陳小琴

摘? ?要：為了落實物理學科的核心素養(yǎng)目標，立足于“深度學習”的教學研究理論，結合“深度學習”的實現(xiàn)機制，提出“深度學習”物理課堂教學模式，并以“探究安培力的方向”這一教學案例來展示分析如何引用“深度學習”物理課堂教學模式，實現(xiàn)物理課堂的“深度學習”的教學，使物理學科核心素養(yǎng)目標得到有效落實。

關鍵詞：核心素養(yǎng);深度學習;安培力;活動探究

引言

為了落實立德樹人的根本任務，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的適應新時代需求的社會主義接班人和建設者[ 1 ]，高中物理課程基于學科特征提出了四個維度目標：物理觀念、科學思維、科學探究、科學責任和態(tài)度。受傳統(tǒng)教學模式的影響，目前大多數(shù)的課堂教學依然只是實現(xiàn)了“知識”目標或者加上“技能”目標，如何在物理課堂教學過程中真正落實核心素養(yǎng)四維目標，成為教學研究的熱點。“深度學習”就是為了讓核心素養(yǎng)目標能夠根植于課堂教學、深化新課程改革，避免課改只停留于概念的改變的一種創(chuàng)新教學模式。“深度學習”不同于死記硬背的“淺層學習”，它是一種建立在理解的基石上的學習機制，要求學習者能夠?qū)λ鶎W習的新知識、新思想做出批判性地吸收，并將所學的新知識融入到原有的認知體系中，進行知識整合并重新構建知識網(wǎng)絡體系，進而將所學的知識進行遷移應用，解決實際問題，實現(xiàn)知識“學以致用”的功能?！吧疃葘W習”理念與物理學科新課改的“培養(yǎng)學生終身發(fā)展能力以及應對社會日新月異的發(fā)展的能力”的理念高度契合。因此，基于“深度學習”進行高中物理教學研究與實踐，是達成物理學科核心素養(yǎng)目標的有效途徑。

1? 指向深度學習的高中物理課堂教學模式

教育部基礎教育課程教材發(fā)展中心副主任劉月霞對“深度學習”做出更具有實踐指導意義的詮釋：所謂的“深度學習”是指在教學過程中學生積極參與、全身心投入、獲得健康發(fā)展的、有意義的學習過程[ 2 ]。由此可見，“深度學習”是通過學習者基于飽滿的學習熱情、由強烈的求知欲望的學習內(nèi)驅(qū)動力而引發(fā)的高投入的主動性學習，屬于高階思維認知，是一種高級的學習狀態(tài)。要激發(fā)學生的高階思維認知，讓“深度學習”在物理課堂上真實發(fā)生，需要把握“深度學習”的實現(xiàn)機制，借鑒國內(nèi)外學者的研究成果，結合物理學科的特點，把實現(xiàn)物理課堂的“深度學習”機制總結如下：①創(chuàng)設物理情境，設置問題驅(qū)動，誘發(fā)“深度學習”機制。②創(chuàng)設實踐活動，讓學生切身感知、體驗物理概念的生成，物理規(guī)律的得出，促發(fā)學生的高階思維認知，保持“深度學習”機制。③應用物理知識，解釋生活現(xiàn)象、解決實際問題，推進“深度學習”機制。④利用信息技術整合手段，布置線上、線下學習任務，延續(xù)“深度學習”機制。

基于上述“深度學習”理論分析，高中物理課堂教學設計流程可以抽提為如圖1所示的模型。

首先，基于學生在物理學科核心素養(yǎng)方面的發(fā)展要求和核心知識確定教學內(nèi)容和教學目標。其次，教師先通過創(chuàng)設各種具體的物理情境（如：生活場景的圖片、具有一定深度和挑戰(zhàn)性的問題或?qū)嶒灮顒拥龋?，誘發(fā)深度學習機制，生成學生活動;再通過問題驅(qū)動或者實驗探究任務驅(qū)動，讓學生在主動參與課堂活動的過程中，切身體驗物理概念的生成過程、物理規(guī)律探究過程并自主歸納得出物理規(guī)律，在這一系列的實踐活動過程中，不斷地促發(fā)學生對原知識進行再認知、整合、構建，使學生的深度學習機制得以保持和促進;再次將所學的知識進行遷移應用，解決實際問題，進一步推進了深度學習機制。最后，教師依據(jù)物理學科核心素養(yǎng)評價要求，在信息技術的支持下，布置了課后線上、線下作業(yè)，使深度學習得以延伸到課外，并綜合學生課堂活動表現(xiàn)和課后作業(yè)完成情況，對學生的學習情況實施評價，最終促使核心素養(yǎng)目標的達成。

2? 指向“深度學習”的高中物理教學實踐案例

2.1? 教學內(nèi)容和教材分析

“安培力”既承接了前面的磁場部分的內(nèi)容，又為開啟洛倫茲力的學習提供知識鋪墊，同時也是“電磁感應”動力學研究的基礎，所以掌握好安培力是學好電磁學的基礎。本節(jié)課的主要任務是運用控制變量法探究安培力方向的規(guī)律，并能夠?qū)Π才嗔Φ膽脤嵗M行解釋，對學生的知識理解應用能力以及三維空間感等學科綜合能力要求比較高。魯課版新教材在“安培力的方向”這部分內(nèi)容的介紹方式是：先通過對“會動的鋁箔天橋”迷你實驗觀察分析并歸納出安培力方向的規(guī)律，接著直接給出安培的左手定則。教材介紹的方式在實際教學中會出現(xiàn)以下問題：①用鋁箔天橋來演示探究安培力方向的規(guī)律，在改變鋁箔電流方向時，操作略顯麻煩，且鋁箔紙的凸起和凹陷幅度比較小，而作為演示實驗，要把現(xiàn)象展示給全體學生，這個實驗現(xiàn)象顯得不是特別明顯，削減了學生探究的積極性;②通過演示實驗定性探究，緊接著直接給出左手定則的結論，顯然這個過程缺乏學生參與實踐活動的切身體驗以及對左手定則規(guī)律得出的思維過程建構。上述情況與“深度學習”的發(fā)生機制相悖，不利于物理學科核心素養(yǎng)目標的達成。

2.2? 學情分析

在此之前，學生已經(jīng)學習了常見的磁場，知道通電導線周圍的磁場特征，以及通電導線對小磁針的作用情況。此外，學生已經(jīng)應用控制變量法探究過“加速度與合外力、質(zhì)量的關系”“影響向心力的因素”等實驗，對本節(jié)課應用控制變量法進行實驗探究提供了知識基礎。

2.3? 教學目標以及評價目標

基于以上分析，“探究安培力的方向”的教學目標和評價目標確定如表1所示。

2.4? 教學流程

基于深度學習理念，結合教學內(nèi)容，遵循“誘發(fā)深度學習-保持深度學習-推進深度學習-延續(xù)深度學習”的設計思路，將本節(jié)課設計為四個環(huán)節(jié)，具體教學流程如圖2所示。

2.5? 教學實錄

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設情境，設置懸念，誘發(fā)“深度學習”

教師通過多媒體播放常見家用電器圖片，如：電風扇、洗衣機、電吹風、電洞鉆等。

師：請大家看屏幕上的電器，這些是我們平時經(jīng)常見到或者用到的電器，把它們拆開，就會發(fā)現(xiàn)它們都有一個共同的東西—電動機（多媒體播放電動機內(nèi)部的圖片），正是電動機讓它們轉(zhuǎn)動起來，能夠為人類服務。把電動機打開，發(fā)現(xiàn)都會有一個如圖3所示的線圈，那這個線圈到底有什么作用呢？老師現(xiàn)場先給大家表演一個有關線圈的魔術。

教師演示實驗1——轉(zhuǎn)動的線圈：如圖4所示，在一節(jié)南孚電池下方放三個圓形的鋼材質(zhì)的磁鐵，將小線圈下端與磁鐵接觸，上端架在電池的正極，線圈會轉(zhuǎn)動起來。

師：這個轉(zhuǎn)動的線圈藏著什么秘密呢？學習了今天的知識，就可以揭曉謎底了。

設計意圖：先通過展示大家熟悉的家用電器圖片，創(chuàng)設生活情境，讓學生意識到物理來源于生活，再創(chuàng)設“魔術”表演情境，激發(fā)學生學習的內(nèi)動力，為深度學習提供情感基石，誘發(fā)深度學習機制，發(fā)展學生的物理觀念。

環(huán)節(jié)二：實驗探究任務驅(qū)動，保持“深度學習”

師：奧斯特的電流磁效應實驗中，看到通電導線能夠讓小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明了電流對磁體有力的作用，而磁體間的作用力是通過磁場實現(xiàn)的，我們不禁會想，那反過來磁場對電流會不會也有力的作用呢？請同學們利用實驗桌上的白熾燈泡、導線、條形磁體，自主設計出能驗證“磁場對電流是否有力的作用”實驗方案。

學生交流后，分享實驗方案和實驗結果：讓磁體分別靠近不通電和通電后的燈絲，發(fā)現(xiàn)當磁體靠近不通電的燈絲時，燈絲沒有動靜，而當燈泡通電時，磁體靠近燈絲，燈絲會不停地顫抖，說明磁場對通電的燈絲有力的作用，即磁場對電流有力的作用。

師總結歸納：通過剛才的實驗證實我們的猜想是正確的，磁場對電流確實有力的作用，為了紀念物理學家安培在電磁學中的貢獻，我們把磁場對通電導線的作用力稱為安培力。

師：力是矢量，有方向，那安培力的方向可能與哪些因素有關系？

生：安培力的方向可能與電流的方向、磁場的方向等因素有關。

師：研究一個物理量與多個變量的關系用什么方法 ？

生：控制變量法。

師： 力看不見摸不著，實驗中如何才能直觀判斷安培力的方向？（提問學生）

生： 通過觀察物體的運動情況。

師：實驗時如何實現(xiàn)改變電流和磁場的方向？（提問學生）

生： 改變電源的方向，對調(diào)N、S極。

學生分組實驗探究

a.學生分組探討制定實驗方案，并繪制收集數(shù)據(jù)的表格。

b.匯總各組學生的實驗方案，師生一起完善并確定實驗方案，設計的電路圖和實驗數(shù)據(jù)表格分別如圖5和圖6所示。

師生共同歸納得出實驗結論，并介紹左手定則。

設計意圖：在學生已有的“電流對小磁針作用力的本質(zhì)是通過磁場作用”的認知基礎上，基于對稱思想，提出“磁體對電流是否有力的作用”的猜想，再通過任務驅(qū)動，讓學生觀察磁鐵對未通電燈絲和通電燈絲的作用情況，驗證猜想，在真實的情境中感知“安培力”概念的生成，感受安培力的存在，促使學生對原認知的再認識，發(fā)展學生的物理觀念和科學思維。同時進一步激發(fā)學生探究安培力規(guī)律的欲望，保持深度學習機制。接著在學生強烈的求知欲的驅(qū)動下，分組探究安培力方向的規(guī)律，并對實驗規(guī)律進行批判性地反思、吸收，繼續(xù)保持深度學習機制，發(fā)展了學生科學探究能力素養(yǎng)。

該實驗注意事項：.該實驗方案是將銅質(zhì)導體棒放在鐵質(zhì)軌道上，通過觀察通電時導體棒的運動方向來間接確定導體棒所受安培力的方向，而在實際操作過程中，由于導體棒和導軌接觸點在通電時產(chǎn)生電火花很容易將導體棒和軌道氧化，使回路沒有電流，所以實驗過程會出現(xiàn)第一次接通電路時，導體棒會運動，后面再接通時，導體棒就靜止不動的現(xiàn)象。為了更加直觀的看出實驗過程中電路可能存在的問題，可以加串一個電流表，同時要準備一塊磨砂紙用于擦拭銅棒和軌道。利用這個實驗“小插曲”讓學生意識到科學探究并非一帆風順，培養(yǎng)學生應用已有知識分析解決實際問題的能力。

環(huán)節(jié)三：知識遷移應用，解決實際問題，推進“深度學習”

師：課前老師表演了一個“神奇線圈”的小魔術，現(xiàn)在就來揭秘吧。大家請看，在電池下方放了三片鋼質(zhì)磁力片，銅線圈上端和下端分別接觸電池的正負極，通電銅線圈在磁力片所分布的磁場中受到安培力矩的作用而轉(zhuǎn)動起來。同樣的，很多家用電器之所以能夠為人類服務，都離不開電動機，而能夠讓電動機轉(zhuǎn)動起來的神奇力量就是安培力。

教師演示實驗2——演示轉(zhuǎn)動的線圈如圖7所示，并提出問題：電動機線圈轉(zhuǎn)動的原理是什么呢？

生：自學課本“物理聊吧”的電動機轉(zhuǎn)動原理，如圖8所示，并闡述其工作原理。

師：請大家利用手上的ipad上網(wǎng)查閱安培力在國防科技中有哪些應用，并將查閱到的內(nèi)容整理后，截屏發(fā)送到教師端。

生：利用ipad上網(wǎng)查閱相關資料并整理后截屏發(fā)送到教師端。

師：從大家推送的資料信息可以看出，安培力在國防科技中很重要的應用之一是電磁炮，我國在這方面的技術如何呢？請大家觀看老師推送的視頻。

生：觀看視頻《了不起我的國--電磁炮》

師：現(xiàn)在國際局勢復雜，唯有科技才能強國，你們是祖國的未來，肩負著歷史賦予的重任，希望大家努力學習，為祖國的富強做出貢獻。

設計意圖：先通過揭曉課前設置的懸念，使整節(jié)課的知識呈現(xiàn)首尾呼應，同時培養(yǎng)學生用物理觀念解釋自然現(xiàn)象的科學態(tài)度;再通過演示轉(zhuǎn)動的線圈，創(chuàng)設實驗情境，并結合教材中“物理聊吧”的資源，學生自主學習并分享，培養(yǎng)學生閱讀、提煉信息的能力;再次通過了解安培力在國防科技中的應用，使STSE教育滲透于課堂教學，并讓學生了解我國電磁炮技術位于世界領先水平，培養(yǎng)學生的民族自豪感。這一環(huán)節(jié)，通過多元的學習手段，實現(xiàn)知識的“學以致用”，在推進深度學習機制中促成科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)目標。

環(huán)節(jié)四：交互式的作業(yè)，將課堂教學延伸到課后，延續(xù)“深度學習”

（1）觀看推送的樂樂課堂視頻《電動機轉(zhuǎn)動原理》鞏固認知。

（2）利用教材和老師推送的樂樂課堂《磁電式電流計》，完成磁電式電流計的工作原理的自主學習。

（3）利用網(wǎng)絡資源，了解物理學家安培的貢獻。

（4）完成校本書面作業(yè)。

設計意圖：利用信息技術整合手段，布置線上、線下交互式的課后學習任務，讓深度學習從課內(nèi)延續(xù)到課外，提高學生物理學習能力。

2.6? 教學反思

基于指向“深度學習”物理課堂教學模式，本節(jié)課按四個環(huán)節(jié)逐步深入展開教學，每一個環(huán)節(jié)的展開都通過創(chuàng)設各種具體情境，激發(fā)學生深度學習的內(nèi)動力，讓學生在參與各種預設的活動情境過程中感知物理概念的生成、物理規(guī)律的得出，使學生的物理觀念得到發(fā)展，物理思維和探究能力得到培養(yǎng)，繼而在老師引導下學會用物理觀念認識自然、解釋生活現(xiàn)象培養(yǎng)學生的社會參與意識和社會責任感。可見，指向“深度學習”的物理課堂教學，能夠使物理學科的育人價值得到最大化的實現(xiàn)。

3? 結語

總之，核心素養(yǎng)導向下的“深度學習”的物理課堂教學，要求教師們要轉(zhuǎn)變教學觀念，核心素養(yǎng)目標的達成要建立在學生主動活動的基礎上，實現(xiàn)學生從知識信息被動的獲得者向問題解決主動的思想者轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)物理核心素養(yǎng)在物理課堂上的落地生根。

參考文獻：

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

[2] 劉月霞.指向“深度學習”的教學改進：讓學習真實發(fā)生[J].中小學管理，2021（5）：13-17.