指向物理核心素養培養的深度教學*

孔紅艷 湯中岳

(陜西師范大學物理學與信息技術學院 陜西 西安 710119)

許景敏

(陜西師范大學附屬中學 陜西 西安 710611)

物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質[1]．

《普通高中物理課程標準(2017年版)》將物理核心素養確定為物理觀念、科學思維、科學探究和科學態度與責任4個方面[2]．核心素養回答了“培養什么人”的問題，但不能解決“怎樣培養人”這一問題．“怎樣培養人”這一問題，只能通過教育教學過程的變革來解決，從教學的角度看，要使核心素養落地，必須實現“深度教學”[3]．

1 指向物理核心素養的理念——深度教學

學校對學生的培養，不僅僅是為了讓學生獲取知識，更是為了讓其在學習的過程中形成必備的品格和關鍵的能力．用核心素養來梳理培養目標，矯正了過去“重知識、輕能力、忽略情感態度價值觀”的教育偏失[4]．核心素養是落實立德樹人根本任務的目標，可是不能只談目標不談行動，對于這一目標的實現需要切實可行的方法策略和系列步驟．教學活動是學校最主要的教育工作，要切實促進學生核心素養的發展，必須從課堂教學著手．實施深度教學是課堂教學改革的根本方向[4]！

深度教學并不追求教學內容的深度和難度，而是教師以學生學習為中心、以知識為線索，精準把握知識的本質和內核、用心挖掘知識背后的豐富價值，帶領學生超越知識的符號化認識、深入到內在邏輯和意義系統的理解把握[5]，觸動學生的情感和態度，促成學生核心素養的生成轉化．深度教學強調為理解而教、為思想而教、為發展而教、為意義而教[5]，明顯區別于注重知識的簡單記憶與重復訓練的淺層教學．具體到物理學科，指向核心素養培養的深度教學，應是以核心素養為價值引領，基于真實問題情境的趣味性課堂、基于多維辨析的思維型課堂、基于具身體驗的探究式課堂、基于開闊眼界心胸的拓展型課堂．核心素養是課堂教學的目標，深度教學是推進教學改革的重要路徑，兩者聯系如圖1所示．

圖1 物理核心素養與深度教學的聯系

2 指向物理核心素養培育的深度教學策略

2.1 巧設問題情境 引發認知沖突 形成正確物理觀念

“學貴有疑，小疑則小進，大疑則大進”．深度教學強調為理解而教，學生對知識的理解源于對問題的思考．有價值的問題能夠引起學生的認知沖突，引發學生質疑思考，激發學生的學習興趣和探究欲望．而情境往往是問題的載體，巧妙的情境因其生動性、直觀性、趣味性，能夠增強學生的感受力、理解力，甚至創造力[6]，有利于學生從繁復的現象中抓住主要問題，幫助學生形成正確的物理觀念．教師應基于知識的本質、內核和學生的學情、興趣，善于將知識轉化為與知識產生或應用相關的情境中，使情境具有一定的沖突性和趣味性，學生能從中饒有樂趣和富有想象地發現問題、思考問題、解決問題．

例如，學生在學習“牛頓第三定律”時有這樣一個前概念：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為他們的力氣大”為例進行佐證．看似有理有據，該如何反駁學生，改變學生的錯誤觀念？在這里筆者進行了問題情境的創設，先讓兩個力量懸殊的甲、乙兩名同學進行拔河比賽，如圖2(a)所示，身材高大的甲同學獲勝，順勢提出問題：甲同學獲勝是因為他的作用力大嗎？學生被表象迷惑，認為是的．然后讓甲同學站在滑板車上再與乙同學進行拔河，如圖2(b)所示，這次身材矮小的乙同學卻獲勝了，再次提出問題：甲同學怎么又輸了？剛才甲同學獲勝是因為他的作用力大嗎？拔河比賽的輸贏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系？前后兩次拔河比賽引發了學生的認知沖突，學生心中產生了矛盾和疑惑，再結合推理分析學生自主改變了先前的錯誤觀念，對相互作用力的關系有了初步的正確認識．這個情境除了讓學生形成了正確的物理觀念外，學生還被同學間的趣味拔河逗樂，有更大的興趣和好奇心繼續后邊內容的學習．

圖2 學生拔河

2.2 引領多維辨析 厘清核心問題 提升科學思維品質

“橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同”,正如多面的廬山一樣，對于物理問題的認識從不同的角度亦會有不同的看法．物理概念、規律、方法、思想等的建構，必須在對核心問題的深入辨析中才能形成．學生在對核心問題的辨析中，能發現新的問題、提出自己的看法、論證自己的觀點，甚至會引起學生之間的質疑爭論、補充修正，乃至碰撞出創造性見解．科學思維包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素[2]，對核心問題的深入辨析需要調動學生思維中這些要素的參與，有效提升科學思維品質．教師應與學生建立良好的師生關系，營造民主寬容的課堂氛圍，鼓勵學生基于核心問題大膽表達、闡釋，使學生敢言敢辯、善言善辯、據理力爭、以理服人，引導學生超越對知識的符號化認識、深入到內在邏輯的理解把握．

例如，學生在學習“彈力”時，有這樣一個問題：如何判斷物體之間是否有彈力？當這個問題呈現后，學生各抒己見，筆者示意學生自主起立回答．

甲同學提出：可以從“彈力的產生條件”進行判斷，只要同時滿足物體間相互接觸、接觸面發生彈性形變這兩個條件，物體間就有彈力，否則就沒有．

乙同學緊接著反駁：如果接觸面積間發生的是微小形變不容易觀察，無法判斷第二個條件是否滿足，從而無法判斷．

丙同學補充：對于微小形變，可以用前面學習的“微小放大法”進行判斷．

丁同學接著質疑：如果不具備進行“微小放大法”的條件呢？

經過學生們的爭論，大家認為：“條件法”不是最佳的判斷方法．看到學生對這個問題有困難后，筆者將問題具體化，提出：如圖3所示，物體與墻壁和斜面間有沒有彈力？如何判斷？學生們一陣竊竊私語，看法不一致，這時筆者組織小組進行討論．小組討論完畢，有學生代表提出：可以假設墻壁與物體間沒有彈力，那么可以把墻壁推倒，顯然小球無法保持原狀要沿斜面滾動；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，筆者驚艷于學生嚴密的邏輯、清晰的思路和精彩的表達．學生的判斷對嗎？這種方法叫做什么？接下來筆者按照學生的思路，利用圖3進行了動態演示，并將這種方法總結為“假設法”，又利用變式進行方法鞏固．“假設法”是判斷“彈力有無”的重要方法，比較抽象，不容易想到也不容易理解．在這里筆者引導學生從多個維度對核心問題進行辨析，學生提出意見、否定反駁、推理論證、改進優化，最終解決了問題、掌握了方法、提升了思維品質．

圖3 判斷彈力有無

2.3 重視物理實驗 調動具身體驗 提高科學探究能力

“實驗是科學之父”．體驗和探究是學生知識學習的必經過程，是學生學科能力發展的根本路徑[5]，特別是以抽象著稱的物理學科．實驗能夠調動學生的高階思維能力、實踐操作能力、信息處理能力、解釋交流能力、團隊合作能力等，使學生在身體、心理、環境的持續交互中[7]，探究知識的本質、發現物理規律、掌握學科思想和方法．實驗不僅對學生科學探究能力的提高具有關鍵作用，對科學思維和科學態度與責任的培養也具有重要價值．教師應重視物理實驗的重要地位，改變“實驗浪費時間”“紙上談實驗”的觀念和做法，引導學生自主設計實驗、合作完成實驗、總結和反思實驗，避免“表層式”探究、“表演式”探究、“虛假式”探究，開發創新實驗等，在物理實驗方面多做文章．

例如，學生在學習“力的合成”時，如何求互成角度的力的合力？有的教師覺得這個問題比較好講也不復雜，于是就用口頭講解和畫圖分析的方法來應對．盡管學生也能通過這種方法掌握“平行四邊形定則”，但是內心仍有一連串的問號：為什么遵循該定則？有什么依據？實驗能夠證明嗎？實驗做出來就一定是這樣嗎？為什么不是遵循其他的定則？教師無論是妙語連珠地講解，還是妙筆生花地畫圖分析，都無法從根本上解開學生心中的問號，唯有實驗可以．這節課筆者給每個小組準備了實驗器材，小組合作探究，探究流程如圖4所示．通過實驗，學生對“平行四邊形定則”能“知其然知其所以然”，同時合作意識、科學態度、科學精神、學習興趣也得以培養，科學探究能力也得到提高．

圖4 探究流程

2.4 適當拓展延伸 開闊眼界心胸 端正科學態度與責任意識

“眼界有多寬，心就會有多寬”．一個人不僅要有知識，還要有見識．物理學科能給學生帶來什么見識？這就需要對知識進行拓展延伸，為學生打開認識世界的窗口，讓學生認識到物理知識對人類的生產生活方式、科學技術發展、社會文明進步具有重要價值[8]．開拓學生更加廣域的知識和見識，打開其眼界視野、開闊其心胸情懷，讓學生感受知識的力量、領略科學的精彩、激發學習的動力、形成立志報國的使命感．拓展延伸對學生情感、態度、價值觀的形成具有重要引領價值，真正體現了深度教學的為意義而教．教師應廣泛關注新聞動態、時事政治、科技前沿，深入了解物理學家、物理學史、傳統文化，將科學技術與人文情懷滲透到物理教學中，格物致知中又以文化人、以德育人、以情動人．

例如，在“萬有引力與航天”這一章節學完后，筆者利用一節課給學生做了一個相關專題拓展．第一個主題為“航天事業與我們”，從衛星通信、衛星觀測、衛星定位、衛星探測到軍用衛星、民用衛星等等，給學生展示了航天事業的發展給人類生產生活帶來的巨大改變．第二個主題為“人類航天史”，從第一顆人造衛星、第一個載人飛船、第一個探月飛船到中國第一個載人宇宙飛船、中國載人航天事業的發展等等，讓學生感受人類對茫茫宇宙的執著探索和中國航天事業的巨大成就．第三個主題為“航天員煉成記”，從航天員長期艱苦的訓練、應具備的職業素養、在太空中的日常到航天員的初心使命、家國情懷，激發學生的英雄情結、樹立遠大的志向、腳踏實地刻苦學習．最后以溫總理的配樂詩朗誦《仰望星空》結束了本節課，筆者從學生堅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 結束語

在信息化時代，教師應當是深度教學的踐行者，是學生核心素養的培育者[9]．本文所提及的指向物理核心素養培育的深度教學的四項策略并沒有窮盡所有可行的舉措，希望能給廣大物理教育教學工作者一些啟發，起到拋磚引玉的作用．這四項策略并不是相互對立“各自為營”，也不是相互獨立“互不往來”，而是緊密聯系、相互貫通、相互作用的“共同體”，共同推動學校教育教學改革，共同助力學生核心素養的培養．