湯有國

(浙江省天臺中學(xué) 浙江 臺州 317200)

指向核心素養(yǎng)踐行深度教學(xué)
——以“粒子和宇宙”為例

湯有國

(浙江省天臺中學(xué) 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(xué)方式和學(xué)習(xí)方式上破冰，基于學(xué)生深度學(xué)習(xí)的深度教學(xué)，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(xué)提升核心素養(yǎng)的實踐策略．

核心素養(yǎng) 教學(xué)方式 物理教學(xué) 素質(zhì)教育 深度教學(xué)

1 教學(xué)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(xué)上屬于“了解”要求，在考試上也屬于幾乎無人問津的內(nèi)容．所以在實際的教學(xué)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(shù)的本質(zhì)不在于傳授本領(lǐng)， 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(nèi)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(xué)讓物理教學(xué)從三維目標(biāo)到核心素養(yǎng)整合．

2 挖掘、拓展物理學(xué)史的教育功能

在教材中，對于粒子的認(rèn)識和發(fā)展內(nèi)容，沒有涉及具體的歷史過程．學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)粒子的知識，但是學(xué)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(xué)精神、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)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(xué)中要突出體現(xiàn)和滲透．為此，教學(xué)中將這一部分內(nèi)容作了重組．

按照原子、原子結(jié)構(gòu)、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(jìn)行授課，可以將物理學(xué)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(xué)研究不只是“客觀地”揭露事實，觀念的突破在這里起到了關(guān)鍵的作用．再譬如在人類認(rèn)識領(lǐng)域使得突破上：正電子的發(fā)現(xiàn)開辟了反物質(zhì)領(lǐng)域的研究；π介子的發(fā)現(xiàn),標(biāo)志著人類對物質(zhì)的認(rèn)識向前跨進(jìn)了一步,開辟了一個新的領(lǐng)域,即從認(rèn)識原子核深入到認(rèn)識基本粒子的領(lǐng)域；夸克模型是物理學(xué)發(fā)展中的一個重大突破，打破了人們元電荷的認(rèn)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(xué)生來說是極大的認(rèn)知沖擊，這里適時安排了學(xué)生大討論，通過學(xué)生的個人體會和集體的交流．例如有學(xué)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(xué)會質(zhì)疑和創(chuàng)新，這是人類和科技不斷進(jìn)步的源泉．通過這樣的教學(xué)形式，學(xué)生主動地深度挖掘到人類對事物認(rèn)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(xué)家的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度所折服．

3 物理教學(xué)要激發(fā)學(xué)生的科學(xué)唯美

楊振寧把物理學(xué)之美分為3類：現(xiàn)象之美、理論描述之美、理論結(jié)構(gòu)之美．在粒子和宇宙的關(guān)系時用到了一幅經(jīng)典圖片，如圖1所示．這幅圖將物理學(xué)之美淋漓盡致的展現(xiàn)出來．首先，學(xué)生會被一條蟒蛇震撼到，激發(fā)起對物理學(xué)和物理學(xué)家濃厚的興趣，極大地開闊了學(xué)生的視野；其次，學(xué)生被物理學(xué)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(xué)研究領(lǐng)域的廣度和深度之美；再者，對于諾貝爾物理學(xué)獎獲得者格拉肖提出的：“隱藏在原子內(nèi)心的，是宇宙結(jié)構(gòu)的秘密”有了深層地、理性地理解和學(xué)科的解讀，并陶醉于物理理論結(jié)構(gòu)的美感之中．在教學(xué)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(xué)生的審美，會從事物表面上的形式上的藝術(shù)美上升到事物內(nèi)在的科學(xué)美．科學(xué)美是結(jié)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(xué)科的物理教學(xué)到這種跨學(xué)科的教育，一定會極大地豐富學(xué)生的內(nèi)心世界和靈魂，使學(xué)生終身受益．

圖1 粒子與宇宙的經(jīng)典關(guān)系

4 物理教學(xué)要激發(fā)學(xué)生深度的思維

針對教學(xué)時提出的“對原子的認(rèn)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(xué)生就會想到研究工具、研究方法對于物理學(xué)發(fā)展的重要意義．這樣的教學(xué)設(shè)計，可以激發(fā)學(xué)生深度的思維，探尋學(xué)科的研究方法．

通過討論交流，學(xué)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(guān)系，如圖2所示.這是幾百年來粒子物理學(xué)快速發(fā)展的重要因素，不僅使得物理學(xué)科的發(fā)展突飛猛進(jìn)，也對其他學(xué)科起到了推動和輻射作用．通過這樣的構(gòu)建性的課堂教學(xué)，學(xué)生的思維已經(jīng)從表層上升到了高階的思維，增長了學(xué)科思想、提升了學(xué)科能力．

圖2 模型與實驗的邏輯關(guān)系

5 從單純的物理教學(xué)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(xué)中，華人的貢獻(xiàn)是非常好的教育題材，所以在教材的基礎(chǔ)上對人和物作了拓展和補充．例如,我國科學(xué)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(xué)生的自豪感和使命感．

對于科學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)獎)、楊振寧．

學(xué)生對楊振寧這位科學(xué)家都比較感興趣，但了解不全甚至于不正確．當(dāng)學(xué)生聽到他的研究成果很大程度上重構(gòu)了近40年來的物理學(xué)和現(xiàn)代幾何學(xué)，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(xué)生注入了一股清泉，這種偶像的正能量極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理和投身科學(xué)的熱情．同時這些華人科學(xué)家的精神在學(xué)生的內(nèi)心深處引起強烈共鳴，在潛移默化中給學(xué)生上了一堂非常優(yōu)質(zhì)愛國主義教育課．

5.2 啟迪學(xué)生對生命的思考

宇宙演化教學(xué)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(xué)生深度的思考和交流．當(dāng)學(xué)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(xué)上發(fā)現(xiàn)了很多，但對宇宙而言，人類目前只是牙牙學(xué)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(xué)的理性的、關(guān)于生命意義的探尋和回答，對邁向成年的學(xué)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(xué)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(yīng)該從教育的高度著眼，深挖教學(xué)資源、教育功能，讓教學(xué)從灌輸性、接受性、表演性走向理解性、建構(gòu)性、反思性，開展基于思想的追尋、思維的啟迪、方法的引領(lǐng)的深度教學(xué)．讓我們用課堂這根杠桿，以深度教學(xué)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(xué)的思考.物理教學(xué)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)