李 園，湯金波

(1.廣西南寧市第十八中學(xué)，廣西 南寧 541004；2.南京師范大學(xué)附屬樹人學(xué)校，江蘇 南京 541004)

0 引言

德國(guó)物理學(xué)家勞厄說過：“重要的不是獲得知識(shí)，而是發(fā)展思維能力。教育無(wú)非是一切已學(xué)過的東西都遺忘掉的時(shí)候所剩下來的東西?！盵1]這“剩下來的東西”就是指學(xué)科核心素養(yǎng)。本文以《物體的浮沉條件及應(yīng)用》為例，闡述依托數(shù)字化作業(yè)形式，用驅(qū)動(dòng)任務(wù)觸發(fā)獨(dú)立思維深層次加工，使培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)真正落地。

1 淺層學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)

1.1 被眼睛欺騙的“感覺記憶”

在學(xué)習(xí)系統(tǒng)物理知識(shí)之前，學(xué)生腦袋里裝滿了對(duì)物理的好奇和不解，總是嘗試用自己的經(jīng)驗(yàn)去解釋。以“一知半解”的狀態(tài)面對(duì)生活中的物理現(xiàn)象，這就是“感覺記憶”。學(xué)生關(guān)于浮力的很多認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的。例如：（1）物體的浮沉跟物體的密度有關(guān)，密度小的漂浮，密度大的沉底；（2）質(zhì)量小的物體較輕，輕的物體漂浮，重的物體沉底；（3）物體露出水面越多，受到的浮力越大；（4）漂浮的物體受到的浮力一定比沉底受到的浮力大；（5）懸浮時(shí)浮力等于重力，那么漂浮時(shí)浮力大于重力。這些“看得見”的經(jīng)驗(yàn)未經(jīng)過任何加工，就是學(xué)生認(rèn)為的物理知識(shí)。

1.2 容易消失的“工作記憶”

學(xué)習(xí)后的階段主要以“工作記憶”為主。但學(xué)生的邏輯分析能力還不夠強(qiáng)，這些只是經(jīng)過大腦簡(jiǎn)單加工、而并未經(jīng)過獨(dú)立思維的深層次處理的信息，屬于“機(jī)械復(fù)述”，學(xué)生能回答出物理知識(shí)的內(nèi)容，但在解決具體問題的環(huán)節(jié)，還是不自覺用自己的經(jīng)驗(yàn)來做出判斷。而且，無(wú)論學(xué)生通過哪種方式學(xué)習(xí)，幾乎都是通過書面作業(yè)的形式來鞏固知識(shí)。書面作業(yè)題目表達(dá)形式單一，基本都是文字或圖片形式；題目?jī)?nèi)容大部分是封閉或半封閉的提問方式，不利于拓展學(xué)生思考。若這些知識(shí)只是機(jī)械復(fù)述，那么在實(shí)際應(yīng)用中就很容易倒回“感覺記憶”，用生活經(jīng)驗(yàn)來解決問題。若這些知識(shí)能被“準(zhǔn)確復(fù)述”，那么就進(jìn)入了“長(zhǎng)時(shí)記憶”。

1.3 責(zé)任重大的“長(zhǎng)時(shí)記憶”

思維簡(jiǎn)單加工的知識(shí)雖然能被“準(zhǔn)確復(fù)述”，但只能說明學(xué)生學(xué)會(huì)了知識(shí)，創(chuàng)造性思維還沒有被激發(fā)出來。深度學(xué)習(xí)，首先“深”在學(xué)生的思考，其次“深”在學(xué)生對(duì)物理知識(shí)理解的敏銳度和思維廣度；第三“深”在學(xué)生的創(chuàng)造。

學(xué)生之所以創(chuàng)造能力弱，學(xué)習(xí)后還總犯“經(jīng)驗(yàn)主義”的錯(cuò)誤，主要是缺少了觸發(fā)思維深層加工信息的驅(qū)動(dòng)任務(wù)，思考的深度不夠，沒有形成長(zhǎng)時(shí)記憶。想要物理知識(shí)用得好、用的妙，就要在“準(zhǔn)確復(fù)述”的基礎(chǔ)上做到“遷移復(fù)述”，把新知識(shí)與已有信息一起建構(gòu)成為知識(shí)體系的一部分，形成真正屬于自己的長(zhǎng)時(shí)記憶。

“遷移復(fù)述”是指學(xué)習(xí)物理知識(shí)后，將理論應(yīng)用于實(shí)踐中，并從實(shí)踐中又抽象歸納出物理規(guī)律，形成科學(xué)物理觀念?！皩W(xué)，是為了不學(xué)”，在長(zhǎng)時(shí)記憶中留下的痕跡不全是知識(shí)本身，而更多的應(yīng)該是“問題解決”、“創(chuàng)建”等高階認(rèn)知策略過程中的思路、方法和步驟，是所學(xué)知識(shí)對(duì)未來新的學(xué)習(xí)產(chǎn)生的有效影響。

1.4 深度學(xué)習(xí)發(fā)生過程

如圖1 所示是學(xué)生深度學(xué)習(xí)發(fā)生過程的示意圖。“深度學(xué)習(xí)”并不是從傳遞特定知識(shí)內(nèi)容的教科書開始，而是從揭示問題開始的。[2]

圖1 深度學(xué)習(xí)發(fā)生過程示意圖

與淺層學(xué)習(xí)的差別在于，深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)觸發(fā)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的鏈接。學(xué)生能夠提出物理問題，在問題的解決過程中，將掌握的物理知識(shí)交互應(yīng)用，經(jīng)過獨(dú)立思維的深層次加工，再一次抽象歸納物理規(guī)律，形成科學(xué)物理觀念，完成遷移復(fù)述，形成長(zhǎng)時(shí)記憶。

2 觸發(fā)獨(dú)立思維深層次加工

2.1 驅(qū)動(dòng)任務(wù)（一）——學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

要求學(xué)生不僅要“準(zhǔn)確復(fù)述”，還要“遷移復(fù)述”，那么，與之對(duì)應(yīng)的作業(yè)，就不能只有常規(guī)的書面作業(yè)。筆者在本節(jié)課教學(xué)的最后，除了常規(guī)的書面作業(yè)和分析交流作業(yè)，還布置了拓展提高作業(yè)，以期拓寬學(xué)生分析“物體浮沉”的視界，觸發(fā)學(xué)生深度思考。作業(yè)的內(nèi)容是“選擇生活中的一個(gè)物品放進(jìn)水中，說明它的浮沉情況；請(qǐng)你通過任一方法改變它的浮沉。拍成視頻，周末完成，提交到郵箱。”該作業(yè)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）緊密聯(lián)系生活。雖然不同的孩子生活的環(huán)境不同，但題目設(shè)定的“生活中”這一情境緊密貼合每個(gè)學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，目之所及都可以作為觀察對(duì)象；（2）設(shè)置兩個(gè)能力層級(jí)。第一層任務(wù)是先觀察該物品的浮沉情況，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解從課本“死”的圖片轉(zhuǎn)移到生活“活”的物品；第二層任務(wù)是通過“任一”方法改變其浮沉，本質(zhì)上來講就是要改變液體的密度或者改變物體的重力，其中，改變物體的重力也可以用改變物體的平均密度來實(shí)現(xiàn)。學(xué)生發(fā)揮空間很大，“活”的物品升華為“靈活”的知識(shí)應(yīng)用。

2.2 驅(qū)動(dòng)任務(wù)（二）——自主情境命題

此次作業(yè)共收集42 個(gè)視頻作品，作品時(shí)長(zhǎng)一般2-3 分鐘。涉及到生活中的物品有花生米、金屬盒、塑料袋、橡皮泥、硬幣、李果、西瓜皮、筆套、骰子等。筆者選取其中的若干個(gè)作品來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主情境命題，在此以其中一個(gè)作品為例。

2.2.1 命題案例：碗

命題思路：由圖2 的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提煉出圖3 的理想化現(xiàn)象，增加已知物理量。

圖2 碗的變化

突破難點(diǎn)：學(xué)生知道這樣操作能改變碗的浮沉，但對(duì)“增加已知量”這個(gè)要求感覺很抽象，在編制題目時(shí)沒有方向。

命題策略：引導(dǎo)學(xué)生測(cè)量碗的質(zhì)量、查閱碗的密度，計(jì)算出碗的體積，再將浸沒時(shí)“V排=V”作為隱含線索來編制題目。本題情境中，既可以通過增加水的質(zhì)量計(jì)算出碗的體積，也可以通過液體深度的變化來計(jì)算出碗的體積；可以通過漂浮時(shí)二力平衡計(jì)算浮力，也可以反過來由漂浮時(shí)的V排計(jì)算出浮力再通過二力平衡計(jì)算出重力，總之出題方向多樣化。

題目：韋同學(xué)在家洗碗時(shí)發(fā)現(xiàn)，碗既可以漂浮在水面，也可以沉入水底。為了探究其中的奧秘，他用電子秤測(cè)量碗的質(zhì)量為200g。如圖3 甲所示，在底面積為100cm2的容器中裝h1=20cm 深的水。讓碗漂浮在水面上，此時(shí)液面位置如圖3 乙所示；再將碗沉入水中，靜止在容器底部，發(fā)現(xiàn)水面下降了，如圖3 丙所示。小韋加入質(zhì)量為120g 的水后，液面到達(dá)圖3 乙所示液面位置。已知水的密度為1×103kg/m3。求：

圖3 碗和水面的關(guān)系

（1）沒有放碗前，水對(duì)容器底的壓強(qiáng)；（2）碗漂浮時(shí)受到的浮力；（3）碗的密度；（4）碗浮在水面和沉入水底時(shí)，水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)變化量；（5）碗靜止在容器底部時(shí)，容器對(duì)碗的支持力。

2.2.2 命題思路拓展

學(xué)生從自己的實(shí)驗(yàn)中提煉出熟悉的題目，突然“恍然大悟”，原來“命題”是這樣簡(jiǎn)單——從實(shí)際情境出發(fā)，結(jié)合知識(shí)的應(yīng)用，回歸課本。接著學(xué)生就想到，花生米、盒子、碗等能不能理解為船、航空母艦、潛水艇等物體呢？“看得見的生活”和“想象中”的生活產(chǎn)生合理鏈接。

筆者再進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生提升命題的深度：三個(gè)案例的理想化現(xiàn)象圖中，在容器底部增加一個(gè)電子秤，會(huì)看到電子秤的示數(shù)有什么變化呢？學(xué)生們能不能針對(duì)此情境命題呢？到這個(gè)階段的學(xué)習(xí)，答案當(dāng)然是肯定的，甚至還能給老師帶來一些意想不到的驚喜。

2.3.3 命題功能

首先，必須具備評(píng)價(jià)學(xué)生基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)的功能。策略是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提煉出理想化模型。大部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，兩個(gè)容器并不相同，液體的深度也不同。而初中學(xué)生對(duì)多因素、較復(fù)雜的情境分析能力也不足。為了便于學(xué)生理解核心知識(shí)的應(yīng)用，可以引導(dǎo)學(xué)生忽略一些次要因素，保留重要因素來編制題目。

其次，要具備提升學(xué)生思維能力的功能。策略是可以配數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，將鹽水換為某液體，增加解題的未知感。配數(shù)據(jù)這一環(huán)節(jié)是最難的，學(xué)生對(duì)物品的相關(guān)數(shù)據(jù)了解不多，也不全面。可以引導(dǎo)學(xué)生實(shí)地測(cè)量，指導(dǎo)學(xué)生選擇比較接近且較為合理的數(shù)據(jù)來編制題目。

第三，要具備開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的功能。策略是增加已知物理量，進(jìn)行分析計(jì)算?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生設(shè)置隱含線索來編制題目，使題目靈活多變。

第四，課堂知識(shí)的學(xué)習(xí)，首先完成了淺層記憶。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從生活中抽象出物理實(shí)驗(yàn)的模型，完成了“遷移”；自主情境命題，讓學(xué)生從自己的實(shí)驗(yàn)中提煉出考點(diǎn)，編制考題，通過解題進(jìn)一步抽象歸納出物理規(guī)律，形成真正屬于自己的穩(wěn)定的長(zhǎng)時(shí)記憶，完成了“復(fù)述”。學(xué)生閃出創(chuàng)新思維的火花，擁有自己“解決實(shí)際問題”的思路、方法和步驟。

3 驅(qū)動(dòng)任務(wù)觸發(fā)思維深層次加工教學(xué)策略

著名物理學(xué)家陳佳洱先生也曾談到過：“物理學(xué)不只是圖表和數(shù)據(jù)，它能帶給你很多更珍貴的東西，理性的思維方式、人生的哲學(xué)和人生的道路。”[3]依托數(shù)字化作業(yè)形式，學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的情境命題，是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)、落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的最優(yōu)教學(xué)策略，如圖4 所示。

圖4 驅(qū)動(dòng)任務(wù)觸發(fā)思維加工策略

學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作品，從設(shè)計(jì)開發(fā)到情境命題，促進(jìn)思維深層次加工，學(xué)生從生活抽象出實(shí)驗(yàn)，再?gòu)膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象提煉出考點(diǎn)編題、寫題，真實(shí)反映了他的創(chuàng)造思維廣度和對(duì)物理知識(shí)理解的敏銳度。他們經(jīng)歷的是“問題解決”、“創(chuàng)建”、“決策”等一系列高階認(rèn)知策略主導(dǎo)下的思維訓(xùn)練，對(duì)知識(shí)的處理，也就從事實(shí)性知識(shí)上升到概念性知識(shí)，就形成了科學(xué)物理觀念，形成可視化科學(xué)思維。