指向核心素養(yǎng)踐行深度教學
——以“粒子和宇宙”為例

湯有國

(浙江省天臺中學 浙江 臺州 317200)

指向核心素養(yǎng)踐行深度教學
——以“粒子和宇宙”為例

湯有國

(浙江省天臺中學 浙江 臺州 317200)

面對新一輪的課程改革，如何通過課堂將物理核心素養(yǎng)落地，這成為每一位物理教師的首要問題．為了不至于“穿新鞋走老路”，就必須在課程理念的指引下，在教學方式和學習方式上破冰，基于學生深度學習的深度教學，才能使核心素養(yǎng)植根于課堂．筆者以自己獲得的一節(jié)部優(yōu)“優(yōu)課”“粒子和宇宙”為例，談通過深度教學提升核心素養(yǎng)的實踐策略．

核心素養(yǎng) 教學方式 物理教學 素質教育 深度教學

1 教學背景分析

在人教版物理3-5教材“粒子和宇宙”一節(jié)在教學上屬于“了解”要求，在考試上也屬于幾乎無人問津的內容．所以在實際的教學中，這堂課經(jīng)常被教師“一帶而過”．但是德國教育家第斯多惠說：“教育藝術的本質不在于傳授本領， 而在于激勵、 喚醒和鼓舞．”所以從新課程理念角度去研究本節(jié)內容，其中蘊含著極大的財富．

筆者從核心素養(yǎng)培養(yǎng)的角度出發(fā)，通過挖掘、拓展和重組教材，深挖其中的教育功能，利用深度教學讓物理教學從三維目標到核心素養(yǎng)整合．

2 挖掘、拓展物理學史的教育功能

在教材中，對于粒子的認識和發(fā)展內容，沒有涉及具體的歷史過程．學生已經(jīng)學習了有關粒子的知識，但是學生對粒子的數(shù)量、單個粒子的特性、粒子的分類都知之甚少，同時課本中對粒子發(fā)現(xiàn)歷程中的科學精神、科學態(tài)度、科學方法幾乎沒有涉及，而這其中蘊含的教育功能卻是最重要的，所以教學中要突出體現(xiàn)和滲透．為此，教學中將這一部分內容作了重組．

按照原子、原子結構、原子核、正電子、中微子、夸克、400多種粒子，再到粒子分類的線索進行授課，可以將物理學史的重要節(jié)點的教育功能展示出來．如，湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的歷程，說明了創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn)需要洞察力，科學研究不只是“客觀地”揭露事實，觀念的突破在這里起到了關鍵的作用．再譬如在人類認識領域使得突破上：正電子的發(fā)現(xiàn)開辟了反物質領域的研究；π介子的發(fā)現(xiàn),標志著人類對物質的認識向前跨進了一步,開辟了一個新的領域,即從認識原子核深入到認識基本粒子的領域；夸克模型是物理學發(fā)展中的一個重大突破，打破了人們元電荷的認知．

以上這些是書本上獲取不到的，需要教師的深度研究．對學生來說是極大的認知沖擊，這里適時安排了學生大討論，通過學生的個人體會和集體的交流．例如有學生就意味深長地談到：電子的發(fā)現(xiàn)讓我懂得，要以一種開放的姿態(tài)面對新事物，除了接受更要學會質疑和創(chuàng)新，這是人類和科技不斷進步的源泉．通過這樣的教學形式，學生主動地深度挖掘到人類對事物認識和發(fā)展艱辛、曲折、漫長的歷史過程，從而對物理發(fā)展歷史產(chǎn)生了深深的敬畏和贊嘆，被科學家的科學精神和科學態(tài)度所折服．

3 物理教學要激發(fā)學生的科學唯美

楊振寧把物理學之美分為3類：現(xiàn)象之美、理論描述之美、理論結構之美．在粒子和宇宙的關系時用到了一幅經(jīng)典圖片，如圖1所示．這幅圖將物理學之美淋漓盡致的展現(xiàn)出來．首先，學生會被一條蟒蛇震撼到，激發(fā)起對物理學和物理學家濃厚的興趣，極大地開闊了學生的視野；其次，學生被物理學的理論從極大到極小曼妙的遍布所吸引，并且感受到物理學研究領域的廣度和深度之美；再者，對于諾貝爾物理學獎獲得者格拉肖提出的：“隱藏在原子內心的，是宇宙結構的秘密”有了深層地、理性地理解和學科的解讀，并陶醉于物理理論結構的美感之中．在教學中如果能夠經(jīng)常性的、有實際載體的去欣賞美，必定會提高學生的審美，會從事物表面上的形式上的藝術美上升到事物內在的科學美．科學美是結果大腦整理、加工形成的美的意識或觀點，這是一種較高層次的美．從學科的物理教學到這種跨學科的教育，一定會極大地豐富學生的內心世界和靈魂，使學生終身受益．

圖1 粒子與宇宙的經(jīng)典關系

4 物理教學要激發(fā)學生深度的思維

針對教學時提出的“對原子的認識花了2 000年左右，而后來大量粒子的發(fā)現(xiàn)只用了100年左右”這一問題時，學生就會想到研究工具、研究方法對于物理學發(fā)展的重要意義．這樣的教學設計，可以激發(fā)學生深度的思維，探尋學科的研究方法．

通過討論交流，學生得出了粒子物理的發(fā)展體現(xiàn)了模型和實驗之間的邏輯關系，如圖2所示.這是幾百年來粒子物理學快速發(fā)展的重要因素，不僅使得物理學科的發(fā)展突飛猛進，也對其他學科起到了推動和輻射作用．通過這樣的構建性的課堂教學，學生的思維已經(jīng)從表層上升到了高階的思維，增長了學科思想、提升了學科能力．

圖2 模型與實驗的邏輯關系

5 從單純的物理教學走向教育

5.1 為愛國主義教育尋找好的載體

在粒子部分的教學中，華人的貢獻是非常好的教育題材，所以在教材的基礎上對人和物作了拓展和補充．例如,我國科學家發(fā)現(xiàn)的中微子第三種振蕩；我國的同步加速器、對撞機發(fā)展概況等，這些會極大增強學生的自豪感和使命感．

對于科學家，選擇性地介紹了：李政道(31歲時與楊振寧李政道一起因發(fā)現(xiàn)弱作用中宇稱不守恒而獲得諾貝爾物理學獎，最早獲諾貝爾獎的中國人)、丁肇中(因發(fā)現(xiàn)“J”粒子，于1976年獲得諾貝爾物理學獎)、朱棣文(被譽為“能抓住原子”的人，朱棣文獲得了1997年的諾貝爾物理學獎)、楊振寧．

學生對楊振寧這位科學家都比較感興趣，但了解不全甚至于不正確．當學生聽到他的研究成果很大程度上重構了近40年來的物理學和現(xiàn)代幾何學，已經(jīng)排在牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦的工作之列，被稱為現(xiàn)代的牛頓時，發(fā)出了由衷的贊嘆和崇拜．在娛樂和八卦漫天充斥的生活里，無疑給學生注入了一股清泉，這種偶像的正能量極大激發(fā)了學生學習物理和投身科學的熱情．同時這些華人科學家的精神在學生的內心深處引起強烈共鳴，在潛移默化中給學生上了一堂非常優(yōu)質愛國主義教育課．

5.2 啟迪學生對生命的思考

宇宙演化教學中，特意加上了地球生命的誕生、人類的發(fā)展史，再通過安排小組討論，可以引發(fā)學生深度的思考和交流．當學生道出了：人類的發(fā)展史在宇宙演變中只是滄海一粟，人的壽命更是微乎其微，但是人的知識是無限的，我們可以憑借知識一代代的傳承，使我們的生命得到永恒；雖然人類已經(jīng)在物理學上發(fā)現(xiàn)了很多，但對宇宙而言，人類目前只是牙牙學語的嬰兒，宇宙對于人類來說仍是一片黑暗，因此人類還要做很多，還要不斷奮斗，將知識一代代傳下去……這一系列發(fā)自肺腑的言語，這些基于物理教學的理性的、關于生命意義的探尋和回答，對邁向成年的學生的人生觀、世界觀、價值觀的正確建立意義何等重大．所以這不單純是知識的教育更是人性的教育，將物理教學上升到了更高的層次，這不正是核心素養(yǎng)的目的所在嗎？

總之，核心素養(yǎng)的教育是一個系統(tǒng)工程，但絕不是空中樓閣．作為一線教師的我們應該從教育的高度著眼，深挖教學資源、教育功能，讓教學從灌輸性、接受性、表演性走向理解性、建構性、反思性，開展基于思想的追尋、思維的啟迪、方法的引領的深度教學．讓我們用課堂這根杠桿，以深度教學為支點，撬動核心素養(yǎng)的重任．

1 劉崎.核心素養(yǎng)理念下物理教學的思考.物理教學探討,2016,34(6):39～41

2 人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發(fā)中心. 物理選修3-5.北京：人民教育出版社，2016.50,91～94

2017-03-02)