摘 要：以“牛頓運動定律的應用：板塊模型”為例，在物理學科核心素養(yǎng)背景下，以深度學習理論為依托，問題鏈為引導，實施高三一輪復習的高效教學策略.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);深度學習;牛頓運動定律;板塊模型;高效課堂

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）09-0037-04

基金項目：深圳市“學科素養(yǎng)背景下，促進物理深度學習的問題驅(qū)動教學研究”（項目編號：ybfz18094）.

作者簡介：褚祝文（1974-），男，湖南株洲人，本科，中學高級教師，研究方向：中學物理學科教學.

1 高三復習課教學引入深度學習的意義

2021年高考又有八省即將實行新的高考方案，新的一輪課改拉開了序幕，教師需要思考新高考方案下高三復習課怎么教？深度學習理論為我們提供了指導：（1）該理論強調(diào)培養(yǎng)學生理解和學會物理觀念的習慣;（2）強調(diào)對不同物理模型、物理三大規(guī)律的理解以及物理知識和方法遷移和應用;（3）強調(diào)持之以恒，培養(yǎng)學生的批判性思維和復雜問題的解決能力，培養(yǎng)學生應用物理知識和方法探究未知世界的能力，促進學生發(fā)展高階思維.這是我們教育改革的關(guān)鍵所在——提升學生核心素養(yǎng)和學科核心素養(yǎng).現(xiàn)代教育家葉圣陶更是在早期就提出了“不教之教”的觀點，“不教之教”在物理課堂的實施可以理解為：一是讓學生做演員，不做觀眾，激發(fā)他們主動地觀察和分析物理現(xiàn)象;二是教師的點撥在學生所學的深處、難處和轉(zhuǎn)折處，恰當?shù)亟o予引導并啟發(fā)各知識點的關(guān)聯(lián);三“不教之教”的核心是培養(yǎng)學生的能力和智慧，不是教知識，而是“轉(zhuǎn)識成慧”，培養(yǎng)學生應用物理知識和方法探究未知世界的能力.這一理論與當下的深度學習理論相吻合，兩者觀點的本質(zhì)都是循序漸進，春風化雨.啟發(fā)學生自主認識、分析以及解決問題，更能促進深度學習和終身學習的能力.筆者將深度學習理論應用于新高考方案下的高三復習課，其教學模型為：辨析—關(guān)聯(lián)—深化模型，如圖1所示.該模型直觀、易懂，形象地展示了深度學習理論在課堂實踐的操作性和邏輯性.

2 深度學習理論指導下的教學設(shè)計

對于課堂教學，美國哈佛大學有一個絕妙的隱喻：“到哈佛學習，就像是很快幫助我找到了高速公路的入口處，可以形象地理解為學生的學習就像汽車在不同公路上行駛，但只有‘學習的汽車在高速公路上才會走得順暢，也才會很快到達目的地——高效課堂”.這一隱喻揭示了教學的核心問題，這就是我們需要追求的高效課堂.

復習課，特別是“高三物理習題課和試卷講評課難上”是許多物理教師的共同感受.習題課，學生沒有新授課的新鮮感，常常是教師審題，引導學生解答，沒有深挖命題意圖和拓展，這樣一來，往往是教師教得辛苦，學生學得辛苦，復習效率低下且耗時較多.怎樣才能打造高效課堂，筆者在教學實踐中進行了多年的思考與探索，下面以“牛頓運動定律的應用：板塊模型”高三復習專題為例，以物理深度學習理論為依托，學科的問題為載體，設(shè)計“經(jīng)典的問題、有思維坡度的問題、有內(nèi)在邏輯的問題、一題多解問題、多題歸一”等促進思維發(fā)展的問題來貫穿并優(yōu)化高三復習課堂，體現(xiàn)了深度學習的“辨析—關(guān)聯(lián)—深化”的最佳學習路徑，大大提高了高三復習的課堂效率.

2.1 高效的一輪復習課“明”于“辨析”

高三學生進行模擬測試時常出現(xiàn)學生解答多選題時，混淆了正確答案，概括起來就是：“一看就會，一聽就懂，一做就錯”.教師在高三復習課教學過程中大多抱有應試為目的，只是機械地訓練，將知識簡單地進行表層處理，缺乏必要的廣度和深度，導致這部分同學對高中物理許多模型相似、本質(zhì)相異的知識點模糊不清;對這些相似的概念、定律、原理、方法辨析不透徹，理解不到位，形成思維定勢，造成多次出錯，糾錯困難.那么，在復習教學中如何突破這些易混點、易錯點？深度學習理論認為：深度學習是從所學內(nèi)容的疑問處、難學處開始，教師在高三復習中因材施教，思考學生所學內(nèi)容的疑問和難處，在學習的“痛點”設(shè)計關(guān)鍵性問題引發(fā)學生深層次的思考，激發(fā)學生探究性學習的內(nèi)動力，將學生由“觀眾”角色轉(zhuǎn)變?yōu)椤把輪T”角色，從而實現(xiàn)物理學習的深度參與和深度探究.

例題1 如圖2所示，一本書A放在另一本書B上，書B放在光滑水平面上，已知A、B的質(zhì)量分別為mA=0.2kg、mB=0.4kg，A、B間動摩擦因數(shù)為μ=0.6（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）.

（1）要使A、B發(fā)生相對滑動，作用在B上的水平拉力F最小值為多少？

（2）若F作用在A上，要使A、B發(fā)生相對滑動，水平拉力F最小值為多少？

筆者隨堂聽一位老師上“板塊模型”的課，講“板塊模型”臨界問題時他按上述的思路講解，沒有放手讓同學一起討論和探究，讓學生孤立記憶和非批判性被動接受知識的淺層學習，下課后，一群同學圍繞授課老師追問為什么要求aA=μg=6m/s2，滑動條件為什么要求aB>aA？課堂效率低.

筆者以深度學習理論為依托，設(shè)計認知復雜性層次不同的問題鏈，尤其要重視那些需要認知層次更高的分析、綜合、評價等思維活動的問題，設(shè)計一些容易把學生一步一步地帶入物理情境的例題和問題，讓學生真正動手探究，引導深化學生的物理思維，取得了比較好的教學效果，教學設(shè)計如下.

問題1：如果F比較小，A、B做什么運動，A的合外力由哪個力提供，并要求同學用自己課桌上的書演示一下？

設(shè)計意圖：讓學生探究F比較小時，一起做勻加速運動，讓同學們分析A受到的合外力是B給他的靜摩擦力.同學們演示體驗用比較小的力拉動疊放在一起的兩本書在課桌上一起做勻加速運動的情景.

問題2：如果力F增加，A、B的加速度如何變化，A、B最大加速度，并要求同學用自己課桌上的書演示一下？

設(shè)計意圖：讓同學們一起探究力F增加，A、B的加速度都增大，但A的加速度增大到某一值之后不再增加了，B的加速度繼續(xù)增加.同學們演示和體驗用很大的力拉動疊放在一起兩本書在課桌運動的情況，隨著拉力增大到某一值時，兩本書會發(fā)生相對滑動，一起討論物理原理，并推導書A的最大加速度.

由牛頓第二定律得mAg=mAaA，A的最大加速度為aA=μg=6m/s2.

問題3：A、B剛好相對滑動的條件是什么？

設(shè)計意圖：讓同學們探究和思考A、B剛好相對滑動的條件是aB>aA.培養(yǎng)同學們怎樣抓關(guān)鍵點.培養(yǎng)綜合分析能力.讓同學們推導力F的條件：對于B，由牛頓第二定律得F-μmAg=mBaB，解得F>3.6N.同時展示學生的錯誤解答：F-μmAg=（mA+mB）aB.讓同學們指出錯誤的原因.同學們回答是：這種解法是用整體法.用整體法解決問題，摩擦力是內(nèi)力.正確表達式為F=（mA+mB）aB ，有效地揭示了所學內(nèi)容的本質(zhì).

問題4：為什么要求A、B之間的相對滑動拉力F最??？

設(shè)計意圖：引導同學們領(lǐng)悟和反思，分析板塊模型關(guān)鍵點是板塊模型之間的“動”和“靜”摩擦力的判定.若是滑動摩擦力，可以用f=μFN，靜摩擦力則公式f=μFN不能用，只能用牛頓第二定律或其它規(guī)律來求解，這樣培養(yǎng)學生的“辨析”能力.放手讓學生用同樣方法得出來，效果比較好.

楊振寧說過“讓學生站在問題開始的地方，面對原始的問題”，通過辨析一些原始問題設(shè)計把學生一步一步地帶入物理情境，讓學生自主探究，深化學生的物理思維.再經(jīng)過進一步的反復、強化和反思，使同學對物理觀念有清晰的理解.還可以把學習設(shè)置到有意義的真實情境中，讓同學面對復雜、陌生的問題情境，對問題產(chǎn)生感性認識，讓同學感受到生活中的物理之美.引發(fā)同學們學習物理的興趣，真正做到對于物理問題的“辨析”.

2.2 高效的一輪復習課“通”于“關(guān)聯(lián)”

深度學習理論強調(diào)信息的有機整合，意味著對知識的構(gòu)建和反思，構(gòu)建反思是指學習者在舊經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上主動地進行分析、調(diào)整、評價，建構(gòu)新的經(jīng)驗體系，在不斷的反思中溫故知新.學生的知識結(jié)構(gòu)處于“多元知識結(jié)構(gòu)水平”，知識結(jié)構(gòu)孤立，整體性差，還達不到各版塊之間的前后融會貫通，這將導致物理問題解決能力和知識遷移能力的低下，很難提升學生解決復雜實際問題的能力.筆者針對這一問題設(shè)計如下教學環(huán)節(jié).

例題2 如圖3所示，有一長為L=1.4m的木板靜止在光滑的水平面上，木板質(zhì)量為M=4kg.木板右端放一體積和形狀可忽略不計的小滑塊，質(zhì)量為m=1kg.小滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g=10m/s2）.

（1）現(xiàn)對M施加一個恒力F作用，為使得m能從M上面滑落下來，求F至少為多大？

（2）不改變其它條件，對M施加一個恒力F為18N，欲抽出木板，則F至少要作用多長時間？

解析：對于第（1）問，讓學生體驗學以致用，有獲得感，同學回答非常好，同學的正確解答是：對于m有μmg=ma1.

小滑塊加速度a1=μg=4m/s2.

對木板，由牛頓第二定律得F-μmg=Ma2.

若小滑塊從木板上面滑下，則要求a2>a1，解得F>20N.

第（2）問的分析：展示大部分同學錯誤解答是：恒力F=28N>20N，小滑塊m、木板M相對運動.對木板，由牛頓第二定律得

問題1：是否有水平恒力作用更短時間符合條件呢？

設(shè)計意圖：讓同學們形成認知沖突，放手讓同學們思考和討論.

同學們回答：水平恒力作用短時符合要求.

問題2：力作用時間比t=355s短，分析m、M整個過程可能做什么運動？

設(shè)計意圖：讓學生暴露認知缺陷，設(shè)計螺旋上升的問題鏈，可以為同學搭建一個學習臺階，促使他們拾級而上，解決問題.同學們回答有兩種可能：第一種可能是：m有可能一直做勻加速運動，M也做勻加速運動，最后m從M滑離;第二種可能是：m先做勻加速運動，力F撤去時，木板速度大于滑塊，m繼續(xù)勻加速共速后做勻速運動.M先做勻加速運動，力F撤銷后，做勻減速運動，共速后一起做勻速運動.讓同學思考得出自己正確的解答.

問題3：第（2）問還有其他解題方法嗎？

設(shè)計意圖：設(shè)計一題多解，培養(yǎng)學生發(fā)散思維，為學生創(chuàng)造提問、質(zhì)疑的機會，同時培養(yǎng)學生數(shù)學思維在物理問題中的應用能力，實現(xiàn) “教是為了不教”的教學理念.

同學思考提出用v-t圖像解（如圖4），正確的解答如下：

設(shè)力F最短作用時間為t秒，當木塊與長木板共速時，恰好沒有滑離.

在高三一輪復習中，巧設(shè)問題，暴露同學們認知上的缺陷，將學生學習水平提升到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平和抽象擴展水平，增強學生舉一反三和解決復雜問題能力和信心.

2.3 高效的一輪復習課“精”于“深化”

“深化”就是深度學習理論下掌握學科核心知識，培養(yǎng)學生的批判性思維和復雜問題的解決能力，也可以理解為不同層次的學生都有大幅度提升，由量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變，可以用一句話形象描述：學生自己手握“方向盤”迅速找到“高速入口”，從而達到高效課堂，在“高速行駛的課堂”路上高速行駛.

例題3 如圖5所示，長為L的木板A靜止在光滑水平面上， 物塊B從A左端的上表面以水平速度v0=6m/s滑入，已知A的質(zhì)量為M=2kg，B的質(zhì)量為m=1kg，A、B之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2，重力加速度 g=10m/s2.

問題1：請同學們分析A、B可能做什么運動？

設(shè)計意圖： L的長度具體值沒有給出，若要創(chuàng)設(shè)一題多解，創(chuàng)設(shè)多樣性的、思辨性和批判性的學習情境，放手讓學生探究，很容易引起學生學習的共鳴，激發(fā)學生的學習欲望，也突出了質(zhì)疑與批判能力的培養(yǎng).同學們回答是：若L≤6m，A一直做勻加速，B一直做勻減速運動，直到最后B從A滑出;若L>6m，A先做勻加速，與B共速后做勻速運動，B先做勻減速運動，與A共速后一起做勻速運動.

問題2：如果木板A與地面動摩擦因數(shù)為μ1，L足夠長其他條件不變，請同學們分析A、B可能做什么運動？

問題3：如果木板A與地面動摩擦因數(shù)為μ1，L足夠長，vB=0，vA=6m/s，其他條件不變，請分析A、B可能做什么運動？

設(shè)計意圖：深度學習理論強調(diào)問題解決與學習的遷移應用，設(shè)計一題多變，讓學生思維從多維度視角遷移和拓展，讓學生在面對新的問題情境時，善于梳理和把握新舊知識之間的聯(lián)系，將已有的知識遷移和應用于新問題的解決過程之中， 并形成對知識的進一步理解，建構(gòu)新的知識架構(gòu)，促進思維的發(fā)展.

對問題2，同學們的回答是：若μ1>115時，B一直做勻減速運動直到停止，A靜止不動.若μ1<115時，B先做勻減速運動，A先做勻加速運動，共速后一起做勻減速運動.

對問題3，同學們的回答是：若μ1≤0.2時，B先做勻加速運動，A先做勻減速運動，共速后一起做勻減速運動.若μ1>0.2時，B先做勻加速運動，A先做勻減速運動，共速后B繼續(xù)做勻減速，A也繼續(xù)做勻減速運動，A的加速度比B的加速度大.最終A比B先停止運動.

3 結(jié)束語

本文以“牛頓運動定律的應用：板塊模型”為例，深度學習理論為依托，問題鏈為引導，實施高三一輪復習的高效教學策略.教師在學生所學內(nèi)容的深處、難處和轉(zhuǎn)折等處設(shè)計問題讓學生思考和探究，引導學生主動學習和學會學習，培養(yǎng)學生的質(zhì)疑和創(chuàng)新意識，養(yǎng)成質(zhì)疑和創(chuàng)新的習慣，提升質(zhì)疑和創(chuàng)新的能力.以學科問題為載體促進深度學習的教學是以創(chuàng)新方式給學生傳授豐富的核心學習內(nèi)容，高三課堂中真正讓學生跟著動起來，充分調(diào)動學生學習的積極性，引導他們有效學習并將其所學付諸應用，能更好地聚焦核心知識，更好地培養(yǎng)物理學科素養(yǎng).

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（收稿日期：2021-03-03）