基于“核心問題”的深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成

周諓 王成川

摘? 要：物理概念的形成過程，往往涉及或融合了“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”核心素養(yǎng)的內(nèi)容，設(shè)置“核心問題”能激活學(xué)生的思維和情感體驗，讓學(xué)生在真實(shí)（或模擬）的物理情境中感受物理規(guī)律，經(jīng)歷實(shí)驗操作的感觀體驗和邏輯推導(dǎo)的思維體驗，逐步生成物理概念、理解物理規(guī)律，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，從主動的、批判性的深度學(xué)習(xí)過程中提升自身的物理學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心問題;體驗;物理素養(yǎng);深度學(xué)習(xí)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）7-0077-4

新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出：“教師要善于引導(dǎo)學(xué)生從真實(shí)的情境中發(fā)現(xiàn)問題，有針對性地展開討論，提出解決問題的思路，使學(xué)生的認(rèn)識逐步得到發(fā)展。”基于核心問題的物理教學(xué)，是以“核心問題”為基點(diǎn)，激發(fā)并推進(jìn)學(xué)生活動，形成學(xué)生在活動體驗基礎(chǔ)上的“深度學(xué)習(xí)”，從而轉(zhuǎn)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。

“核心問題教學(xué)”應(yīng)根據(jù)一節(jié)課或一個單元教學(xué)的結(jié)果性目標(biāo)和體驗性目標(biāo)，結(jié)合教材內(nèi)容和物理客觀規(guī)律，選擇適應(yīng)學(xué)生身心活動和認(rèn)知能力的深度學(xué)習(xí)方式，以促進(jìn)學(xué)生深度體驗為中心任務(wù)，讓學(xué)生在學(xué)科知識與其應(yīng)用之間建立聯(lián)系，在未知情境中能夠進(jìn)行遷移，從而形成學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

本文以《磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量》教學(xué)設(shè)計為例，說明如何利用“核心問題”促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

1? ? “深度學(xué)習(xí)”與“核心問題”

“深度學(xué)習(xí)”是指“學(xué)生在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上能夠批判地學(xué)習(xí)新的思想和事實(shí)，把它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，在眾多思想與方法中進(jìn)行聯(lián)系，并能將已有的知識遷移到新的情境中去，作出決策并解決問題”。深度學(xué)習(xí)相對淺層學(xué)習(xí)而言是深層次學(xué)習(xí)，淺層學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者可以一次學(xué)會的，不需要反饋或糾錯，很少或沒有歧義的學(xué)習(xí)。而深度學(xué)習(xí)需要學(xué)生自己在真實(shí)的問題解決活動中通過真實(shí)的體驗而逐漸地自主建構(gòu)起來，課堂教學(xué)中的“問題化”和“情境化”拓展了學(xué)生深度學(xué)習(xí)的活動空間。

物理教學(xué)中的“核心問題”是基于物理知識而言的，物理概念、物理規(guī)律或物理實(shí)驗的學(xué)習(xí)都是圍繞某個“知識點(diǎn)”展開物理教學(xué)或科學(xué)探究。在學(xué)生的學(xué)習(xí)活動中，教師以一個教學(xué)活動中的“核心問題”激發(fā)學(xué)生自主活動，先由學(xué)生運(yùn)用已有的顯性知識和緘默知識獨(dú)立地或合作地解決“核心問題”，然后師生共同對問題解決的主觀過程進(jìn)行反思，并且表達(dá)、歸納提升活動中的體驗與感悟，進(jìn)而產(chǎn)生本節(jié)課應(yīng)該學(xué)習(xí)的新知識和新方法，將學(xué)生單純的接受性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮苄耘c體驗性相結(jié)合的學(xué)習(xí)，使教學(xué)的結(jié)果性和體驗性目標(biāo)都獲得更高的達(dá)成度。我們認(rèn)為，核心問題教學(xué)模式不同于以往學(xué)校大量采用的“接受-意義學(xué)習(xí)”，而是“發(fā)現(xiàn)-意義學(xué)習(xí)”，更看重學(xué)生自己在活動中的體驗，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，形成物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。其教學(xué)流程可簡述為（如圖1所示）：

2? ? 《磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量》教學(xué)實(shí)例

2.1? ? 教材的解讀及核心問題的確定

《磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量》一節(jié)為高中《物理》（教科版）“選修3-1”第三章《磁場》中的第3節(jié)。磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量是磁場中比較重要的兩個概念，教材這一部分的內(nèi)容安排為三個部分：

第一部分，利用定量探究安培力大小的實(shí)驗，類比電場強(qiáng)度的比值定義法引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。

第二部分，根據(jù)磁感線可以形象地描繪磁場，尋找定量描述其疏密程度的量，進(jìn)而生成磁通量的概念，并用磁通密度來描述磁場強(qiáng)弱。

第三部分，教材最后的學(xué)生活動設(shè)計為利用安培力測定磁感應(yīng)強(qiáng)度，是對概念的應(yīng)用和強(qiáng)化。

本節(jié)課的“核心問題”在于兩個概念的建構(gòu)，故教材最后的部分，利用安培力測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的學(xué)生活動，受課時限制就留待下一課時再來處理。

2.2? ? 學(xué)生分析及教學(xué)方法的選擇

學(xué)生在前一節(jié)《安培力》的學(xué)習(xí)中，通過演示實(shí)驗對與電流在磁場中所受安培力有關(guān)的因素有一定的體驗;在《電場》一節(jié)的學(xué)習(xí)中，對利用檢驗電荷所受電場力與電荷量的比值來定義電場強(qiáng)度有較為深刻的體驗;學(xué)生對利用磁感線來形象地描述磁場的方式比較熟悉。

本節(jié)上課班級是某中學(xué)的平行班，但其中部分學(xué)生思維比較活躍，能帶動其他學(xué)生聯(lián)系已學(xué)的物理概念進(jìn)行有意義的建構(gòu)，并能從分析實(shí)驗數(shù)據(jù)、從定量的角度提出描述磁場強(qiáng)弱的思路。因此，擬定“分析討論實(shí)驗數(shù)據(jù)”“觀察分析模具”“類比電場強(qiáng)度、電阻等物理量的比值定義法”為本節(jié)課的學(xué)生活動內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生采取獨(dú)立思考、分析討論、交流分享的方式學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容。

2.3? ? 教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

學(xué)生通過自主預(yù)習(xí)，能理解用“元電流”在磁場中受力的大小來定量描述磁場強(qiáng)弱，同樣也能從磁感線的疏密程度來描述磁場強(qiáng)弱的大小，從而理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。在課堂教學(xué)活動推進(jìn)過程中，教師如果充分讓學(xué)生體驗比值定義、類比和極限等思想方法，進(jìn)一步建構(gòu)物理概念之間的關(guān)聯(lián)，學(xué)生的“科學(xué)思維”素養(yǎng)會進(jìn)一步得到提升。本堂課的結(jié)果性目標(biāo)和體驗性目標(biāo)表述如下：

2.3.1? ? 結(jié)果性目標(biāo)

①能類比電場強(qiáng)度的定義，通過定量分析通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的實(shí)驗，建立磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念;

②能從磁感線是形象描述磁場的方法，聯(lián)系比值定義法得出磁通密度的概念;理解磁通量是描述磁場重要的物理量。

2.3.2? ? 體驗性目標(biāo)

①體驗“化曲為直”極限思想與建構(gòu)物理模型之間的關(guān)聯(lián);

②體驗比值法定義物理量和類比的思維方法與物理概念生成之間的關(guān)聯(lián)。

2.4? ? 教學(xué)活動設(shè)計

2.4.1? ? 提出問題環(huán)節(jié)

學(xué)生對電場和通電導(dǎo)線在磁場中的受力已經(jīng)比較熟悉，教師引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立回憶相關(guān)前認(rèn)知，并主動思考本堂課的核心問題：分析通電導(dǎo)線受力與磁感線模具，類比電場定量描述磁場強(qiáng)弱。

設(shè)計意圖：學(xué)生在核心問題引領(lǐng)下，明確課堂任務(wù)，進(jìn)入問題情境。

2.4.2? ? 解決問題環(huán)節(jié)

基于對教材和學(xué)情的分析，按核心問題教學(xué)模式推進(jìn)教學(xué)活動，選擇了兩個與結(jié)果性目標(biāo)相對應(yīng)的學(xué)生活動。

學(xué)生活動一：復(fù)習(xí)電場中電場強(qiáng)度的定義及其概念的形成過程，激活學(xué)生有關(guān)“從電場對放入其中的電荷有力的作用的基本性質(zhì)中，利用比值法定義出描述電場力的性質(zhì)的物理量”等相關(guān)元認(rèn)知。復(fù)習(xí)本章前一節(jié)有關(guān)通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的內(nèi)容，組織學(xué)生觀看關(guān)于通電導(dǎo)線在磁場中受力的實(shí)驗微視頻。選取通電導(dǎo)線在磁場中的受力為研究情境，在核心問題“定量”這個關(guān)鍵詞的引導(dǎo)下分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，并分析、交流實(shí)驗裝置與實(shí)驗操作步驟中的細(xì)節(jié)（如：所采用磁場的特點(diǎn)，導(dǎo)線與磁場方向、安培力方向的關(guān)系等），通過類比電場逐步建立物理模型，引導(dǎo)學(xué)生逐步明確定量描述磁場強(qiáng)弱的思路。

設(shè)計意圖：與電荷在電場中的受力有區(qū)別，選擇通電導(dǎo)線在磁場中的受力來研究磁場強(qiáng)弱，涉及勻強(qiáng)磁場、電流方向與磁場方向關(guān)系等細(xì)節(jié)，其概念的形成與電場既有類似又有區(qū)別，學(xué)生自主探究難度更大。所以，在從物理情境中抽象出物理模型的過程中，在學(xué)生解決問題的思維過程中應(yīng)做好引導(dǎo)性評價，對學(xué)生發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)性問題應(yīng)給予充分的肯定，并做好記錄。課堂上學(xué)生能比較熟練地運(yùn)用控制變量法分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，得出F與IL的比值是定值的結(jié)論，在肯定學(xué)生分析的基礎(chǔ)上，注意及時評價學(xué)生的表述規(guī)范與否。

學(xué)生活動二：通過展示模擬磁感線的自制教具，引導(dǎo)學(xué)生交流、討論定量描述磁感線疏密程度需要注意的細(xì)節(jié)。學(xué)生能在教師階梯性的問題引導(dǎo)下仔細(xì)觀察模型逐步修正定量描述的方式。

設(shè)計意圖：對這部分的內(nèi)容，學(xué)生能比較容易地從前認(rèn)知中提取出相關(guān)的內(nèi)容，但在顯性化的表述上不夠規(guī)范。課堂評價中及時肯定學(xué)生的思考，加深學(xué)生從具體情境中抽象并建立物理模型，逐步完善最終能定量表述的關(guān)聯(lián)體驗。加深學(xué)生對于物理概念生成與類比、極限、比值定義法等思想方法之間的關(guān)聯(lián)。

設(shè)計意圖：學(xué)生解決問題的過程中對從具體情境中抽象出概念以及與概念規(guī)范表述相關(guān)的元認(rèn)知已經(jīng)激活，并有比較深刻的體驗;但磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁通量的概念本身都比較難，學(xué)生很難達(dá)到規(guī)范的表述。故在師生共同反思提升的過程中，應(yīng)充分肯定學(xué)生解決問題中的細(xì)致觀察、獨(dú)立思考、質(zhì)疑求證，以鼓勵性的評價引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注概念規(guī)范表述中的細(xì)節(jié)，從而完成概念的建構(gòu)。

4.運(yùn)用反饋環(huán)節(jié)

運(yùn)用類比的方法，猜想電場線疏密的物理意義，雖然這部分的知識不在高中物理的學(xué)習(xí)范圍內(nèi)，但是這樣的運(yùn)用反饋能激勵學(xué)生運(yùn)用類比的思維方法進(jìn)行探索，加深方法與知識之間的關(guān)聯(lián)體驗。

設(shè)計意圖：學(xué)生經(jīng)歷了從兩個不同的角度建構(gòu)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的思維探究過程，對類比的方法體驗比較深入，能從類比磁場的角度思考電場線疏密與電場強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)。肯定學(xué)生的猜想并采用鼓勵性的語言，激發(fā)學(xué)生對類比這種思維方法的認(rèn)同，加強(qiáng)其對方法與新知識探究之間的關(guān)聯(lián)體驗。

3? ? ?教學(xué)反思

3.1? ?強(qiáng)化學(xué)生活動的設(shè)計，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的深度體驗

本節(jié)課的設(shè)計從兩個不同角度體現(xiàn)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)：

第一，通電導(dǎo)線在磁場中受力和用磁感線形象地描述磁場強(qiáng)弱，通過數(shù)據(jù)的分析、比較，定量地建立磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，通過學(xué)生的親自參與、反思與評價等深度學(xué)習(xí)過程，促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)的形成。

第二，在概念建立的過程中，學(xué)生體驗了從具體物理情境到抽象出物理模型的過程。根據(jù)定量條件逐步完善模型。通過規(guī)范表述完整概念的建立過程，加深學(xué)生理解物理概念生成與類比、極限、比值定義法等思想方法之間的關(guān)系，提高了學(xué)生的科學(xué)思維能力。

基于不同角度共同方法的體驗，學(xué)生對新概念的建構(gòu)有比較深刻的體驗。在運(yùn)用反饋中，對電場相應(yīng)部分的拓展雖然是教學(xué)內(nèi)容以外的，但學(xué)生都能自主運(yùn)用類比的方法進(jìn)行猜想。應(yīng)該說，基于在本課堂的思維體驗，學(xué)生能力獲得了提高，對知識與方法之間的關(guān)聯(lián)體驗得到了加深。

3.2? ? 通過學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成

本課在磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量兩個概念的教學(xué)活動中，關(guān)注學(xué)生對學(xué)科思想和方法的體驗式深度學(xué)習(xí)，提升了學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。從教學(xué)的知識內(nèi)容本身來講，涉及到“物理觀念”的關(guān)聯(lián)體驗（如場的觀念，物質(zhì)的觀念）。解決問題環(huán)節(jié)所設(shè)計的兩個活動體驗，促進(jìn)學(xué)生相關(guān)“科學(xué)思維”的發(fā)展（如類比的思維方法、比值法定義物理量、極限的思想用于化非勻強(qiáng)磁場為勻強(qiáng)磁場）。分析實(shí)驗數(shù)據(jù)的過程強(qiáng)化了“科學(xué)探究”（如控制變量法）方法的運(yùn)用。最后運(yùn)用反饋環(huán)節(jié)，返回電場中對電場線與電場強(qiáng)度、甚至是電場通量的猜想，在一定程度上提升了學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。

3.3? ? 反思本堂課的不足

在具體教學(xué)過程中對磁通量的概念處理不夠全面。在反思提升環(huán)節(jié)對磁通量是標(biāo)量、其正負(fù)所代表的物理意義提升不夠。課堂中教師單純強(qiáng)調(diào)磁感線的方向與平面的關(guān)系，并沒有深入地討論平面法線與磁場方向夾角與磁通量之間定量的關(guān)系，學(xué)生對磁通量概念中標(biāo)題正負(fù)的物理意義體驗不夠深入。

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（欄目編輯? ? 李富強(qiáng)）