基于核心素養(yǎng)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)探索

朱鳳龍

摘? ?要：以“探究磁場對電流的作用”課堂教學(xué)為例，對深度學(xué)習(xí)教學(xué)方式進(jìn)行優(yōu)化，在滿足“普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）”中的物理核心素養(yǎng)前提下，繼續(xù)探索能夠促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的幾種教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：磁場對電流的作用；深度學(xué)習(xí)；教學(xué)方式

1? 優(yōu)化教學(xué)方式，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的分析

深度學(xué)習(xí)是對學(xué)生在學(xué)習(xí)程度上的描述，強調(diào)學(xué)生對知識本質(zhì)的理解，并能夠利用所學(xué)內(nèi)容來解決真實的問題，對知識能夠進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)遷移，能引起學(xué)生在認(rèn)知、情感、技能等方面發(fā)生系統(tǒng)的變化，學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力得到整體提升[ 1 ]。因此，深度學(xué)習(xí)也離不開學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的體驗、探究、思考、解決問題等關(guān)鍵步驟。而這些步驟的具體實施則依賴于教師的教學(xué)方式。教師教學(xué)方式的優(yōu)化是順利開展深度學(xué)習(xí)的保障，是學(xué)生進(jìn)行高階思維活動的助推器，也是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科思維的思想鑰匙。

2? 深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略

2.1? 創(chuàng)設(shè)趣味小實驗，激發(fā)求知欲望

創(chuàng)設(shè)趣味實驗應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)簡單、貼近生活等原則，結(jié)構(gòu)越簡單，越貼近生活就越能引發(fā)學(xué)生的探索欲望。高中物理可以借助創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的趣味小實驗，引導(dǎo)學(xué)生對實驗提出問題，引發(fā)學(xué)生的求知欲。

片段1：自制紙質(zhì)揚聲器實驗：一張粘有多匝線圈的普通A 4紙和一個規(guī)格2.5 V/0.3 A的小燈泡，將小燈泡串聯(lián)在線路中，電源輸出端接入一臺mp 3功放一體機播放器，實驗裝置如圖1所示。

教師演示：接通電路，將一塊強磁鐵靠近A 4紙。

實驗現(xiàn)象：燈泡閃爍，紙質(zhì)喇叭播放出聲音。

教師：燈泡的閃爍，說明了什么？

學(xué)生1：電路中有電流。

教師：聲音的產(chǎn)生需要什么條件？一張紙不能發(fā)出聲音，單獨磁鐵也不能發(fā)出聲音，但是靠在一起便能發(fā)出聲音，同學(xué)們思考這是因為什么呢？

學(xué)生2：聲音的產(chǎn)生需要振動，通電導(dǎo)線在磁場中應(yīng)該會受到力的作用。

教學(xué)意圖：首先，通過一個簡單的紙質(zhì)揚聲器模型，引起學(xué)生對紙質(zhì)揚聲器工作原理的猜想，其次，通過問題引導(dǎo)，讓學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)，聲音是通過A 4紙張的振動產(chǎn)生的，進(jìn)一步思考A 4紙的振動是通過磁場與電流的共同作用產(chǎn)生的，隨后引出本節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)，利用本節(jié)的知識解決紙質(zhì)揚聲器中的發(fā)聲原理。

2.2? 預(yù)留實驗探究時間，學(xué)習(xí)自主構(gòu)建模型

學(xué)習(xí)知識的過程就是將公共知識轉(zhuǎn)化成個人知識的過程，所以學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是讓學(xué)生自己內(nèi)化知識，給予學(xué)生充分的自我探究和交流時間，促使學(xué)生能夠自主接收新知識，構(gòu)建物理新模型，對知識進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

片段2：在“安培力方向的方法”判定中，讓學(xué)生進(jìn)行自主分組實驗探究，小組內(nèi)對探究的結(jié)果進(jìn)行交流、談?wù)摚瑢ふ野才嗔Ψ较虻呐卸ǚ椒╗ 2 ]。

實驗器材：U型磁鐵，4 V電源、開關(guān)、兩平行金屬導(dǎo)軌、銅棒。

要求學(xué)生按照電路圖2連接電路，并引導(dǎo)學(xué)生按照表格要求記錄，不同磁場、不同電流方向作用下導(dǎo)體棒的運動方向。

借助自制模型工具，利用三種不同顏色的細(xì)木棍分別代表安培力的方向、電流的方向、磁場方向。學(xué)生自行組建，并用橡皮泥固定，并對安培力的方向判定進(jìn)行猜想。

教師：同學(xué)們仔細(xì)觀察模型中所體現(xiàn)的安培力方向、電流方向、磁場方向在空間三維的關(guān)系是如何的？

學(xué)生1：安培力方向應(yīng)該與電流方向和磁場方向垂直。

教師：借助這個模型，旋轉(zhuǎn)模型改變電流方向和磁場方向，再次觀察對應(yīng)的安培力方向與實驗結(jié)果是否一致？

學(xué)生2：模型的結(jié)果與實驗結(jié)果一致。

教師：請同學(xué)們思考是否還有其他方法來表示這三者之間的空間關(guān)系？

學(xué)生3：伸出左手，利用左手的拇指、食指、中指在空間相互垂直，分別用來代表安培力方向、磁場方向、電流方向。

教師充分肯定上面學(xué)生的思維的發(fā)散性，鼓勵學(xué)生不斷創(chuàng)新，構(gòu)建自己的物理模型，同時引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)左手定則，左手定則的建立可以快速地判斷出安培力的方向。

教學(xué)意圖：通過學(xué)生分組實驗，讓學(xué)生自主探究和交流，引導(dǎo)學(xué)生去自主構(gòu)建判定安培力方向的方法，在這個過程中去培養(yǎng)學(xué)生相互合作、分析、構(gòu)建物理模型的科學(xué)思維。

2.3? 利用有效問題驅(qū)動，促進(jìn)自我反思

根據(jù)現(xiàn)有的實驗裝置，利用一系列有效的問題驅(qū)動，鼓勵學(xué)生對實驗裝置進(jìn)行設(shè)計，在探究的過程中不斷反思、評價、批判、改進(jìn)，不僅能促進(jìn)學(xué)生對知識脈絡(luò)的理解，還能幫助學(xué)生掌握物理科學(xué)思維，促進(jìn)知識的深度學(xué)習(xí)。

片段3：定量探究安培力的大小與哪些因素有關(guān)

實驗器材：DIS數(shù)字信息系統(tǒng)、磁鐵、學(xué)生可調(diào)電壓源、電流傳感器、微力傳感器、電腦、導(dǎo)線等

問題1：根據(jù)判定安培力方向的實驗裝置，猜測安培力的大小可能與哪些因素有關(guān)。

問題2：根據(jù)裝置圖3，微力傳感器在初始時刻的示數(shù)為什么不為零？是否需要調(diào)零？

問題3：當(dāng)磁場方向與電流方向成任意夾角θ時，安培力理論上的大小？能否利用DIS系統(tǒng)證明其結(jié)論？

師生互動：根據(jù)實驗裝置分析如何改變電路中的電流、通電導(dǎo)線在磁場中長度及磁場強度等，展開討論，設(shè)計出能定量測量安培力大小的可實行性方案。

探究實驗方法點撥：控制變量法（影響安培力大小的因素有很多，如果把所有的因素混在一起分析，很難分析出哪個因素對安培力大小的具體影響，因此通常要控制其他因素不變，只改變其中的某個因素，這樣便可以定量分析出這個因素對于安培力大小的影響了，即為控制變量法。）

教學(xué)意圖：利用上面的一系列層層遞進(jìn)的有效問題驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生在實驗探究中思考以前所學(xué)知識，并將其遷移到本節(jié)新知識中，深化對安培力的認(rèn)識，學(xué)會利用理論去推測與實驗驗證相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生物理科學(xué)思維觀。

實驗1：探究安培力與電流大小的關(guān)系

按照圖3連接電路圖，在控制磁場與電流方向垂直的情況下，通過可調(diào)電壓源，改變電壓，從而改變電路中的電流，由電流傳感器記錄電流的大小，微力傳感器記錄安培力的大小。

根據(jù)DIS系統(tǒng)所記錄的數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)擬合，進(jìn)行論證得到圖4中的線性函數(shù)，得到了安培力的大小與電流大小成正比的結(jié)論。

實驗2：探究安培力與通電導(dǎo)線長度的關(guān)系

在磁場與電流方向垂直的情況下，控制磁場強度和電流大小不變，改變線圈的匝數(shù)從而改變線圈在電路中的長度，由DIS系統(tǒng)記錄安培力的大小，并對其數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合如圖5，得到安培的大小與通電導(dǎo)線長度成正比的結(jié)論。

實驗3：探究安培力與與B與I的夾角θ的關(guān)系

在控制磁場強度和電流大小不變的前提下，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤改變B與I之間的夾角θ，利用DIS系統(tǒng)記錄安培力隨夾角θ變化的大小，并繪制F-θ的圖線如圖6，得到安培力的大小與夾角θ成正弦式關(guān)系。

3? 結(jié)語

教師在學(xué)科教學(xué)中應(yīng)有意識地去設(shè)計各個環(huán)節(jié)的有效教學(xué)活動，在物理的學(xué)科教學(xué)中應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、科學(xué)探究能力作為教育的重要目標(biāo)。優(yōu)化教學(xué)方式，促進(jìn)學(xué)生對知識進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，充分挖掘?qū)W生的智力潛能，最終實現(xiàn)提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的目的。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S] .北京：人民教育出版社，2018.

［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.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理（選修3-1）教師教學(xué)用書[M].北京：人民教育出版社.