指向物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的深度教學(xué)*

孔紅艷 湯中岳

(陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710119)

許景敏

(陜西師范大學(xué)附屬中學(xué) 陜西 西安 710611)

物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)[1]．

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》將物理核心素養(yǎng)確定為物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個(gè)方面[2]．核心素養(yǎng)回答了“培養(yǎng)什么人”的問(wèn)題，但不能解決“怎樣培養(yǎng)人”這一問(wèn)題．“怎樣培養(yǎng)人”這一問(wèn)題，只能通過(guò)教育教學(xué)過(guò)程的變革來(lái)解決，從教學(xué)的角度看，要使核心素養(yǎng)落地，必須實(shí)現(xiàn)“深度教學(xué)”[3]．

1 指向物理核心素養(yǎng)的理念——深度教學(xué)

學(xué)校對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)，不僅僅是為了讓學(xué)生獲取知識(shí)，更是為了讓其在學(xué)習(xí)的過(guò)程中形成必備的品格和關(guān)鍵的能力．用核心素養(yǎng)來(lái)梳理培養(yǎng)目標(biāo)，矯正了過(guò)去“重知識(shí)、輕能力、忽略情感態(tài)度價(jià)值觀”的教育偏失[4]．核心素養(yǎng)是落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的目標(biāo)，可是不能只談目標(biāo)不談行動(dòng)，對(duì)于這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要切實(shí)可行的方法策略和系列步驟．教學(xué)活動(dòng)是學(xué)校最主要的教育工作，要切實(shí)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，必須從課堂教學(xué)著手．實(shí)施深度教學(xué)是課堂教學(xué)改革的根本方向[4]！

深度教學(xué)并不追求教學(xué)內(nèi)容的深度和難度，而是教師以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以知識(shí)為線索，精準(zhǔn)把握知識(shí)的本質(zhì)和內(nèi)核、用心挖掘知識(shí)背后的豐富價(jià)值，帶領(lǐng)學(xué)生超越知識(shí)的符號(hào)化認(rèn)識(shí)、深入到內(nèi)在邏輯和意義系統(tǒng)的理解把握[5]，觸動(dòng)學(xué)生的情感和態(tài)度，促成學(xué)生核心素養(yǎng)的生成轉(zhuǎn)化．深度教學(xué)強(qiáng)調(diào)為理解而教、為思想而教、為發(fā)展而教、為意義而教[5]，明顯區(qū)別于注重知識(shí)的簡(jiǎn)單記憶與重復(fù)訓(xùn)練的淺層教學(xué)．具體到物理學(xué)科，指向核心素養(yǎng)培養(yǎng)的深度教學(xué)，應(yīng)是以核心素養(yǎng)為價(jià)值引領(lǐng)，基于真實(shí)問(wèn)題情境的趣味性課堂、基于多維辨析的思維型課堂、基于具身體驗(yàn)的探究式課堂、基于開(kāi)闊眼界心胸的拓展型課堂．核心素養(yǎng)是課堂教學(xué)的目標(biāo)，深度教學(xué)是推進(jìn)教學(xué)改革的重要路徑，兩者聯(lián)系如圖1所示．

圖1 物理核心素養(yǎng)與深度教學(xué)的聯(lián)系

2 指向物理核心素養(yǎng)培育的深度教學(xué)策略

2.1 巧設(shè)問(wèn)題情境 引發(fā)認(rèn)知沖突 形成正確物理觀念

“學(xué)貴有疑，小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)”．深度教學(xué)強(qiáng)調(diào)為理解而教，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解源于對(duì)問(wèn)題的思考．有價(jià)值的問(wèn)題能夠引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，引發(fā)學(xué)生質(zhì)疑思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望．而情境往往是問(wèn)題的載體，巧妙的情境因其生動(dòng)性、直觀性、趣味性，能夠增強(qiáng)學(xué)生的感受力、理解力，甚至創(chuàng)造力[6]，有利于學(xué)生從繁復(fù)的現(xiàn)象中抓住主要問(wèn)題，幫助學(xué)生形成正確的物理觀念．教師應(yīng)基于知識(shí)的本質(zhì)、內(nèi)核和學(xué)生的學(xué)情、興趣，善于將知識(shí)轉(zhuǎn)化為與知識(shí)產(chǎn)生或應(yīng)用相關(guān)的情境中，使情境具有一定的沖突性和趣味性，學(xué)生能從中饒有樂(lè)趣和富有想象地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題．

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“牛頓第三定律”時(shí)有這樣一個(gè)前概念：作用力與反作用力大小不等，并以“拔河比賽勝利的一方之所以勝利是因?yàn)樗麄兊牧獯蟆睘槔M(jìn)行佐證．看似有理有據(jù)，該如何反駁學(xué)生，改變學(xué)生的錯(cuò)誤觀念？在這里筆者進(jìn)行了問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)，先讓兩個(gè)力量懸殊的甲、乙兩名同學(xué)進(jìn)行拔河比賽，如圖2(a)所示，身材高大的甲同學(xué)獲勝，順勢(shì)提出問(wèn)題：甲同學(xué)獲勝是因?yàn)樗淖饔昧Υ髥幔繉W(xué)生被表象迷惑，認(rèn)為是的．然后讓甲同學(xué)站在滑板車上再與乙同學(xué)進(jìn)行拔河，如圖2(b)所示，這次身材矮小的乙同學(xué)卻獲勝了，再次提出問(wèn)題：甲同學(xué)怎么又輸了？剛才甲同學(xué)獲勝是因?yàn)樗淖饔昧Υ髥幔堪魏颖荣惖妮斱A是由相互作用力決定的嗎？作用力與反作用力的大小滿足什么關(guān)系？前后兩次拔河比賽引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，學(xué)生心中產(chǎn)生了矛盾和疑惑，再結(jié)合推理分析學(xué)生自主改變了先前的錯(cuò)誤觀念，對(duì)相互作用力的關(guān)系有了初步的正確認(rèn)識(shí)．這個(gè)情境除了讓學(xué)生形成了正確的物理觀念外，學(xué)生還被同學(xué)間的趣味拔河逗樂(lè)，有更大的興趣和好奇心繼續(xù)后邊內(nèi)容的學(xué)習(xí)．

圖2 學(xué)生拔河

2.2 引領(lǐng)多維辨析 厘清核心問(wèn)題 提升科學(xué)思維品質(zhì)

“橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同”,正如多面的廬山一樣，對(duì)于物理問(wèn)題的認(rèn)識(shí)從不同的角度亦會(huì)有不同的看法．物理概念、規(guī)律、方法、思想等的建構(gòu)，必須在對(duì)核心問(wèn)題的深入辨析中才能形成．學(xué)生在對(duì)核心問(wèn)題的辨析中，能發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題、提出自己的看法、論證自己的觀點(diǎn)，甚至?xí)饘W(xué)生之間的質(zhì)疑爭(zhēng)論、補(bǔ)充修正，乃至碰撞出創(chuàng)造性見(jiàn)解．科學(xué)思維包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素[2]，對(duì)核心問(wèn)題的深入辨析需要調(diào)動(dòng)學(xué)生思維中這些要素的參與，有效提升科學(xué)思維品質(zhì)．教師應(yīng)與學(xué)生建立良好的師生關(guān)系，營(yíng)造民主寬容的課堂氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生基于核心問(wèn)題大膽表達(dá)、闡釋，使學(xué)生敢言敢辯、善言善辯、據(jù)理力爭(zhēng)、以理服人，引導(dǎo)學(xué)生超越對(duì)知識(shí)的符號(hào)化認(rèn)識(shí)、深入到內(nèi)在邏輯的理解把握．

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“彈力”時(shí)，有這樣一個(gè)問(wèn)題：如何判斷物體之間是否有彈力？當(dāng)這個(gè)問(wèn)題呈現(xiàn)后，學(xué)生各抒己見(jiàn)，筆者示意學(xué)生自主起立回答．

甲同學(xué)提出：可以從“彈力的產(chǎn)生條件”進(jìn)行判斷，只要同時(shí)滿足物體間相互接觸、接觸面發(fā)生彈性形變這兩個(gè)條件，物體間就有彈力，否則就沒(méi)有．

乙同學(xué)緊接著反駁：如果接觸面積間發(fā)生的是微小形變不容易觀察，無(wú)法判斷第二個(gè)條件是否滿足，從而無(wú)法判斷．

丙同學(xué)補(bǔ)充：對(duì)于微小形變，可以用前面學(xué)習(xí)的“微小放大法”進(jìn)行判斷．

丁同學(xué)接著質(zhì)疑：如果不具備進(jìn)行“微小放大法”的條件呢？

經(jīng)過(guò)學(xué)生們的爭(zhēng)論，大家認(rèn)為：“條件法”不是最佳的判斷方法．看到學(xué)生對(duì)這個(gè)問(wèn)題有困難后，筆者將問(wèn)題具體化，提出：如圖3所示，物體與墻壁和斜面間有沒(méi)有彈力？如何判斷？學(xué)生們一陣竊竊私語(yǔ)，看法不一致，這時(shí)筆者組織小組進(jìn)行討論．小組討論完畢，有學(xué)生代表提出：可以假設(shè)墻壁與物體間沒(méi)有彈力，那么可以把墻壁推倒，顯然小球無(wú)法保持原狀要沿斜面滾動(dòng)；同樣的，如果把斜面抽走，小球肯定要下落，所以小球與墻壁和斜面間均有彈力．話畢，筆者驚艷于學(xué)生嚴(yán)密的邏輯、清晰的思路和精彩的表達(dá)．學(xué)生的判斷對(duì)嗎？這種方法叫做什么？接下來(lái)筆者按照學(xué)生的思路，利用圖3進(jìn)行了動(dòng)態(tài)演示，并將這種方法總結(jié)為“假設(shè)法”，又利用變式進(jìn)行方法鞏固．“假設(shè)法”是判斷“彈力有無(wú)”的重要方法，比較抽象，不容易想到也不容易理解．在這里筆者引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)維度對(duì)核心問(wèn)題進(jìn)行辨析，學(xué)生提出意見(jiàn)、否定反駁、推理論證、改進(jìn)優(yōu)化，最終解決了問(wèn)題、掌握了方法、提升了思維品質(zhì)．

圖3 判斷彈力有無(wú)

2.3 重視物理實(shí)驗(yàn) 調(diào)動(dòng)具身體驗(yàn) 提高科學(xué)探究能力

“實(shí)驗(yàn)是科學(xué)之父”．體驗(yàn)和探究是學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)的必經(jīng)過(guò)程，是學(xué)生學(xué)科能力發(fā)展的根本路徑[5]，特別是以抽象著稱的物理學(xué)科．實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘{(diào)動(dòng)學(xué)生的高階思維能力、實(shí)踐操作能力、信息處理能力、解釋交流能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等，使學(xué)生在身體、心理、環(huán)境的持續(xù)交互中[7]，探究知識(shí)的本質(zhì)、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律、掌握學(xué)科思想和方法．實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)學(xué)生科學(xué)探究能力的提高具有關(guān)鍵作用，對(duì)科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)也具有重要價(jià)值．教師應(yīng)重視物理實(shí)驗(yàn)的重要地位，改變“實(shí)驗(yàn)浪費(fèi)時(shí)間”“紙上談實(shí)驗(yàn)”的觀念和做法，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、合作完成實(shí)驗(yàn)、總結(jié)和反思實(shí)驗(yàn)，避免“表層式”探究、“表演式”探究、“虛假式”探究，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等，在物理實(shí)驗(yàn)方面多做文章．

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“力的合成”時(shí)，如何求互成角度的力的合力？有的教師覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題比較好講也不復(fù)雜，于是就用口頭講解和畫(huà)圖分析的方法來(lái)應(yīng)對(duì)．盡管學(xué)生也能通過(guò)這種方法掌握“平行四邊形定則”，但是內(nèi)心仍有一連串的問(wèn)號(hào)：為什么遵循該定則？有什么依據(jù)？實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明嗎？實(shí)驗(yàn)做出來(lái)就一定是這樣嗎？為什么不是遵循其他的定則？教師無(wú)論是妙語(yǔ)連珠地講解，還是妙筆生花地畫(huà)圖分析，都無(wú)法從根本上解開(kāi)學(xué)生心中的問(wèn)號(hào)，唯有實(shí)驗(yàn)可以．這節(jié)課筆者給每個(gè)小組準(zhǔn)備了實(shí)驗(yàn)器材，小組合作探究，探究流程如圖4所示．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)“平行四邊形定則”能“知其然知其所以然”，同時(shí)合作意識(shí)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神、學(xué)習(xí)興趣也得以培養(yǎng)，科學(xué)探究能力也得到提高．

圖4 探究流程

2.4 適當(dāng)拓展延伸 開(kāi)闊眼界心胸 端正科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)

“眼界有多寬，心就會(huì)有多寬”．一個(gè)人不僅要有知識(shí)，還要有見(jiàn)識(shí)．物理學(xué)科能給學(xué)生帶來(lái)什么見(jiàn)識(shí)？這就需要對(duì)知識(shí)進(jìn)行拓展延伸，為學(xué)生打開(kāi)認(rèn)識(shí)世界的窗口，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)對(duì)人類的生產(chǎn)生活方式、科學(xué)技術(shù)發(fā)展、社會(huì)文明進(jìn)步具有重要價(jià)值[8]．開(kāi)拓學(xué)生更加廣域的知識(shí)和見(jiàn)識(shí)，打開(kāi)其眼界視野、開(kāi)闊其心胸情懷，讓學(xué)生感受知識(shí)的力量、領(lǐng)略科學(xué)的精彩、激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)力、形成立志報(bào)國(guó)的使命感．拓展延伸對(duì)學(xué)生情感、態(tài)度、價(jià)值觀的形成具有重要引領(lǐng)價(jià)值，真正體現(xiàn)了深度教學(xué)的為意義而教．教師應(yīng)廣泛關(guān)注新聞動(dòng)態(tài)、時(shí)事政治、科技前沿，深入了解物理學(xué)家、物理學(xué)史、傳統(tǒng)文化，將科學(xué)技術(shù)與人文情懷滲透到物理教學(xué)中，格物致知中又以文化人、以德育人、以情動(dòng)人．

例如，在“萬(wàn)有引力與航天”這一章節(jié)學(xué)完后，筆者利用一節(jié)課給學(xué)生做了一個(gè)相關(guān)專題拓展．第一個(gè)主題為“航天事業(yè)與我們”，從衛(wèi)星通信、衛(wèi)星觀測(cè)、衛(wèi)星定位、衛(wèi)星探測(cè)到軍用衛(wèi)星、民用衛(wèi)星等等，給學(xué)生展示了航天事業(yè)的發(fā)展給人類生產(chǎn)生活帶來(lái)的巨大改變．第二個(gè)主題為“人類航天史”，從第一顆人造衛(wèi)星、第一個(gè)載人飛船、第一個(gè)探月飛船到中國(guó)第一個(gè)載人宇宙飛船、中國(guó)載人航天事業(yè)的發(fā)展等等，讓學(xué)生感受人類對(duì)茫茫宇宙的執(zhí)著探索和中國(guó)航天事業(yè)的巨大成就．第三個(gè)主題為“航天員煉成記”，從航天員長(zhǎng)期艱苦的訓(xùn)練、應(yīng)具備的職業(yè)素養(yǎng)、在太空中的日常到航天員的初心使命、家國(guó)情懷，激發(fā)學(xué)生的英雄情結(jié)、樹(shù)立遠(yuǎn)大的志向、腳踏實(shí)地刻苦學(xué)習(xí)．最后以溫總理的配樂(lè)詩(shī)朗誦《仰望星空》結(jié)束了本節(jié)課，筆者從學(xué)生堅(jiān)定而又熾熱的眼神中讀出，他們已“從心中燃起希望的烈焰、響起春雷”．

3 結(jié)束語(yǔ)

在信息化時(shí)代，教師應(yīng)當(dāng)是深度教學(xué)的踐行者，是學(xué)生核心素養(yǎng)的培育者[9]．本文所提及的指向物理核心素養(yǎng)培育的深度教學(xué)的四項(xiàng)策略并沒(méi)有窮盡所有可行的舉措，希望能給廣大物理教育教學(xué)工作者一些啟發(fā)，起到拋磚引玉的作用．這四項(xiàng)策略并不是相互對(duì)立“各自為營(yíng)”，也不是相互獨(dú)立“互不往來(lái)”，而是緊密聯(lián)系、相互貫通、相互作用的“共同體”，共同推動(dòng)學(xué)校教育教學(xué)改革，共同助力學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)．