盧文福

（長(zhǎng)汀縣第一中學(xué)，福建 長(zhǎng)汀 366300）

深度學(xué)習(xí)理論視域下的高中物理深度教學(xué)策略例談

盧文福

（長(zhǎng)汀縣第一中學(xué)，福建 長(zhǎng)汀 366300）

深度教學(xué)與深度學(xué)習(xí)互為表里，都強(qiáng)調(diào)知識(shí)呈現(xiàn)的邏輯機(jī)理，圍繞知識(shí)理解、問(wèn)題解決和教學(xué)反饋，通過(guò)直觀化、精細(xì)化、整體化、人文化的深度教學(xué)策略，逐步改善學(xué)生高中物理教學(xué)浮于表面的狀況，逐步提升學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)能力、知識(shí)理解能力、知識(shí)應(yīng)用能力和知識(shí)批判能力，為學(xué)生形成受益終身的物理學(xué)科核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

深度學(xué)習(xí)；高中物理；深度教學(xué)；物理學(xué)科核心素養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)相對(duì)，是對(duì)學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段的描述。“淺層學(xué)習(xí)”表現(xiàn)為學(xué)生尚處于識(shí)記和復(fù)述知識(shí)的自發(fā)階段，孤立地接受一堆凌亂的知識(shí)碎片，由于缺乏對(duì)學(xué)習(xí)材料的整合使學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)被抑制，因此被動(dòng)學(xué)習(xí)是淺層學(xué)習(xí)階段的主要特征?！吧疃葘W(xué)習(xí)”是學(xué)生在充分理解學(xué)習(xí)材料的基礎(chǔ)上，批判性地學(xué)習(xí)新知，并將新知與舊知有效聯(lián)結(jié)從而更新學(xué)習(xí)者原有知識(shí)結(jié)構(gòu)，并針對(duì)千變?nèi)f化的新情境提出問(wèn)題解決策略的學(xué)習(xí)。［1］“深度學(xué)習(xí)”則以淺層學(xué)習(xí)為邏輯基點(diǎn)，深入挖掘?qū)W習(xí)材料的內(nèi)在聯(lián)系，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下運(yùn)用高階思維循序漸進(jìn)地將知識(shí)碎片經(jīng)由建構(gòu)、理解、應(yīng)用、批判等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)知識(shí)系統(tǒng)化的過(guò)程。在高中階段，雖然物理學(xué)由于研究對(duì)象的差異被劃分為力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等不同模塊，但是不同模塊知識(shí)之間存在著盤(pán)根錯(cuò)節(jié)、犬牙交錯(cuò)的緊密關(guān)聯(lián)。學(xué)生對(duì)模塊內(nèi)某一知識(shí)點(diǎn)的掌握會(huì)與對(duì)模塊內(nèi)其他知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生交互作用，學(xué)生對(duì)一個(gè)模塊知識(shí)的掌握程度往往會(huì)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，深刻影響到對(duì)其他模塊知識(shí)的學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)知識(shí)呈現(xiàn)的內(nèi)在聯(lián)系，有助于遏制當(dāng)前高中物理教學(xué)“只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林”知識(shí)孤立主義傾向，以知識(shí)理解、問(wèn)題解決和教學(xué)反饋為中心進(jìn)行物理知識(shí)結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化，環(huán)繞核心概念突破促成繁蕪紛亂知識(shí)點(diǎn)的條理化。深度學(xué)習(xí)與深度教學(xué)互為表里，共同表現(xiàn)了課堂教學(xué)在知識(shí)呈現(xiàn)的嚴(yán)密性、關(guān)聯(lián)性、豐富性與回歸性之間達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡的學(xué)習(xí)革命［2］，要求教師必須通過(guò)對(duì)知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)的細(xì)膩梳理，以強(qiáng)調(diào)符號(hào)表征傳遞、邏輯形式教學(xué)、知識(shí)意義生成有機(jī)統(tǒng)一的深度教學(xué)取代揠苗助長(zhǎng)地拓展知識(shí)容量和拔高知識(shí)難度的表層教學(xué)，以教師深度教學(xué)的廣度、深度、關(guān)聯(lián)度推動(dòng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的豐富性、沉浸性和層進(jìn)性。［3］針對(duì)深度教學(xué)的豐富性、嚴(yán)密性、關(guān)聯(lián)性、回歸性等，教師在課堂教學(xué)中要相應(yīng)地采取直觀化、精細(xì)化、整體化、人文化的教學(xué)策略，通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)向和教學(xué)反饋過(guò)程逐步形成學(xué)生受益終身的知識(shí)建構(gòu)能力、知識(shí)理解能力、知識(shí)應(yīng)用能力和知識(shí)批判能力，這些能力又與物理學(xué)科強(qiáng)調(diào)物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的核心素養(yǎng)相互呼應(yīng)，這為深度學(xué)習(xí)理論視域下高中物理深度教學(xué)提供了重要契機(jī)。

一、知識(shí)建構(gòu)能力：基于深度學(xué)習(xí)理論的深度教學(xué)直觀化策略

物理觀念錯(cuò)綜復(fù)雜，如何通過(guò)教學(xué)梳理解決物理觀念的建構(gòu)，是深度教學(xué)的重要任務(wù)。深度教學(xué)的直觀化策略是以使學(xué)生明了知識(shí)之間內(nèi)在聯(lián)系為宗旨，這就要求教師必須綜合運(yùn)用板書(shū)、思維導(dǎo)圖、PPT、FLASH演示等直觀手段使知識(shí)點(diǎn)之間抽象的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為具象的知識(shí)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)。直觀化策略既能深化教師對(duì)于課堂教學(xué)節(jié)奏的認(rèn)識(shí)，減少學(xué)生知識(shí)點(diǎn)孤立學(xué)習(xí)而導(dǎo)致的知識(shí)碎片化問(wèn)題，符合深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)新舊知識(shí)整合，強(qiáng)調(diào)知識(shí)深度建構(gòu)的價(jià)值取向，為學(xué)生通過(guò)具體物理概念和規(guī)律感知物理觀念創(chuàng)造了條件。［4］

案例1圍繞“力的相互作用”對(duì)高中階段各模塊涉及的“力”進(jìn)行分類(lèi)

由于模塊化的物理學(xué)習(xí)方式，各版本高中教材對(duì)于各種“力”的講解呈現(xiàn)離散狀態(tài)，從力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等不同物質(zhì)運(yùn)動(dòng)差異性的角度分析“力”，通過(guò)這種知識(shí)的分解學(xué)習(xí)固然有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的各個(gè)突破，卻也使得學(xué)生忽略物理學(xué)對(duì)于“力”的探討應(yīng)依托于“相互作用”這一物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的共性，缺乏跨模塊的知識(shí)綜合與邏輯梳理，知識(shí)碎片化大行其道，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)“力”的認(rèn)知停留在淺層學(xué)習(xí)狀態(tài)，難以走向深度學(xué)習(xí)。故而，筆者以四種相互作用為中心，打破模塊化學(xué)習(xí)對(duì)于高中階段涉及的“力”進(jìn)行重新分類(lèi)，深化學(xué)生對(duì)“力”本質(zhì)的認(rèn)知。（見(jiàn)圖1）

圖1 高中階段“力”的跨模塊分類(lèi)示意圖

案例2“磁場(chǎng)”的思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖，又名“概念地圖”“思維地圖”，是一種模仿大腦神經(jīng)元網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，利用圖文結(jié)合實(shí)現(xiàn)信息可視化表達(dá)的認(rèn)知工具。刺激記憶、高效整合、自我評(píng)價(jià)是思維導(dǎo)圖的重要功用。不少學(xué)生之所以長(zhǎng)期停留于淺層學(xué)習(xí)，缺乏知識(shí)的有效整合是很重要的因素，而思維導(dǎo)圖圍繞“主題”在知識(shí)點(diǎn)之間運(yùn)用各種弧線、符號(hào)、字詞進(jìn)行知識(shí)串聯(lián)，形成知識(shí)點(diǎn)的意義聯(lián)結(jié)，對(duì)于學(xué)生整體把握知識(shí)體系是極有幫助的。高中電磁學(xué)知識(shí)是一個(gè)抽象又綜合的教學(xué)單元，尤其是“磁場(chǎng)”。教師以“磁場(chǎng)”這一教學(xué)元素為中心，通過(guò)概括性提問(wèn)不斷刺激學(xué)生的記憶，逐步“收復(fù)”淺層學(xué)習(xí)的“失地”，指導(dǎo)學(xué)生在筆記本上羅列與“磁場(chǎng)”有關(guān)的概念定律，不必苛求所有學(xué)生的表達(dá)一致。教師接著引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在邏輯機(jī)理進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的連線，在各知識(shí)點(diǎn)、章節(jié)、單元之間，交互使用分散繪制和總體繪制的方式，從而使學(xué)生從物理學(xué)視角初步形成關(guān)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的基本認(rèn)識(shí)。（見(jiàn)圖2）

圖2 “磁場(chǎng)”概念總體繪制的思維導(dǎo)圖

二、知識(shí)理解能力：基于深度學(xué)習(xí)理論的深度教學(xué)精細(xì)化策略

物理教學(xué)是以物理現(xiàn)象有序展示，使學(xué)生明了物理現(xiàn)象蘊(yùn)含的物理概念，進(jìn)而抽象概括物理規(guī)律的過(guò)程?，F(xiàn)象、變量、概念、規(guī)律共同構(gòu)成了學(xué)生物理視界中的整體“知識(shí)”，這些知識(shí)的精細(xì)化過(guò)程深刻地體現(xiàn)了模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證等科學(xué)思維要素。［5］教師以學(xué)生物理學(xué)科認(rèn)知水平的“最近發(fā)展區(qū)”為基礎(chǔ)，以物理問(wèn)題的知識(shí)理解為中心，不斷優(yōu)化物理知識(shí)的呈現(xiàn)方式，將零散知識(shí)合理連綴為首尾貫通的知識(shí)共同體，是學(xué)生實(shí)現(xiàn)高中物理深度學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)。概念延伸、認(rèn)知沖突、變式教學(xué)是高中物理深度教學(xué)策略的常見(jiàn)手法。

1.概念延伸

例如，教師講解“安培力”這一核心概念時(shí)，可以從“力”的影響因素、大小、方向等角度進(jìn)行左右延伸與前后貫通，從而使學(xué)生從知識(shí)的內(nèi)涵和外延兩個(gè)維度極大地豐富了“磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線教學(xué)”的邏輯層次。在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)對(duì)“磁場(chǎng)”的“場(chǎng)”概念進(jìn)行概念延伸，啟發(fā)學(xué)生注意磁場(chǎng)中電流運(yùn)動(dòng)與其他運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)性。源自數(shù)學(xué)集合論中的“場(chǎng)”，原指不同元素集由于映射形成的特定關(guān)系。物理學(xué)家們認(rèn)為離開(kāi)了“場(chǎng)”，關(guān)于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量探討將無(wú)所依托，任何物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)都是在一定的場(chǎng)域中進(jìn)行的，如“電場(chǎng)”“引力場(chǎng)”“磁場(chǎng)”等。在物理學(xué)體系中，“場(chǎng)”就是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)分布與演變的樣態(tài)，以時(shí)空為變量的“場(chǎng)”可以細(xì)分為“標(biāo)量場(chǎng)”“矢量場(chǎng)”“張量場(chǎng)”。通過(guò)“場(chǎng)”概念的引入，教師在經(jīng)典物理與以“量子論”和“相對(duì)論”為代表的現(xiàn)代物理之間架起溝通的橋梁，打破“就事論事”的物理學(xué)習(xí)方式，從物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的理論將推向深度學(xué)習(xí)的高妙層次。

2.認(rèn)知沖突

“認(rèn)知沖突”指學(xué)習(xí)者由于新知與舊知間的矛盾引發(fā)的學(xué)習(xí)反思與認(rèn)知調(diào)適，進(jìn)而促成認(rèn)知結(jié)構(gòu)質(zhì)變的過(guò)程。［6］在物理教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)充分讓學(xué)生展示舊知，通過(guò)問(wèn)題情境激化舊知與新知的內(nèi)在矛盾，逼迫學(xué)生跳出原有認(rèn)知的學(xué)習(xí)舒適區(qū)，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的過(guò)程中對(duì)認(rèn)知圖式采取同化與順應(yīng)策略，在師生互動(dòng)學(xué)習(xí)中經(jīng)由認(rèn)知圖式—認(rèn)知沖突—認(rèn)知平衡的螺旋式發(fā)展實(shí)現(xiàn)物理概念的深度學(xué)習(xí)。（見(jiàn)圖3）

圖3 物理學(xué)科“認(rèn)知沖突”示意圖

案例3 圓周運(yùn)動(dòng)的“速度”與直線運(yùn)動(dòng)的“速度”

不少教師在講解圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)往往直接解釋線速度、角速度等物理概念，這種直奔主題的講解固然有助于學(xué)生在潛意識(shí)中將“線速度”“角速度”與直線運(yùn)動(dòng)的“速度”形成知識(shí)鏈接，但是往往使學(xué)生只注意到兩者的共性，而忽略了圓周運(yùn)動(dòng)“速度”與直線運(yùn)動(dòng)“速度”的差異性。因此，教師可以讓學(xué)生溫故知新，先回憶直線運(yùn)動(dòng)中“速度”，提出“我們能夠直接套用直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間比值的計(jì)算方法來(lái)描述圓周運(yùn)動(dòng)速度嗎？”的問(wèn)題情境，對(duì)于學(xué)生的不同回應(yīng)用事實(shí)說(shuō)話，通過(guò)實(shí)驗(yàn)展示使金屬小球繞著豎桿運(yùn)動(dòng)一周（見(jiàn)圖4），提醒學(xué)生認(rèn)真觀察圓周運(yùn)動(dòng)的位移，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的速度描述方法與圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索圓周運(yùn)動(dòng)速度描述的方法，從而順勢(shì)引入“線速度”的概念。使用月、地、日的天體運(yùn)行演示動(dòng)畫(huà)，展示地球公轉(zhuǎn)周期（365天）和月球公轉(zhuǎn)周期（27天）與地球公轉(zhuǎn)速度（29.79km/s）和月球公轉(zhuǎn)速度（1.02km/s）之間的認(rèn)知沖突，即地球公轉(zhuǎn)速度明顯高于月球公轉(zhuǎn)速度，為何公轉(zhuǎn)周期更為漫長(zhǎng)，從而導(dǎo)入“角速度”的概念。

圖4 金屬小球圓周運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

3.變式教學(xué)

《教育大辭典》中指出，變式教學(xué)是教師在教學(xué)中為使學(xué)生準(zhǔn)確地掌握概念，變換概念非本質(zhì)特征有意識(shí)凸顯本質(zhì)特征，在“變”與“不變”的轉(zhuǎn)換中探究規(guī)律的教學(xué)手法。概念變式、規(guī)律變式、實(shí)驗(yàn)變式、習(xí)題變式是高中物理變式教學(xué)的重要策略。

案例4“慣性”的概念變式

經(jīng)過(guò)教師的講解，學(xué)生們對(duì)于慣性的定義已較為熟稔，但學(xué)生往往由于問(wèn)題情境的變化和前概念的深刻影響而不知所措，對(duì)慣性的認(rèn)知水平難稱(chēng)“深度學(xué)習(xí)”。比如，學(xué)生從汽車(chē)急剎車(chē)時(shí)駕乘人員上半身均會(huì)不自覺(jué)地往前傾的生活經(jīng)驗(yàn)了解慣性的力量，但教師切不可以為大功告成，此時(shí)，教師以學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)為變式材料，在講臺(tái)上放置一個(gè)礦泉水瓶，突然給瓶子一個(gè)推力使其向左運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)問(wèn)瓶?jī)?nèi)的氣泡會(huì)往什么方向運(yùn)動(dòng)，不少學(xué)生會(huì)脫口而出：“往后運(yùn)動(dòng)”，這是因?yàn)椴蛔杂X(jué)地進(jìn)行了前概念認(rèn)知圖式的類(lèi)比學(xué)習(xí)。教師秉承“眼見(jiàn)為實(shí)，口不臧否”的實(shí)證主義態(tài)度，通過(guò)實(shí)驗(yàn)反復(fù)演示，強(qiáng)化“質(zhì)量是慣性大小的量度”的慣性概念本質(zhì)特征。

圖5 小轎車(chē)急剎車(chē)駕乘人員慣性作用示意圖

圖6 礦泉水瓶受力實(shí)驗(yàn)

三、知識(shí)應(yīng)用能力：基于深度學(xué)習(xí)理論的深度教學(xué)整體化策略

深度教學(xué)整體化策略要求教師根據(jù)物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育的要求，將物理學(xué)概念規(guī)律依照邏輯機(jī)理細(xì)分為知識(shí)點(diǎn)，采取微觀的階段性細(xì)部分析方法解構(gòu)知識(shí)，使學(xué)生遵循提出問(wèn)題—科學(xué)假設(shè)—信息獲取與處理—實(shí)驗(yàn)結(jié)論—反思改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，圍繞問(wèn)題意識(shí)、實(shí)證闡釋、互動(dòng)交流等環(huán)節(jié)，在循序漸進(jìn)的思維過(guò)程中逐步洞悉知識(shí)點(diǎn)邏輯結(jié)構(gòu)，并通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)階挖掘不同知識(shí)的整體聯(lián)系。［7］

案例5磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線

1.情境導(dǎo)入，歸納物理概念

往玻璃容器中傾倒足以淹沒(méi)玻璃容器中心和邊沿電極的氯化鈉水溶液，將容器整體居于并列U形磁鐵之上，并與磁感線保持豎直方向（見(jiàn)圖7）。通電后氯化鈉水溶液的旋轉(zhuǎn)，說(shuō)明磁場(chǎng)方向被電流改變了。通過(guò)實(shí)驗(yàn)情境導(dǎo)入“安培力”這一重要概念雖然會(huì)耗費(fèi)一定的課堂教學(xué)時(shí)間，但是符合學(xué)生的認(rèn)知始于淺層學(xué)習(xí)的心理規(guī)律，相對(duì)于單刀直入地講解抽象的安培力，從具身認(rèn)知的視角更能使學(xué)生提升對(duì)安培力性質(zhì)的認(rèn)知水平。

圖7 氯化鈉水溶液導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

2.科學(xué)假設(shè)，分析影響因素

通過(guò)圖的情境實(shí)驗(yàn)，教師引導(dǎo)學(xué)生注意不同物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中的功用，即氯化鈉水溶液與磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線作用一致，水流就是電流的物質(zhì)隱喻，氯化鈉水溶液的劇烈運(yùn)動(dòng)實(shí)為電流方向變化的具象表征，從而引出“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力被稱(chēng)為安培力”這一核心概念。從這一概念出發(fā)，教師應(yīng)該趁熱打鐵追問(wèn)學(xué)生導(dǎo)電溶液運(yùn)動(dòng)的影響因素，引導(dǎo)學(xué)生逐步歸納一些假設(shè)（包括但不限于這三個(gè)假設(shè)）：安培力的大小與導(dǎo)電溶液多少（通電導(dǎo)線長(zhǎng)短）有關(guān)；安培力的大小與電極電流的大小有關(guān)；安培力的大小與U形磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。［8］

3.控制變量，測(cè)量安培力大小

為了較為準(zhǔn)確地測(cè)量安培力大小與通電導(dǎo)線長(zhǎng)度、電流大小、磁場(chǎng)強(qiáng)弱等因素之間的量化關(guān)系，我們使用平衡性能較好的三角形多匝線圈以盡可能地減少洛倫茲力干擾帶來(lái)的誤差。（如圖3）教師先旋轉(zhuǎn)磁鐵使三角形線圈與磁感線夾角（θ）由垂直關(guān)系一直過(guò)渡到平行關(guān)系，找出θ與F的正相關(guān)關(guān)系。然后，教師指導(dǎo)學(xué)生時(shí)刻注意線圈下沿是否與磁場(chǎng)保持垂直角度（Sin 90°=1），通過(guò)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度（B）、通電導(dǎo)線的電流強(qiáng)度（I）、位于磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線長(zhǎng)度（L）這三個(gè)變量中的任意兩個(gè)量，而觀察安培力（F）與另外一個(gè)量的數(shù)量關(guān)系，學(xué)生通過(guò)分組對(duì)比實(shí)驗(yàn)將得出“F與B、I、L分別成正相關(guān)”，從而推導(dǎo)出安培力的計(jì)算公式為F=BILsinθ。（見(jiàn)圖8）

圖8 控制變量測(cè)量安培力大小的電路實(shí)驗(yàn)

4.規(guī)律研討，探求安培力方向

通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)探討，教師提醒學(xué)生使用左手模擬通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力場(chǎng)景。在桌面上平展左手，手心對(duì)準(zhǔn)N極，使磁感線穿過(guò)手心，并攏的四指指向電流方向，大拇指則與其余四指垂直，大拇指所指方向即為安培力的受力方向（見(jiàn)圖9）。學(xué)生自己動(dòng)手探求安培左手定則的使用方法，化抽象的受力分析為形象的具身認(rèn)知，從空間想象的角度深化對(duì)安培力方向的認(rèn)知。

圖9 安培左手定則示意圖

四、知識(shí)批判能力：基于深度學(xué)習(xí)理論的深度教學(xué)人文化策略

深度教學(xué)的人文化策略，就是要求教師突破以往高中物理課堂忽視文化品格的疏失，結(jié)合課內(nèi)外教學(xué)資源有效引入科學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容，從科學(xué)史觀的高度引導(dǎo)學(xué)生思考物理科學(xué)的本質(zhì)，推動(dòng)學(xué)生人文素養(yǎng)和科學(xué)精神的完美融合，為學(xué)生在未來(lái)的學(xué)習(xí)、生活、工作中不斷調(diào)適科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展、自然環(huán)境之間的關(guān)系提供科學(xué)的世界觀與方法論，幫助學(xué)生適應(yīng)未來(lái)社會(huì)對(duì)于復(fù)合型人才的剛性需求。

案例6《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)與伽利略比薩斜塔落體實(shí)驗(yàn)

今天的高中生通過(guò)語(yǔ)文、歷史、物理等各科教材的介紹，經(jīng)由一些課外閱讀資源的強(qiáng)化記憶，對(duì)于意大利科學(xué)家伽利略通過(guò)比薩斜塔實(shí)驗(yàn)推翻古希臘哲學(xué)家亞里士多德“自由落體速度與其重量成正比”的說(shuō)法可謂耳熟能詳，不少學(xué)生對(duì)于伽利略的自由落體定律倒背如流。然而，伽利略比薩斜塔實(shí)驗(yàn)是否真實(shí)發(fā)生，尤其是否于1590年在比薩斜塔公開(kāi)演示落體實(shí)驗(yàn)成為物理史上的一個(gè)著名公案，國(guó)內(nèi)外科學(xué)史和百科全書(shū)中存在肯定、回避和否定三種常見(jiàn)的說(shuō)法。［9］爭(zhēng)論圍繞比薩斜塔落體實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性、有效性、創(chuàng)新性展開(kāi)：該實(shí)驗(yàn)究竟是通過(guò)理論推導(dǎo)的思想模擬實(shí)驗(yàn)，還是在比薩斜塔上的現(xiàn)場(chǎng)演示？伽利略是挑戰(zhàn)亞里士多德物質(zhì)運(yùn)動(dòng)觀的第一人，同時(shí)代其他科學(xué)家有無(wú)先于伽利略開(kāi)展類(lèi)似實(shí)驗(yàn)？該實(shí)驗(yàn)源自伽利略學(xué)生維維安尼的《伽利略生平的歷史故事》，而伽利略比薩時(shí)期的作品《論運(yùn)動(dòng)》卻對(duì)該實(shí)驗(yàn)只字未提，同時(shí)期的學(xué)者亦從未記述這個(gè)在當(dāng)時(shí)應(yīng)為驚世駭俗的實(shí)驗(yàn)。究竟哪個(gè)更為可靠？否定說(shuō)的學(xué)者大多是從實(shí)驗(yàn)的發(fā)生時(shí)間（從未發(fā)生、質(zhì)疑首創(chuàng)、伽利略晚年才開(kāi)展類(lèi)似實(shí)驗(yàn)）、發(fā)生地點(diǎn)（從未發(fā)生或不是比薩斜塔）、實(shí)驗(yàn)器具的嚴(yán)重誤差（仿真實(shí)驗(yàn)論證伽利略落體實(shí)驗(yàn)結(jié)果的謬誤）等方面質(zhì)疑比薩斜塔實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。與之爭(zhēng)鋒相對(duì)的是，肯定說(shuō)的學(xué)者則有些依據(jù)維維安尼的《伽利略生平的歷史故事》（1712年）和伽利略《關(guān)于力學(xué)和位置運(yùn)動(dòng)的兩種新科學(xué)的對(duì)話和數(shù)學(xué)證明》（1638年），力圖從史學(xué)考證的角度論證比薩斜塔實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，從而反駁否定說(shuō)的純理論猜想，有些則另辟蹊徑，從實(shí)驗(yàn)條件的易模擬性的視角指出，伽利略即使沒(méi)有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，也曾進(jìn)行類(lèi)似模擬實(shí)驗(yàn)。［10］回避說(shuō)則游走于兩說(shuō)間，對(duì)于比薩斜塔實(shí)驗(yàn)真實(shí)性、有效性、創(chuàng)新性采取“述而不作”的態(tài)度，雖然有一些具有傾向性的語(yǔ)義表達(dá)，但是更多的還是轉(zhuǎn)述各方觀點(diǎn)供讀者參考。

教師在教學(xué)《自由落體運(yùn)動(dòng)》一節(jié)時(shí)，僅僅滿足于對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象演示、變量控制、規(guī)律歸納等物理教學(xué)活動(dòng)是令人遺憾的。雖然物理學(xué)是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段、應(yīng)用數(shù)學(xué)工具和理想模型建構(gòu)，通過(guò)邏輯思維方法進(jìn)行科學(xué)推理和論證，研究物質(zhì)世界基本結(jié)構(gòu)、相互作用、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)，但是物理科學(xué)實(shí)踐歸根結(jié)底是“人”的實(shí)踐，物理學(xué)家運(yùn)用科學(xué)方法探究科學(xué)真理的史實(shí)不僅有助于學(xué)生從故事情境中了解物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的來(lái)龍去脈，從側(cè)面幫助學(xué)生澄清對(duì)科學(xué)家形象一些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，提升學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，而且科學(xué)史的引入還為學(xué)生提供了科學(xué)精神的示范，有助于學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)深刻、團(tuán)結(jié)協(xié)作、實(shí)事求是的科學(xué)研究態(tài)度，為學(xué)生涵養(yǎng)利用科學(xué)技術(shù)造福人類(lèi)的家國(guó)情懷和世界意識(shí)奠定心理基礎(chǔ)。關(guān)于伽利略比薩斜塔落體實(shí)驗(yàn)的論爭(zhēng)為物理科學(xué)教育提供了重要契機(jī)，也是對(duì)于《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)成果的理論升華，教師對(duì)于論證焦點(diǎn)的展示，引導(dǎo)學(xué)生大膽質(zhì)疑與小心求證，“質(zhì)疑是創(chuàng)新之母”，唯有質(zhì)疑才能推動(dòng)“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題”的良性循環(huán)，科學(xué)史家們對(duì)于比薩斜塔落體實(shí)驗(yàn)看似錙銖必較的研討是對(duì)科學(xué)精神的最好詮釋?zhuān)箤W(xué)生深刻體會(huì)到合理質(zhì)疑與知識(shí)批判，正是現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展的精神驅(qū)動(dòng)力。

五、小結(jié)

綜上所述，基于知識(shí)建構(gòu)能力、知識(shí)理解能力、知識(shí)應(yīng)用能力、知識(shí)批判能力的深度學(xué)習(xí)理論，符合當(dāng)代高中物理教育實(shí)踐的現(xiàn)實(shí)需求，有利于教師把握高中物理課堂的教學(xué)邏輯層次。直觀化、精細(xì)化、整體化、人文化是深度學(xué)習(xí)視域下高中物理深度教學(xué)的四種常見(jiàn)策略，是物理學(xué)科在教學(xué)中培養(yǎng)核心素養(yǎng),落地生根的可行之路。直觀化策略從物理知識(shí)建構(gòu)的角度，通過(guò)思維導(dǎo)圖、板書(shū)等知識(shí)呈現(xiàn)方式，體現(xiàn)深度教學(xué)豐富性的要求，強(qiáng)調(diào)“物理觀念”的熏陶；精細(xì)化策略從知識(shí)理解的視角，使用概念延伸、認(rèn)知沖突、變式教學(xué)等手法，凸顯深度教學(xué)嚴(yán)密性的需求，著重“科學(xué)思維”的涵養(yǎng)；整體化策略從知識(shí)應(yīng)用的層次呈現(xiàn)深度教學(xué)關(guān)聯(lián)性的內(nèi)涵，注重“實(shí)驗(yàn)探究”的訓(xùn)練；人文化策略從知識(shí)批判的高度，引入科學(xué)史相關(guān)資源，彰顯深度教學(xué)回歸性的意義，側(cè)重“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的陶冶。雖然這四種深度教學(xué)各有側(cè)重，但又是一個(gè)以學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培育為中心的有機(jī)整體，教師應(yīng)緊密?chē)@學(xué)生的全面發(fā)展不斷梳理深度教學(xué)的邏輯層次，使學(xué)生從淺層學(xué)習(xí)走向深度學(xué)習(xí)，為實(shí)現(xiàn)高中物理教育“立德樹(shù)人”核心目標(biāo)奠定學(xué)理基礎(chǔ)。

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2015年龍巖市基礎(chǔ)教育教育教學(xué)改革課題“基于大數(shù)據(jù)支持的高中學(xué)科教學(xué)研究”。

（責(zé)任編輯：周志平）