jiǎn)易的聲音分貝計(jì)，用于檢測(cè)不同聲音的分貝。動(dòng)手制作和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)裝置的過程，能進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)聲現(xiàn)象的理解，增強(qiáng)他們的實(shí)踐能力，提高他們對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。自制教具能夠激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，促使他們主動(dòng)、自覺地參與學(xué)習(xí)，從而提升學(xué)習(xí)效果。在自制教具的過程中，學(xué)生需要進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)、問題解決和思維拓展，這可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)造能力和解決問題的能力。

（三）生活實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)持續(xù)發(fā)展

在物理教學(xué)中，教師可以將現(xiàn)實(shí)生活中的問題與物理知識(shí)相結(jié)合，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。將物理知識(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合，有助于學(xué)生深入理解物理知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的實(shí)用性。

以聲學(xué)現(xiàn)象為例，為了加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生測(cè)量聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度，如空氣、水和金屬等。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以使用以下公式來計(jì)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(zhì)中，聲音的傳播速度與介質(zhì)的彈性模量和密度相關(guān)，可以通過以下公式計(jì)算：v=。其中，v為聲音傳播速度，K為介質(zhì)的彈性模量，ρ為介質(zhì)的密度。在探究聲波衍射現(xiàn)象時(shí)，可使用下列衍射公式：sinθ=。其中，θ為衍射角，m代表衍射級(jí)數(shù)（正整數(shù)），λ為聲波波長，d為衍射孔的寬度。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，學(xué)生可以理解介質(zhì)對(duì)聲音傳播速度的影響，同時(shí)深入理解聲音的傳播規(guī)律和聲波的性質(zhì)。這樣的實(shí)驗(yàn)將物理知識(shí)與日常生活聯(lián)系起來，能提高學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。總的來看，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行Т龠M(jìn)學(xué)生思維能力的提升和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解，提高他們的實(shí)踐能力，培養(yǎng)他們終身學(xué)習(xí)的意識(shí)［2］。

二、基于科學(xué)探究，建構(gòu)物理深度學(xué)習(xí)模式

（一）翻轉(zhuǎn)課堂，設(shè)計(jì)探究方案

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，學(xué)生可以在課前自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，然后在課堂上自主設(shè)計(jì)探究方案，進(jìn)行問題探究和實(shí)驗(yàn)研究。這樣的學(xué)習(xí)模式能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力，使其更加主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過程。

以“電流的磁場(chǎng)”這一教學(xué)內(nèi)容為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，研究電流對(duì)磁場(chǎng)的影響。學(xué)生可以用導(dǎo)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(chǎng)附近鐵屑的運(yùn)動(dòng)情況。該實(shí)驗(yàn)涉及安培環(huán)路定理，磁場(chǎng)的大小可以通過以下公式計(jì)算：B=μ0·。其中，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，μ0為真空中的磁導(dǎo)率，I為電流強(qiáng)度，n為線圈的匝數(shù)。學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用此公式計(jì)算不同電流強(qiáng)度下磁場(chǎng)的大小，進(jìn)而分析其與鐵屑運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以探究不同電流強(qiáng)度和不同電流方向?qū)Υ艌?chǎng)的影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)電流對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生的影響的規(guī)律。在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生需要在課前主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，同時(shí)在課堂上設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，參與探究性學(xué)習(xí)，這有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的實(shí)踐能力，提升課堂的互動(dòng)性。

（二）融合模式，解釋探究結(jié)論

融合模式通過融合不同類型的學(xué)習(xí)活動(dòng)（例如探究性學(xué)習(xí)、小組合作、實(shí)踐應(yīng)用等），促進(jìn)學(xué)生在實(shí)踐、觀察和探究的過程中深入理解知識(shí)，并通過解釋探究結(jié)果的方式來表達(dá)他們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

在教學(xué)“磁場(chǎng)對(duì)電流的作用”時(shí)，教師可以要求學(xué)生開展分組實(shí)驗(yàn)，研究磁場(chǎng)對(duì)電流的影響，結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察記錄和理論知識(shí)來解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。每個(gè)小組可以共同討論并設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，例如在一個(gè)導(dǎo)體環(huán)路中通入電流，觀察在附近放置磁鐵時(shí)導(dǎo)體環(huán)路的受力情況。小組成員可以共同討論實(shí)驗(yàn)步驟、選擇實(shí)驗(yàn)儀器和材料，合作開展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際操作中，學(xué)生能夠觀察到導(dǎo)體環(huán)路受到的磁力大小和方向的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生可以結(jié)合安培環(huán)路定理和洛倫茲力的原理來深入分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，解釋磁場(chǎng)對(duì)電流的作用機(jī)制，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

將不同的學(xué)習(xí)方式和活動(dòng)融合，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。這種教學(xué)模式通過讓學(xué)生在探究活動(dòng)中解釋和表達(dá)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)造性思維，使其能夠運(yùn)用自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)解釋和評(píng)價(jià)探究結(jié)果。

（三）項(xiàng)目模式，深化探究過程

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生作為主動(dòng)的學(xué)習(xí)者，參與到合作、調(diào)查、分析和解決真實(shí)問題的過程中，并通過綜合性項(xiàng)目將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。

在教學(xué)“物質(zhì)的密度”時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)小組項(xiàng)目，讓學(xué)生通過實(shí)際測(cè)量和計(jì)算，探究不同物質(zhì)的密度，以深化學(xué)生對(duì)密度概念的理解。項(xiàng)目開始時(shí)，學(xué)生按小組分工合作，選擇不同的物質(zhì)，如金屬、塑料和水等，在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量物質(zhì)密度。首先，學(xué)生使用天平測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量，利用尺子測(cè)量其體積。然后，利用公式“密度=”來計(jì)算物質(zhì)密度。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，共同討論結(jié)果。在分析階段，學(xué)生可以探討不同物質(zhì)的密度差異以及造成這種差異的原因。學(xué)生可以運(yùn)用理論知識(shí)，討論物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和原子間距離對(duì)密度的影響，從而深化對(duì)密度概念的認(rèn)識(shí)。

項(xiàng)目模式教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣，因?yàn)樗麄兛梢試@一個(gè)真實(shí)且具有吸引力的問題進(jìn)行深入探究與實(shí)踐。學(xué)生在項(xiàng)目中需要面對(duì)各種挑戰(zhàn)和問題，這能使他們積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)應(yīng)對(duì)困難的能力和創(chuàng)造性思維。

三、聚焦科學(xué)思維，創(chuàng)新物理深度學(xué)習(xí)策略

（一）問題法，分析相互關(guān)系

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

例如，在教學(xué)焦耳定律時(shí)，教師可以利用問題法來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究和思考。教師可以向?qū)W生提出一系列問題：“在電路中，電流增大會(huì)產(chǎn)生更多的熱量嗎？為什么？”“電流和電阻之間有怎樣的關(guān)系？增加電阻會(huì)對(duì)熱量產(chǎn)生什么影響？”“為什么導(dǎo)線在傳輸電流時(shí)不會(huì)產(chǎn)生大量的熱量？”這些問題可以促使學(xué)生思考電流、電阻和熱量之間的關(guān)系，引導(dǎo)他們運(yùn)用焦耳定律來解答疑惑。學(xué)生可以在小組討論的過程中提出自己的觀點(diǎn)，并嘗試通過理論推導(dǎo)或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假設(shè)。例如，學(xué)生可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量在不同電阻條件下電路中的熱量變化，進(jìn)一步分析焦耳定律的應(yīng)用。依托這種基于問題的教學(xué)方法，學(xué)生可以更深入地理解焦耳定律，同時(shí)培養(yǎng)分析和解決問題的能力。此外，這種教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的好奇心，因?yàn)樗麄兡軌蛟诮鉀Q問題的過程中體會(huì)物理原理在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用和重要性。問題法強(qiáng)調(diào)學(xué)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(xué)生將理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，加深對(duì)知識(shí)的理解。

（二）支架法，指導(dǎo)邏輯推理

支架法旨在引導(dǎo)學(xué)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(xué)生提供一個(gè)邏輯推理的框架或結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)他們通過推理和邏輯分析來理解和解決問題。

例如，在教學(xué)焦耳定律時(shí)，教師可以采用支架法，通過指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯推理，幫助學(xué)生深入理解和應(yīng)用這一定律。教師可以引導(dǎo)學(xué)生回顧電流和電阻的概念，簡(jiǎn)要介紹焦耳定律的基本原理。接著，創(chuàng)設(shè)與焦耳定律相關(guān)的情境，讓學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)和結(jié)構(gòu)性支架進(jìn)行邏輯分析，解釋觀察到的物理現(xiàn)象。教師還可以利用圖表、實(shí)驗(yàn)展示等形式，使學(xué)生理解和應(yīng)用焦耳定律。比如，可以設(shè)計(jì)一個(gè)電路實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)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(dǎo)他們基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行推理和分析，進(jìn)一步理解焦耳定律的基本原理。這種結(jié)構(gòu)化的推理過程，有助于學(xué)生更加透徹地理解物理概念和原理，學(xué)會(huì)運(yùn)用邏輯思維解決物理問題。

（三）任務(wù)法，提出創(chuàng)意見解

任務(wù)法的主要目的是鼓勵(lì)學(xué)生參與到解決問題和完成任務(wù)的過程中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在解決問題時(shí)提出創(chuàng)意見解，發(fā)揮創(chuàng)造力。

為加深學(xué)生對(duì)歐姆定律的理解，教師可以設(shè)計(jì)一些項(xiàng)目或任務(wù)，讓學(xué)生運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行實(shí)際操作和探究，以提高他們的學(xué)習(xí)興趣和專注度。例如，教師可以要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，測(cè)量不同電阻下電路中的電流和電壓，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證歐姆定律，并就實(shí)驗(yàn)結(jié)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(guān)系？”學(xué)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(jìn)行解釋。在任務(wù)法的驅(qū)動(dòng)作用下，學(xué)生積極地參與學(xué)習(xí)，開展實(shí)踐探究，提出創(chuàng)意見解，從而更深入地理解歐姆定律。

任務(wù)法教學(xué)的核心在于通過提出具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，讓學(xué)生在解決問題的過程中鍛煉思維能力。這種方法鼓勵(lì)學(xué)生在解決問題和完成任務(wù)的過程中，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能，能夠提高學(xué)生的綜合能力。

結(jié)語

通過在核心素養(yǎng)視域下圍繞物理深度學(xué)習(xí)展開實(shí)踐與思考可以發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度、科學(xué)探究和科學(xué)思維方面，有許多富有創(chuàng)新性的策略和模式。在未來的實(shí)踐中，教師應(yīng)當(dāng)不斷探索新的模式和策略，確保物理深度學(xué)習(xí)貼近學(xué)生的生活和實(shí)際需求，進(jìn)一步推動(dòng)物理教學(xué)的發(fā)展。

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