核心素養視角下學生深度學習的物理教學實踐與研究
——以“溫度”一節教學為例

張 琴

(宜昌市教育科學研究院 湖北 宜昌 443000)

張恩華

(金東方初級中學 湖北 宜昌 443000)

1 引言

物理學科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，包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任，它集中體現了物理學科的教育價值,是現階段物理教學的終極目標.深度學習(deep learning)最初起源于人工智能領域，是機器學習的分支，研究人員發現學生學習的過程與計算機的學習原理有諸多相似，所以深度學習被遷移發展到教育領域，形成了培育學生核心素養最重要的手段和方法.

深度學習依托以生活實際情境和實驗為主的多種探究活動，運用科學思維，解決真實問題，獲得核心知識，理解學習的過程，把握學科的本質，形成積極的態度和正確的價值觀.可以看出，深度學習需要創設真實的情境、關注學科內涵和思維方法、關注問題的解決，直指核心素養的各個方面.我們在核心素養視角下對學生的深度學習做了一系列的研究與實踐，主要包括研究課標了解學情、創設情境引入新課、重視實驗手腦并用，注重提高水平，切實落實核心素養的培養.下面以人教版教科書《物理》八年級上冊“溫度”為例加以闡述.

2 教學實踐研究

2.1 研讀課標了解學情 準確定位教學目標

2.1.1 課標要求及教材分析

本節課是人教版《物理》八年級上冊第三章物態變化的起始節，是小學科學相關知識的延續，也為后面各種物態變化的研究做好鋪墊，起著承前啟后的作用.課標要求說出生活環境中常見的溫度值，了解液體溫度計的工作原理，會用常見溫度計測量溫度，嘗試對環境溫度問題發表自己的見解.

2.1.2 學情分析

學生在小學科學課中已經學習過溫度，在日常生活中也經常會涉及到溫度，已具備一定的基礎知識，對溫度計的使用有了一定的了解，但對于溫度計的原理還不能準確認識，對其使用規范還比較欠缺.

2.1.3 教學目標

根據以上分析，確定本節內容教學培育學生核心素養的目標如下.

物理觀念：(1)通過閱讀課本、小組分享知道溫度的定義、符號、常用單位等；

(2)通過活動體驗知道人的感覺是不可靠的并生成測量溫度的意識.

科學思維：通過自制溫度計的分析、使用、改進過程明確常用溫度計的原理，并通過對實驗現象的深度剖析培養學生的深度思維能力.

科學探究：通過自主學習及實驗活動，培養學生的估測能力，掌握溫度計的使用方法，培養學生團隊合作及競爭意識.

科學態度與責任：通過溫室效應的課外拓展及其他溫度計的介紹和講解，開闊學生視野，培養學生學習物理的興趣，讓學生明白物理與生活息息相關并養成節能環保的意識.

2.2 知識回顧定義溫度 創設情境引入新課

【學生活動1】根據小學科學課中所學及生活中的了解說說溫度的定義、符號、單位、攝氏溫度的定義等，相互交流糾錯，教師進行規范.

提出問題：熱的物體溫度高，冷的物體溫度低.中國有句古話說到“如人飲水，冷暖自知”，大家覺得如果僅僅憑借人對冷熱的感知判斷溫度的高低是否可靠？

生：不可靠！

教師追問：你有能佐證的生活體驗嗎？

學生分享相關經歷.

師：沒有相關體驗的同學也沒有關系，老師今天帶來了實驗器材讓大家現場體驗一下.每個小組的桌面上有3杯水，1杯熱水，1杯冰水，1杯常溫水，請同學們先根據感知判斷出來，之后將兩根手指同時伸進熱水和冰水中稍等一段時間，然后同時放在溫水中，看看有什么感受.

【學生活動2】學生分組動手體驗.

活動反饋：學生兩根手指對溫水的感知并不相同，得出人的感知并不可靠，要準確判斷溫度的高低，需要使用工具進行測量.

評析：情境構架起物理知識與實踐之間的橋梁，深度學習的發生是學生以知識為媒介，在與學習情境構建起交互對話的過程中進行的概念重建[1].注重學生的真實體驗，創設情境進行教學，對培養學生的物理學科核心素養具有關鍵作用.本案例以學生源于生活的感知和實驗探究的真實體驗創設情境提出溫度的準確描述問題，體現了深度學習的主要特征.

2.3 實驗感知制作原理 連問追問啟發思維

師：溫度的測量需要使用工具，下面我們就嘗試去做一做這個工具.可是溫度是不可見的，我們怎么顯現它呢？

啟發：溫度的改變會引起物體發生什么變化嗎？

生：生活中有熱脹冷縮現象，溫度的變化會引起物體體積的變化.

師：好，那我們就嘗試用可以觀察到的物體體積的變化去顯示不可見的溫度的變化，這種研究方法叫做轉換法.同學們的桌面上有一個我們根據熱脹冷縮的原理自制的溫度計(圖1)，可以描述物體溫度的高低.請將它先后放在熱水和冰水中，觀察實驗現象.

圖1 自制的溫度計

【學生活動3】分組實驗觀察現象.

活動反饋：放在熱水中，玻璃管中液面會上升；放在冰水中，玻璃管中的液面會下降.

問1：剛才大家把小瓶放在水中測出了水的溫度沒有？

生：沒有.

問2：要想測出具體溫度，這個裝置還缺少什么？

生：缺少刻度.

問3：如何根據攝氏溫度的定義給這個自制的溫度計標上刻度呢？

小組討論后回答：將它放進標準大氣壓下的冰水混合物中，待液面穩定，在該處標0 ℃，再將它放進標準大氣壓下的沸水中，待液面穩定，在此處標100 ℃.

追問：如果放進某熱水中，剛好在0 ℃和100 ℃的正中央，熱水的溫度是多少？

生：將0 ℃刻度線和100 ℃刻度線之間等分10格可知為50 ℃.

繼續追問：如果在40 ℃和50 ℃正中間呢？

生：再將它進行細分，每大格再分成10小格.

師：這樣我們便能夠用這個自制的溫度計測量溫度了，但這個自制溫度計還存在一些問題，例如在測量液體的溫度時，由于小瓶內裝的液體較多，也會對待測液體的溫度產生影響，怎么辦？

生：可以把瓶子變小一點.

師：我們將它換成一個玻璃泡，但是玻璃泡內裝的液體少了，升高一定溫度時，液體膨脹的體積也就小了，液面上升的高度也就會比較小，導致標刻刻度不方便，怎么解決這個問題呢？

生：可以把玻璃管變細.

師：在膨脹體積一定時，玻璃管內液柱截面積越小，上升高度就越高，于是我們把它換成了一根毛細玻璃管，但是毛細玻璃管很容易斷，于是我們再給它套上一個玻璃外殼，這樣就變成了我們今天常用的液體溫度計.

評析：設計實驗讓學生親自感受溫度計的制作原理，挖掘現象背后的物理本質，通過一系列的提問和追問啟發學生的思維，引導學生經歷液體溫度計的設計過程，使粗制溫度計到精準溫度計的轉變過程自然而然、水到渠成，通過給學生的思維過程搭建階梯，使其“自覺而自為的建構意義的學習”[2]，同時讓學生深刻體會轉換法在物理研究中的應用，理解和掌握科學方法，大力發展科學思維，有力促進深度學習.

2.4 自主學習準確讀數 分組實驗規范操作

【學生活動4】觀察實驗室用溫度計的量程和分度值，根據讀數原理練習準確讀數；閱讀教材P48面小資料，了解自然界中的一些溫度.

問：零下14 ℃，同學們感受過這樣的溫度嗎？學生回答：沒有.教師分享：在老師小的時候冬天還經常有這么冷的時候，雪下得漫過膝蓋，玻璃上可以看到冰花，可是近些年來再也沒有見過了，現在全球氣溫升高，你們知道是為什么嗎？

生：溫室效應.

師：你們對溫室效應有關心和了解嗎？知道它是怎么產生的嗎？

學生分享溫室效應產生的原因之后，教師及時評價，鼓勵學生關注生活、多讀課外書籍，引導學生談談怎么可以減緩溫室效應.學生分享，教師歸納：節能減排，植樹造林.

【學生活動5】閱讀教材“用溫度計測量水的溫度”，了解溫度計的使用要點.

交流評估：展示錯誤操作的圖片讓學生用課本規范語言描述其中出現的操作錯誤.提出問題，為什么測量時玻璃泡不能碰到容器底和容器壁？為什么要等示數穩定再讀數？為什么不能拿出來讀數？學生討論后交流分享.

【學生活動6】分組進行實驗，先憑感覺估測3杯水的溫度，之后進行測量.測量過程中教師巡視，拍攝學生錯誤操作的照片.

交流評估：通過數據對比進一步讓學生認識到估測并不準確，并培養學生的估測能力，展示照片讓學生找出問題，進一步強化操作規范.

【學生活動7】閱讀教材了解各式各樣的溫度計：伽利略第一支氣體溫度計、雙金屬溫度計、體溫計、寒暑表、電子體溫計、紅外線測溫槍、紅外線熱成像儀等等，小組交流分享.

評析：學科知識是形成學科素養的載體，學科活動是形成學科素養的渠道.在本環節中，教師提供了具有啟發性的學習情境，采用自主學習、合作探究等多種教學方式，設計活動使學生有效開展實驗探究，強化學生實踐操作、情境體驗和親身感悟，著力提升學生的觀察能力、動手實踐能力和學習能力.同時通過對溫室效應的學習和分享，引導學生關注地球和人類的生存環境，關注環保節能，發揮物理的教育功能，培養科學態度，增強社會責任感.

3 結束語

總之，深度學習所倡導的就是激發學習興趣、啟發科學思維、培養自主的學習能力、提升解決實際問題的水平，從而全面發展學生的核心素養.核心素養視角下的深度學習，我們還需不斷的實踐與探索，為學生的終身學習奠定堅實的基礎.