摘 要：在物理規(guī)律教學(xué)中，如何發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)一直是廣大物理教師研究的課題之一。本文試通過(guò)實(shí)例闡述物理規(guī)律教學(xué)中開展深度學(xué)習(xí)的四個(gè)環(huán)節(jié)，以及如何讓學(xué)生全身心地參與規(guī)律的探究過(guò)程，體驗(yàn)探究過(guò)程所采取的研究方法，以實(shí)現(xiàn)物理規(guī)律教學(xué)的深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：物理素養(yǎng)；規(guī)律教學(xué)；深度學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2019）1-0012-5

規(guī)律是事物運(yùn)動(dòng)過(guò)程中固有的本質(zhì)的必然聯(lián)系，決定著事物發(fā)展的過(guò)程和基本趨勢(shì)。不同學(xué)科的規(guī)律被認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)的途徑是不同的。物理規(guī)律是觀察實(shí)驗(yàn)、物理思維和數(shù)學(xué)推理相結(jié)合的產(chǎn)物[1]，反映了有關(guān)物理概念之間的必然聯(lián)系。那么，如何在物理規(guī)律教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的物理素養(yǎng)以實(shí)現(xiàn)物理規(guī)律教學(xué)的深度學(xué)習(xí)？筆者認(rèn)為，物理規(guī)律的深度學(xué)習(xí)應(yīng)在教師的引領(lǐng)下讓學(xué)生全身心地參與、體驗(yàn)物理規(guī)律的探究過(guò)程以及探究過(guò)程所采用的研究方法，以此來(lái)發(fā)展物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 高中物理規(guī)律教學(xué)中開展深度學(xué)習(xí)的四個(gè)環(huán)節(jié)

愛(ài)因斯坦曾說(shuō)“對(duì)真理的探求比對(duì)真理的占有更可貴”。因此，物理規(guī)律的深度學(xué)習(xí)應(yīng)突出“探求”二字。在高中物理規(guī)律教學(xué)中開展深度學(xué)習(xí)，有利于實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：①激發(fā)學(xué)生解決物理問(wèn)題的欲望；②體會(huì)物理規(guī)律得出的思維加工方法；③提高解決綜合（實(shí)際）問(wèn)題的能力；④提升物理學(xué)科的核心素養(yǎng)（物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）。其教學(xué)環(huán)節(jié)如圖1所示。

1.1 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境

任何學(xué)習(xí)的愿望總是在一定的情景中發(fā)生的，只有具有問(wèn)題性的情景才具有強(qiáng)大的吸引力，使學(xué)生進(jìn)入探索者的角色，積極主動(dòng)地參與到“真學(xué)習(xí)”活動(dòng)中。因此，教師無(wú)論是在教學(xué)的整個(gè)過(guò)程，還是在教學(xué)過(guò)程中的某些微觀環(huán)節(jié)，需充分利用各種資源（物理實(shí)驗(yàn)、生活事例等）創(chuàng)設(shè)教學(xué)所需的生活、社會(huì)和現(xiàn)實(shí)情境來(lái)增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)、喚起學(xué)生的認(rèn)知思維，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)心驅(qū)動(dòng)力[2]，讓學(xué)生全身心地投入到規(guī)律的探究活動(dòng)中，在學(xué)習(xí)中不斷體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展。

1.2 體會(huì)物理思維的基本方法

物理規(guī)律的建立除必要的知識(shí)之外，還需要抽象思維、形象思維和直覺(jué)思維的共同作用，利用歸納、演繹、類比、實(shí)驗(yàn)、假說(shuō)等各種思維方法，對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和原有的理論進(jìn)行綜合的、全面的、深入的考查，其建立的途徑主要有三種：①實(shí)驗(yàn)歸納。即直接從觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析、歸納、概括，從而總結(jié)出物理規(guī)律的方法。②理論分析。它是利用已有的物理概念和物理規(guī)律，通過(guò)邏輯推理或數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到新物理規(guī)律的方法，有理論歸納和理論演繹兩種。③提出假說(shuō)。許多物理規(guī)律最初都是以假說(shuō)的形式出現(xiàn)，先提出假說(shuō)，再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最后建立物理規(guī)律。

學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)是物理教育的核心，在課堂上如何強(qiáng)化“思維型教學(xué)”從而來(lái)提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)是我們廣大物理教師著重研究的課題。教學(xué)中要設(shè)法讓學(xué)生通過(guò)積極思考、互動(dòng)交流來(lái)揭示各要素的關(guān)系，逐步體會(huì)（學(xué)會(huì)）探究物理規(guī)律的思維方法，從而完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，發(fā)展自己的能力，形成自己的品格。

1.3 交流思辨

交流思辨貫穿于深度學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程，無(wú)論是提出問(wèn)題、建立假說(shuō)、實(shí)驗(yàn)探究還是規(guī)律應(yīng)用等環(huán)節(jié)都離不開與他人的交流和思辨。經(jīng)過(guò)思維加工，在學(xué)生頭腦里初步建立了物理規(guī)律，但往往對(duì)其理解不夠全面、深入，甚至?xí)霈F(xiàn)片面的認(rèn)識(shí)。課堂中要盡量多地給予學(xué)生思考、討論、分析的時(shí)間與機(jī)會(huì)，讓學(xué)生展示自己的思維過(guò)程，在交流思辨中相互啟發(fā)，不斷糾錯(cuò)；同時(shí)，教師要適當(dāng)點(diǎn)撥，對(duì)物理規(guī)律中的關(guān)鍵字、詞、句及表達(dá)式作相應(yīng)的探討，讓學(xué)生準(zhǔn)確地理解物理規(guī)律。因此，在課堂教學(xué)中我們不僅要關(guān)注與學(xué)生的情感互動(dòng)、行為互動(dòng)，更應(yīng)關(guān)注與學(xué)生的思維互動(dòng)。

1.4 遷移應(yīng)用

遷移是經(jīng)驗(yàn)的拓展與提升，應(yīng)用是將內(nèi)化的知識(shí)外顯化、操作化的過(guò)程[3]。只有通過(guò)運(yùn)用，學(xué)生才能知道是否掌握了物理規(guī)律，能否利用物理規(guī)律來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，才能暴露、診斷出對(duì)物理規(guī)律認(rèn)識(shí)的不足或缺陷，以便后期的糾正和完善。通過(guò)遷移應(yīng)用，理清相關(guān)物理量的關(guān)系，完善原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

2 高中物理規(guī)律教學(xué)中開展深度學(xué)習(xí)的案例

物理規(guī)律是觀察、操作和思維互相影響的活動(dòng)過(guò)程，尤其是創(chuàng)新性的科學(xué)探究活動(dòng)，不僅是學(xué)生獲得知識(shí)、方法的手段，也是培養(yǎng)其物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑。

【教學(xué)實(shí)例】 “楞次定律”是人教版教材高中物理選修3-2第四章《電磁感應(yīng)》第3節(jié)的內(nèi)容。通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)將達(dá)成以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：①知道楞次定律的內(nèi)容；②理解感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的關(guān)系；③體會(huì)楞次定律的探究過(guò)程以及思維方法；④會(huì)利用楞次定律來(lái)判斷感應(yīng)電流的方向。為了有效地實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，教學(xué)中創(chuàng)設(shè)了如下的學(xué)習(xí)任務(wù)。

【任務(wù)一】 問(wèn)題情景的創(chuàng)設(shè)

教師：出示圖2所示的“鋁環(huán)實(shí)驗(yàn)”裝置（裝置中鋁環(huán)A閉合、B斷開，橫梁可以繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）。

教師演示，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)條形磁鐵的N極靠近鋁環(huán)A時(shí)，環(huán)A排斥；當(dāng)N極遠(yuǎn)離鋁環(huán)A時(shí)，環(huán)A吸引。

問(wèn)題1：鋁環(huán)與磁體間為何會(huì)產(chǎn)生斥力與引力？

學(xué)生交流回答：條形磁鐵靠近或遠(yuǎn)離環(huán)A時(shí)， 環(huán)A中的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流……

問(wèn)題2：在這兩個(gè)過(guò)程中環(huán)A中的感應(yīng)電流方向是否一致？

學(xué)生：不同，原因是環(huán)A受力方向相反。

問(wèn)題3：環(huán)A受到的力是安培力嗎？

問(wèn)題4：環(huán)A中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是否要產(chǎn)生磁場(chǎng)？

問(wèn)題5：環(huán)A受到的斥力與引力是誰(shuí)的磁場(chǎng)引起的？

……

師生總結(jié)：為了研究上述問(wèn)題，應(yīng)從環(huán)A產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向入手。

點(diǎn)評(píng)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察提出系列問(wèn)題，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的欲望，而且讓相關(guān)物理量呈現(xiàn)在學(xué)生面前，很自然地促使學(xué)生思考“這些物理量之間有怎樣的關(guān)系？”從而引出教學(xué)課題。

【任務(wù)二】 規(guī)律探究

1.電流方向與電表指針偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

教師：出示教材中的實(shí)驗(yàn)探究裝置，如圖3所示。

提問(wèn)：圖3中的電流從哪根接線柱流入？

教師：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，來(lái)確定電流方向與電表指針偏轉(zhuǎn)方向。

學(xué)生：設(shè)計(jì)了圖4所示的實(shí)驗(yàn)電路圖，并闡述實(shí)驗(yàn)方案。

教師：按圖4實(shí)驗(yàn)方案演示并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象記錄

（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表，其教學(xué)環(huán)節(jié)為：①讓學(xué)生設(shè)計(jì)探究感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表。②小組交流設(shè)計(jì)的表格（如表1所示）。

（2）實(shí)驗(yàn)操作并分析現(xiàn)象，其教學(xué)環(huán)節(jié)為：①師生一起按照表格進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察和記錄。②思考“根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)芊竦玫礁袘?yīng)電流方向、原磁場(chǎng)方向以及原磁通量的變化之間的關(guān)系？”

3.楞次定律得出的思維加工方法

（1）實(shí)驗(yàn)歸納

依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和記錄表，試確定感應(yīng)電流應(yīng)具有怎樣的方向？

（2）理論分析

當(dāng)磁鐵靠近或遠(yuǎn)離時(shí)，線圈中的磁通量增加或減小，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的方向由實(shí)驗(yàn)中電表的指針來(lái)確定，從而可得到感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向。再對(duì)比兩磁場(chǎng)方向，能得到怎樣的結(jié)論？

（3）提出假說(shuō)

現(xiàn)象分析：當(dāng)磁鐵插入時(shí)，線圈中磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離時(shí)，線圈中磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同。

提出假說(shuō)：磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同。

（4）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

教師邊演示邊板畫。記錄實(shí)驗(yàn)中感應(yīng)電流的方向及磁鐵N極的運(yùn)動(dòng)情況。板畫如圖5所示，板畫的順序?yàn)椋涸艌?chǎng)方向—感應(yīng)電流方向—感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向。

提問(wèn)1：為何圖5中兩磁場(chǎng)方向相反？

提問(wèn)2：請(qǐng)依據(jù)上述的分析過(guò)程，判斷磁鐵向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流的方向如何？

學(xué)生交流結(jié)論：向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流從上往下看為順時(shí)針。

教師：實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

教師：能否用一句話來(lái)描述感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)具有怎樣的特征？

學(xué)生：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)“阻礙”引起感應(yīng)電流磁通量的變化。

點(diǎn)評(píng)：基于實(shí)驗(yàn)開展規(guī)律探究活動(dòng)是物理教學(xué)的基本方式，是物理觀、教學(xué)觀的全面體現(xiàn)。課堂教學(xué)中采用類科學(xué)探究的方式，還原了“楞次定律”得出的思維加工過(guò)程，突顯了“思維型”課堂的特征，并以“任務(wù)”的形式促進(jìn)學(xué)習(xí)的真正發(fā)生，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。這樣的教學(xué)不僅傳授了知識(shí)，而且還培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力和科學(xué)素養(yǎng)的形成。

【任務(wù)三】 遷移應(yīng)用

教師：出示評(píng)價(jià)任務(wù)1

如圖6甲所示，單匝圓形線圈中心區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律用圖6乙描述，取磁場(chǎng)方向垂直紙面向外為正方向，則線圈中的感應(yīng)電流I的方向隨時(shí)間t如何變化？

解析：在0～1 s內(nèi)，B均勻增大使線圈中的磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，再由安培定則得感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍辉?～2 s內(nèi)，B不變，線圈中的磁通量不變，線圈中無(wú)感應(yīng)電流；在2～3 s內(nèi)，B均勻減小使線圈中的磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，再由安培定則得感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?；?～4 s內(nèi)，B反向均勻增大使線圈中的磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，再由安培定則得感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颉?/p>

教師：出示評(píng)價(jià)任務(wù)2

航母上飛機(jī)彈射起飛是利用電磁驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖7所示。當(dāng)固定在光滑絕緣桿上的線圈突然有直流電流通過(guò)時(shí)，線圈一側(cè)的金屬環(huán)被彈射出去。試判斷：①?gòu)淖髠?cè)看環(huán)中感應(yīng)電流方向；②電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)是否仍向左彈射。

解析：線圈突然通圖7所示的電流后，線圈左側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)為N極，使環(huán)中磁通量增加，在環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流磁場(chǎng)向右（環(huán)右側(cè)N極），所以從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?。由于兩磁極相互排斥，使金屬環(huán)向左彈射，當(dāng)電池正負(fù)極調(diào)換后，具有同樣的作用效果，故金屬環(huán)仍向左彈射。

點(diǎn)評(píng)：能否解決物理問(wèn)題是檢驗(yàn)學(xué)生物理規(guī)律掌握情況的重要標(biāo)志，也是加深學(xué)生理解物理規(guī)律的重要環(huán)節(jié)。課堂教學(xué)中出示兩個(gè)評(píng)價(jià)任務(wù)，旨在檢測(cè)學(xué)生對(duì)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況。任務(wù)1是楞次定律的基本應(yīng)用，旨在讓學(xué)生明確應(yīng)用楞次定律解題的基本步驟；而任務(wù)2是對(duì)楞次定律應(yīng)用的拓展，旨在讓學(xué)生體會(huì)“阻礙”二字的效果，即金屬環(huán)向左彈射的目的是阻礙磁通量的增加。在應(yīng)用環(huán)節(jié)，教學(xué)中“以學(xué)習(xí)活動(dòng)為依托，把評(píng)價(jià)任務(wù)自然地鑲嵌于學(xué)習(xí)活動(dòng)的全過(guò)程”是實(shí)施“教、學(xué)、評(píng)”一致性的關(guān)鍵。同時(shí)，在課堂教學(xué)中要讓學(xué)生充分發(fā)表見解，盡可能了解學(xué)生的真實(shí)想法，以期獲得意想不到的生成性的教學(xué)資源。

3 物理規(guī)律教學(xué)中開展深度學(xué)習(xí)的關(guān)注點(diǎn)

在高中物理規(guī)律教學(xué)中開展深度學(xué)習(xí)，旨在引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與物理規(guī)律的探究過(guò)程，讓學(xué)生在深度學(xué)習(xí)中體會(huì)規(guī)律得出的思維加工過(guò)程，從中認(rèn)識(shí)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律以及相互關(guān)系。為了更有效地實(shí)施深度學(xué)習(xí)，須關(guān)注以下三個(gè)問(wèn)題。

3.1 基于學(xué)科本真

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以思維為中心的自然學(xué)科，“為思維而教”是物理教育的最終目的。因此，在教學(xué)中將物理規(guī)律探究與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，盡可能給學(xué)生創(chuàng)造更多的條件、時(shí)間和空間來(lái)創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景，還物理學(xué)科的本來(lái)面目，讓我們的物理課堂更具濃濃的“物理味”，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。通過(guò)豐富的實(shí)驗(yàn)（生活）資源使我們的物理規(guī)律教學(xué)內(nèi)容更充實(shí)、教學(xué)過(guò)程更精彩、思維訓(xùn)練更智慧。

3.2 研究學(xué)生的原有知識(shí)結(jié)構(gòu)

奧蘇貝爾指出：“如果我不得不將所有教育心理學(xué)原理還原為一句話的話，我將會(huì)說(shuō)，影響學(xué)習(xí)的最重要因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，根據(jù)學(xué)生的原有知識(shí)狀況進(jìn)行教學(xué)?！币虼?，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要認(rèn)真研究學(xué)情，明確學(xué)生的起點(diǎn)在哪里，對(duì)所用的課程資源的背景、起點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估，找準(zhǔn)學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)和評(píng)價(jià)任務(wù)，補(bǔ)充必要的“先行組織者”材料，為學(xué)生提供合適的學(xué)習(xí)路徑及腳手架，實(shí)現(xiàn)師生的共同發(fā)展。

3.3 倡導(dǎo)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)

學(xué)生的學(xué)習(xí)是在教師的引領(lǐng)下，圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題開展積極主動(dòng)的建構(gòu)過(guò)程。在這一過(guò)程中學(xué)生既是信息的接受者又是信息的加工者，只有經(jīng)過(guò)信息的精致加工，學(xué)生才能學(xué)會(huì)。這就要求我們教師在課堂中要精心創(chuàng)設(shè)以“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”為特征的學(xué)習(xí)情境，從有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的視角出發(fā)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷“真學(xué)習(xí)”過(guò)程，按照學(xué)的邏輯來(lái)設(shè)計(jì)問(wèn)題，促進(jìn)認(rèn)知和思維的發(fā)展。

在物理規(guī)律教學(xué)中開展深度學(xué)習(xí)，不僅有利于教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，且更能增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、信息收集、思維加工、交流合作、應(yīng)用遷移的能力，從而提升物理學(xué)科素養(yǎng)。在物理規(guī)律教學(xué)中實(shí)施的深度學(xué)習(xí)還處于初級(jí)階段，如何有效地實(shí)施還需廣大教師不斷地實(shí)踐與探索。

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