李芳

【摘要】依據(jù)深度學(xué)習(xí)和物理學(xué)科核心素養(yǎng)理論，以蘇科版八年級(jí)物理“直線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，通過(guò)創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)，從物理學(xué)科核心素養(yǎng)四個(gè)方面：通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化加深概念理解、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)深度開(kāi)發(fā)思維、圖象分析深入理解觀念、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)延伸科學(xué)探究，精心設(shè)計(jì)研究直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)，不斷提高學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

【關(guān)鍵詞】深度學(xué)習(xí);核心素養(yǎng);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

深度學(xué)習(xí)是以理解為基礎(chǔ)的意義探究型學(xué)習(xí)活動(dòng)，由瑞典格特堡大學(xué)馬頓和薩爾喬于1976年提出[1].深度學(xué)習(xí)是對(duì)學(xué)習(xí)狀態(tài)的定性描述，包括思維水平、學(xué)習(xí)投入和認(rèn)知體驗(yàn).它強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)本質(zhì)的理解和對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的批判性運(yùn)用，追求有效的學(xué)習(xí)遷移和解決實(shí)際問(wèn)題[2].重點(diǎn)突出深入學(xué)習(xí)、延伸知識(shí)能力、提升學(xué)習(xí)能力等關(guān)鍵詞，是一種基于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的更高層次的思維活動(dòng).

物理學(xué)科是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用舉足輕重，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但可以提高學(xué)生的感知能力，還可以引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深層思考.現(xiàn)在的物理課堂經(jīng)常是教師滔滔不絕地講實(shí)驗(yàn)過(guò)程、操作步驟，學(xué)生聽(tīng)實(shí)驗(yàn)要領(lǐng)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生缺乏思考過(guò)程，可想而知實(shí)驗(yàn)就很難發(fā)揮出應(yīng)有的作用，本文嘗試以八年級(jí)物理教材中直線運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)為例，探索通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，構(gòu)建基于核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)課堂的實(shí)踐策略，一方面可以讓學(xué)生更好地理解直線運(yùn)動(dòng)，另一方面可以提升學(xué)生物理學(xué)科的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.

1 教學(xué)過(guò)程

1.1 基于技術(shù)融合，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，加深概念理解

實(shí)驗(yàn)1 觀察氣泡的運(yùn)動(dòng)

問(wèn)1 隨著玻璃管的倒置，氣泡會(huì)在里面做直線運(yùn)動(dòng)，氣泡運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)？

問(wèn)2 我們能不能將運(yùn)動(dòng)的過(guò)程運(yùn)用連續(xù)拍照的方式呈現(xiàn)出來(lái)呢？

問(wèn)3 通過(guò)頻閃照片可以看出氣泡在相等的時(shí)間里運(yùn)動(dòng)的路程有什么特點(diǎn)？

設(shè)計(jì)意圖 教材中直接給出了勻速直線運(yùn)動(dòng)的概念：速度不變的直線運(yùn)動(dòng)，看似簡(jiǎn)潔明了，但其實(shí)學(xué)生對(duì)速度不變沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)，高中的速度概念是一個(gè)矢量，既有大小，又有方向，但對(duì)初中的學(xué)生，要認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)有一定難度，因此運(yùn)用了一款手機(jī)軟件——?jiǎng)討B(tài)鏡頭拍攝氣泡運(yùn)動(dòng)過(guò)程，直觀顯示勻速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，也有利于學(xué)生加深對(duì)勻速概念的理解.

1.2 基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，深度開(kāi)發(fā)科學(xué)思維

實(shí)驗(yàn)2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究勻速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)

問(wèn)1 你覺(jué)得需要測(cè)出哪些物理量才能驗(yàn)證猜想？

問(wèn)2 怎么測(cè)速度？

問(wèn)3 測(cè)出路程和時(shí)間需要哪些測(cè)量工具？

問(wèn)4 要測(cè)氣泡運(yùn)動(dòng)的路程和時(shí)間，如何測(cè)量更方便？

教師在實(shí)驗(yàn)前引導(dǎo)學(xué)生分析討論，如何比較物體的運(yùn)動(dòng)快慢，采用哪些方法可以比較，如何測(cè)量這些物理量，為后面實(shí)驗(yàn)的展開(kāi)做好鋪墊工作.

1.2.1 表格設(shè)計(jì) 引發(fā)深度思考

設(shè)計(jì)意圖 教材中處理的方式是直接給出記錄的表格，學(xué)生初看有點(diǎn)不知所云，這個(gè)時(shí)候，教師的點(diǎn)撥顯得尤為重要，適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考，通過(guò)問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生一步步進(jìn)行表格設(shè)計(jì)，明白教材設(shè)計(jì)表格的意圖，在此過(guò)程中學(xué)生的思維能力得到了進(jìn)一步的提升.從最初的猜想物體的運(yùn)動(dòng)到如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，問(wèn)題層層遞進(jìn)，學(xué)生深入思考后提出比較快慢的兩種方法從而嘗試設(shè)計(jì)出表格，如表1和表2.

設(shè)計(jì)意圖 表格是一種清晰美觀，很容易理解的表達(dá)方式，可以集中體現(xiàn)數(shù)據(jù)的直觀方式，便于學(xué)生的理解，大大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和積極性.通過(guò)對(duì)比的表格設(shè)計(jì)，讓學(xué)生豁然開(kāi)朗，明白表格為什么要這么設(shè)計(jì)，在此過(guò)程中學(xué)生的思維得到深度開(kāi)發(fā).同時(shí)本實(shí)驗(yàn)中將實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了創(chuàng)新改進(jìn)，在玻璃管后面綁上尺，并且將玻璃管中的水加入紅墨水，可以更加清楚地觀察玻璃管中氣泡的運(yùn)動(dòng)，一方面可以保護(hù)玻璃管，二是便于比較氣泡運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).

1.2.2 計(jì)時(shí)小工具 減小時(shí)間誤差

改裝后的玻璃管標(biāo)上刻度線，引導(dǎo)學(xué)生思考如何測(cè)出第一第二兩個(gè)刻度線之間的時(shí)間.

問(wèn)1 怎么測(cè)量氣泡在相鄰兩條刻度線之間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間？請(qǐng)大家思考一下.

問(wèn)2 大家的時(shí)間相差還挺大，你們知道這是什么原因造成的嗎？

設(shè)計(jì)意圖 本節(jié)課測(cè)時(shí)間的常用方法是利用秒表，但是這種方法測(cè)量誤差較大，于是改用平板電腦里的計(jì)時(shí)器來(lái)完成時(shí)間的測(cè)量，既可以連續(xù)計(jì)時(shí)，又能方便讀數(shù)，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要有敏銳的觀察力，抓住適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，充分用好出現(xiàn)的誤差現(xiàn)象，進(jìn)行深層次的生成和分析，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，給予學(xué)生充分的思考時(shí)間，在師生交流的過(guò)程中，思維火花才會(huì)不斷碰撞，有利于學(xué)生思維的深度培養(yǎng)和全面性提升.

1.3 基于圖象分析 發(fā)現(xiàn)規(guī)律 深化概念的理解

問(wèn)1 數(shù)據(jù)有什么特點(diǎn)？

教師引導(dǎo)：氣泡在這段路程里沿著直線運(yùn)動(dòng)，并保持速度不變，物理學(xué)上把這樣的運(yùn)動(dòng)稱為勻速直線運(yùn)動(dòng).描圖象，總結(jié)路程——時(shí)間特點(diǎn)、速度——時(shí)間特點(diǎn)，學(xué)生根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，在平板上描出路程與時(shí)間圖象，總結(jié)特點(diǎn).

問(wèn)2 結(jié)合大家測(cè)出和分析的數(shù)據(jù)，勻速直線運(yùn)動(dòng)具有：

接下來(lái)指出除了表格，圖象是另一種處理的方法，讓學(xué)生根據(jù)表格數(shù)據(jù)在平板上描出路程與時(shí)間的圖象.

問(wèn)3 對(duì)比大家的圖象，你們發(fā)現(xiàn)描出的曲線有什么特點(diǎn)？

引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)路程——時(shí)間圖象經(jīng)過(guò)一個(gè)特殊點(diǎn)——原點(diǎn)，指出在數(shù)學(xué)上這兩個(gè)量成正比，也就是氣泡在做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)路程和時(shí)間近似成正比關(guān)系.

問(wèn)4 勻速直線運(yùn)動(dòng)具有速度不變的特點(diǎn)，那么速度與時(shí)間的圖象是怎樣的呢？是不是跟路程與時(shí)間的圖象一樣呢？那應(yīng)該怎么畫(huà)？在伴學(xué)單上大致描出速度與時(shí)間的圖象.

師生共同總結(jié)速度與時(shí)間的圖象是一條平行于時(shí)間軸的直線，隨著時(shí)間的推移，速度一直不變，速度與時(shí)間無(wú)關(guān).

設(shè)計(jì)意圖表格是處理數(shù)據(jù)時(shí)常用的一種方法，而圖象是另一種有效的處理方法，這是物理探究性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中常用的兩種方法，表格是清晰、集中體現(xiàn)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，而圖象則能使人一目了然，直觀地反映出各個(gè)物理量之間的內(nèi)在關(guān)系.因此，在物理學(xué)習(xí)中運(yùn)用圖象可以使抽象化為形象，把復(fù)雜轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單，在教學(xué)中有效合理地運(yùn)用圖象，可以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)形相結(jié)合分析物理問(wèn)題的能力，借助圖象能更好地解釋相關(guān)觀念，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)[3].

學(xué)生覺(jué)得勻速運(yùn)動(dòng)很容易實(shí)現(xiàn)，但事實(shí)上要做到勻速很難，生活中的勻速直線運(yùn)動(dòng)更是屈指可數(shù)，生活中的可以看作勻速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)例都是近似處理，學(xué)生逐漸知曉，勻速直線運(yùn)動(dòng)只是物理學(xué)中的一種理想化模型，如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和理解，需要在學(xué)生研究完氣泡后，及時(shí)畫(huà)出圖象，在分析圖象的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)的概念會(huì)慢慢加深.這節(jié)課利用尚學(xué)平臺(tái)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)生成圖象，便于總結(jié)規(guī)律，突破難點(diǎn)重點(diǎn)，在伴學(xué)單上完善圖象，加深學(xué)生對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的印象.

1.4 基于技術(shù)融合，優(yōu)化數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)3 數(shù)字傳感器測(cè)量并展示自由落體小球的速度

教師引導(dǎo)：物體自由下落是個(gè)變速運(yùn)動(dòng)，你能直接看出這個(gè)球下落過(guò)程中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)嗎？用眼睛很難看出其特點(diǎn)，用咱們剛才的秒表也很難測(cè)出時(shí)間，我們用高科技呈現(xiàn)一下（如圖1）

光電門測(cè)出的時(shí)間和計(jì)算的速度

設(shè)計(jì)意圖學(xué)生對(duì)變速運(yùn)動(dòng)并不陌生，頭腦中已有一定的感性認(rèn)識(shí)，但如何引導(dǎo)他們得出規(guī)范、科學(xué)的認(rèn)識(shí)，為此我從熟悉的“自由落體運(yùn)動(dòng)”著手，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)——數(shù)字傳感器測(cè)出并展示速度的變化，將高科技融入課堂，直觀顯示速度的變化，形成正確深入的直線運(yùn)動(dòng)觀念，與勻速直線運(yùn)動(dòng)加以區(qū)分，從另一個(gè)角度進(jìn)行深度理解，從而達(dá)到深度學(xué)習(xí)科學(xué)觀念的目的.

1.5 應(yīng)用創(chuàng)造提升責(zé)任態(tài)度，實(shí)現(xiàn)高級(jí)思維的進(jìn)階

（1）視頻展示：劉翔110米跨欄

問(wèn)1 劉翔此次跨欄的平均速度多大？

剛才劉翔是在做連續(xù)的運(yùn)動(dòng)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)中間有短暫停留的變速運(yùn)動(dòng)，比如龜兔賽跑，兔子睡了一覺(jué)，那兔子的平均速度又該怎么算？這次比賽中誰(shuí)的平均速度大？

（2）龜兔賽跑比賽

問(wèn)2 烏龜和兔子此次平均速度哪個(gè)大？（獨(dú)立思考，利用交互平臺(tái)回答問(wèn)題）

設(shè)計(jì)思路 關(guān)于平均速度，借用多媒體教學(xué)來(lái)加深學(xué)生的印象，在劉翔跨欄中感受運(yùn)動(dòng)的魅力，從而激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，使學(xué)生在一種積極主動(dòng)的心理狀態(tài)下接受知識(shí)、促使他們對(duì)自然更加的向往，又可以初步認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)在社會(huì)、生產(chǎn)中的重要應(yīng)用，民族自豪感油然而生，最后用同學(xué)們熟悉的“龜兔賽跑”示例對(duì)比應(yīng)用這一概念，使用交互平臺(tái)，及時(shí)反饋學(xué)生的掌握程度.在輕松、愉快的教學(xué)中共同進(jìn)步.

2 教學(xué)反思

2.1 遵循認(rèn)知規(guī)律，從教材到教學(xué)的整合

（1）運(yùn)用動(dòng)態(tài)鏡頭拍攝氣泡運(yùn)動(dòng)，頻閃照片呈現(xiàn)，動(dòng)態(tài)過(guò)程靜態(tài)展示，直觀顯示勻速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，突破傳統(tǒng)灌輸式教學(xué).

（2）計(jì)時(shí)器等小工具，連續(xù)計(jì)時(shí)，方便讀數(shù).

（3）利用尚學(xué)平臺(tái)輸入數(shù)據(jù)生成圖象，數(shù)據(jù)共享，及時(shí)上傳，便于總結(jié)規(guī)律，突破重難點(diǎn).

（4）通過(guò)數(shù)字傳感器展示變速運(yùn)動(dòng)速度變化，高科技融入課堂，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.

（5）通過(guò)交互平臺(tái)的使用，可以及時(shí)反饋學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況，有效對(duì)學(xué)生進(jìn)行對(duì)比與分析、反饋教學(xué)效果.

2.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生思維價(jià)值的體現(xiàn)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師的引導(dǎo)作用非常重要，在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)有新的認(rèn)識(shí)，通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)手段，改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生更容易理解.同時(shí)也有利于學(xué)生收集信息、處理信息、提取信息的能力的提升，理清教學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)在邏輯關(guān)系，知識(shí)的內(nèi)在邏輯順序，這些都離不開(kāi)教師的指導(dǎo).學(xué)生的深層思考能力和學(xué)習(xí)能力也會(huì)隨著實(shí)驗(yàn)的分析和深入探究過(guò)程不斷得到提升，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維提高的進(jìn)階.

3 結(jié)語(yǔ)

深度學(xué)習(xí)是一種有效的學(xué)習(xí)策略，在物理教學(xué)中，能充分發(fā)展學(xué)生的思維能力，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)努力讓學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，高度重視數(shù)據(jù)處理的科學(xué)性，將定性研究與定量研究相結(jié)合，立足學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展，為終生學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，落實(shí)立德樹(shù)人的真正目的.

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉月霞，郭華.深度學(xué)習(xí)：走向核心素養(yǎng)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2018.

[2] 劉兵.基于核心素養(yǎng)理念下的學(xué)生實(shí)驗(yàn)深度學(xué)習(xí)——以蘇科版8年級(jí)物理“直線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例[J].物理教師2021，45-48.

[3] 陳廣萍，尹海峰.物理圖象在物理教學(xué)中的功能研究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017，46（18）：34-35.