摘 要：指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)是當(dāng)前深化課程改革、落實(shí)核心素養(yǎng)理念的需要，也是當(dāng)前落實(shí)核心素養(yǎng)理念的有效教學(xué)方式.在深度學(xué)習(xí)背景下的物理單元復(fù)習(xí)課中，通過(guò)思維導(dǎo)圖技術(shù)，提高學(xué)生的單元知識(shí)再加工能力和建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系的能力；通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生從問(wèn)題情境中抽象出物理問(wèn)題、概念和規(guī)律等，提高學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和科學(xué)思維能力；通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)同類問(wèn)題本質(zhì)屬性的提煉，提高學(xué)生的建模能力和運(yùn)用模型解決問(wèn)題的能力.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；深度學(xué)習(xí)；圓周運(yùn)動(dòng)；思維導(dǎo)圖；建構(gòu)模型

作者簡(jiǎn)介：方紅德（1965-），男，廣東佛山人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：課堂教學(xué)有效性的評(píng)價(jià)、信息技術(shù)與物理學(xué)科融合.物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力.學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分.物理核心素養(yǎng)主要包括：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.物理核心素養(yǎng)的四個(gè)方面是相互聯(lián)系、共同發(fā)展的.[1]

那么，怎樣才能在物理教學(xué)中使核心素養(yǎng)的教育理念得到更好的落實(shí)呢？筆者認(rèn)為“深度學(xué)習(xí)”是落實(shí)物理核心素養(yǎng)行之有效的方式.

“深度學(xué)習(xí)”是指在理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者批判性地學(xué)習(xí)新的思想和新的知識(shí)，將它們與原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相融合，將眾多思想相互關(guān)聯(lián)，并將已有的知識(shí)遷移到新的情境中作出決策和解決問(wèn)題的學(xué)習(xí).[2] 由此可見(jiàn)，深度學(xué)習(xí)是相對(duì)于那些表層記憶和機(jī)械式訓(xùn)練的淺層學(xué)習(xí)而言的，深度學(xué)習(xí)不是加深學(xué)習(xí)難度，而是強(qiáng)調(diào)批判的理解、內(nèi)容的整合、知識(shí)的建構(gòu)、問(wèn)題的解決、能力的提高和思維的發(fā)展.

根據(jù)單元復(fù)習(xí)課具有培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化、提高學(xué)生理解能力和整合能力、拓展學(xué)生應(yīng)用能力和思維品質(zhì)的功能，結(jié)合物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求和深度學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，筆者在“圓周運(yùn)動(dòng)”單元復(fù)習(xí)課中，通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生使用思維導(dǎo)圖自主建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的方式，鼓勵(lì)學(xué)生深度參與知識(shí)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)和思維網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)的過(guò)程；通過(guò)以問(wèn)題情境為背景、引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題的方式，培養(yǎng)學(xué)生思維的深度和廣度；通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生從同類問(wèn)題中歸納出共性特征的方式，提高學(xué)生建構(gòu)物理模型的能力.

1 利用思維導(dǎo)圖培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的能力

思維導(dǎo)圖也叫心智圖，它應(yīng)用了人們對(duì)圖像的感知最為直觀的特點(diǎn)，用圖文并重的技巧，將不同級(jí)別主題之間的相互關(guān)系用圖畫表現(xiàn)出來(lái)，將主題關(guān)鍵詞和圖像顏色結(jié)合起來(lái)，形成穩(wěn)固記憶鏈接，是一種放射性思維形象化的方式.實(shí)踐表明，思維導(dǎo)圖能夠幫助學(xué)生將學(xué)習(xí)過(guò)程中接觸的抽象思維過(guò)程簡(jiǎn)化為規(guī)律性強(qiáng)、容易記憶的思維工具[3] .在最近幾年的單元復(fù)習(xí)課中，筆者通過(guò)運(yùn)用思維導(dǎo)圖的方式培養(yǎng)學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的能力和培養(yǎng)學(xué)生的思維整合能力都收到了良好的效果.具體操作方法是：在每次單元復(fù)習(xí)課之前，先以作業(yè)的形式布置給學(xué)生，要求學(xué)生根據(jù)自己對(duì)本章內(nèi)容的理解，將本章內(nèi)容形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)思維導(dǎo)圖的方式呈現(xiàn)出來(lái).學(xué)生接受任務(wù)之后，先是獨(dú)立運(yùn)用思維導(dǎo)圖建構(gòu)自己的單元知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，然后通過(guò)小組Q群發(fā)送給小組長(zhǎng)，由小組長(zhǎng)集組員思維導(dǎo)圖的優(yōu)點(diǎn)，整合成一張本組的思維導(dǎo)圖，作為本小組的代表作品發(fā)到班內(nèi)物理Q群中，供各同學(xué)和小組交流和評(píng)價(jià)，同時(shí)由物理科代表集中各組思維導(dǎo)圖的優(yōu)點(diǎn)，整合成一張思維導(dǎo)圖，再發(fā)回班Q群中.課堂復(fù)習(xí)時(shí)，筆者展示科代表整合的思維導(dǎo)圖，由全體同學(xué)評(píng)價(jià)它的優(yōu)點(diǎn)和不足，提出完善作品的建議，再由物理科代表根據(jù)同學(xué)們的建議完善思維導(dǎo)圖，作為全班統(tǒng)一使用的思維導(dǎo)圖，最后打印張貼在教室內(nèi)，供全班同學(xué)學(xué)習(xí)之用.

2 利用生活情境培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題的能力

從生活走向物理，培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題意識(shí)、物理意識(shí)、物理觀念和物理思維是物理核心素養(yǎng)的內(nèi)容之一，但在應(yīng)試教育的大背景下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的解題訓(xùn)練，學(xué)生解題意識(shí)和解題能力相對(duì)比較強(qiáng)，而學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和提出問(wèn)題的能力相對(duì)較弱，這對(duì)學(xué)生今后的自主發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展都是很不利的.著名物理學(xué)家愛(ài)因斯坦指出：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要，因?yàn)榻鉀Q問(wèn)題也許僅僅是一個(gè)教學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已.而提出新的問(wèn)題新的可能性，從新的角度去看舊的問(wèn)題，都需要有創(chuàng)造性的想像力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步.”由此可見(jiàn)，培養(yǎng)和提高學(xué)生提出問(wèn)題的能力，對(duì)學(xué)生思維發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是有很大的促進(jìn)作用的.

相對(duì)于新授課，單元復(fù)習(xí)課在培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題意識(shí)和提出問(wèn)題能力方面具有更大的靈活性.本節(jié)復(fù)習(xí)課，筆者重在引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生從生活的原始情境中發(fā)現(xiàn)物理問(wèn)題，并從問(wèn)題中抽象出相關(guān)的物理概念、規(guī)律和原理.

2.1 根據(jù)生活情境設(shè)計(jì)問(wèn)題和解決問(wèn)題

學(xué)生都有在飯店用餐的經(jīng)歷，圖1是飯店里一個(gè)中間帶轉(zhuǎn)盤的餐桌，服務(wù)員將碗放在轉(zhuǎn)盤上，客人只要轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，就可以吃到自己想吃的菜.筆者以學(xué)生這個(gè)熟悉的生活情境為原始材料，引導(dǎo)學(xué)生從中提出與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題，并要求課后思考解答這些問(wèn)題的方法.

問(wèn)題一：如圖2所示，將物體A放到轉(zhuǎn)盤上，它離轉(zhuǎn)軸距離為R，讓它與轉(zhuǎn)盤一起繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)你根據(jù)題設(shè)條件提出若干問(wèn)題.

問(wèn)題提出之后，學(xué)生可獨(dú)立思考，也可以進(jìn)行討論和交流，很快就有學(xué)生提出有關(guān)問(wèn)題，其他的同學(xué)又接著補(bǔ)充問(wèn)題，直至同學(xué)們沒(méi)有補(bǔ)充為止，根據(jù)學(xué)生提出的問(wèn)題，筆者把他們的問(wèn)題歸納為下列六個(gè)小問(wèn)題：

（1）是什么力提供了物體A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力？

（2）物體A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度分別是多大？

（3）要保持物體A與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止，轉(zhuǎn)盤最大角速度ω不能超過(guò)多少？

（4）當(dāng)轉(zhuǎn)盤大于最大角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體A將如何做離心運(yùn)動(dòng)？

（5）當(dāng)轉(zhuǎn)盤大于最大角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體A一定要離開(kāi)桌面嗎？

（6）當(dāng)物體A做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的向心力和向心加速度還指向圓心嗎？

2.2 將問(wèn)題由單體引向多體，培養(yǎng)學(xué)生思維的廣度endprint

在上述學(xué)生提出問(wèn)題的基礎(chǔ)上，為了培養(yǎng)學(xué)生思維的廣度，筆者又改變題干條件，將問(wèn)題由單體引向多體，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)新的條件繼續(xù)提出新的問(wèn)題.

問(wèn)題二：如圖3所示，在離轉(zhuǎn)軸距離為2R的位置再放置一個(gè)與物體A同樣的物體B，請(qǐng)你根據(jù)題設(shè)條件，又能提出哪些問(wèn)題？

與上一問(wèn)題一樣，在學(xué)生思考、討論和匯報(bào)的基礎(chǔ)上，筆者將學(xué)生提出的問(wèn)題歸納為如下四個(gè)問(wèn)題：

（1）當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要使兩物塊都不發(fā)生相對(duì)于盤面的滑動(dòng)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度不能超過(guò)多少？

（2）當(dāng)角速度逐漸增大時(shí)，物體A和物體B哪個(gè)先發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)？

（3）要使兩物塊都相對(duì)盤面發(fā)生滑動(dòng)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度至少要多大？

（4）當(dāng)物體B剛發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體A和物體B的向心力分別是多少？

2.3 將問(wèn)題由多體向組合體引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生思維的深度

在第二個(gè)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，為了培養(yǎng)學(xué)生思維的深度，筆者再次改變題干條件，將問(wèn)題由多體變成組合體，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)新的條件，繼續(xù)提出新的問(wèn)題.

問(wèn)題三：如圖4所示，其它條件不變，用細(xì)線將A和B連接起來(lái)，且細(xì)線剛好處于伸直狀態(tài)，請(qǐng)你根據(jù)題設(shè)條件，還能提出哪些問(wèn)題？

同樣是在提出問(wèn)題和互相補(bǔ)充的基礎(chǔ)上，學(xué)生又提出了如下的兩個(gè)問(wèn)題：

（1）轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要使兩個(gè)物體都不發(fā)生相對(duì)于臺(tái)面的滑動(dòng)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度不能超過(guò)多少？

（2）轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)物體剛開(kāi)始發(fā)生相對(duì)于臺(tái)面的滑動(dòng)時(shí)，細(xì)繩受到的拉力有多大？

由于本節(jié)課主要定位在培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題的能力，所以，在學(xué)生提出問(wèn)題之后，筆者只是對(duì)問(wèn)題二的四個(gè)問(wèn)題提供了簡(jiǎn)單的解題思路，具體的解答作為當(dāng)晚的作業(yè)由學(xué)生課后思考完成.

學(xué)生根據(jù)問(wèn)題背景提出問(wèn)題的過(guò)程，既是學(xué)生思維深度思考的過(guò)程，也是學(xué)生邏輯思維正確表達(dá)的過(guò)程.因此，以培養(yǎng)學(xué)生在提出問(wèn)題和學(xué)生自主解決問(wèn)題為手段的復(fù)習(xí)方式，是從學(xué)生思維深處加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，遠(yuǎn)比學(xué)生被動(dòng)地做幾道習(xí)題留下的印象要深刻得多，因而產(chǎn)生的效果是良好的和長(zhǎng)久的.這種效果在一個(gè)月后的期中考試中也得到了印證.期中試題中有一道關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)的選擇題：

如圖5所示，水平轉(zhuǎn)盤上放著A、B、C三個(gè)物體，質(zhì)量分別為2m、m、m，離轉(zhuǎn)軸的距離分別為R、R、2R，與轉(zhuǎn)盤間的摩擦因數(shù)相同，當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，下列說(shuō)法中，正確的是（CD ）

A.轉(zhuǎn)速增加，A物比B物先滑動(dòng)

B.若三個(gè)物體均未滑動(dòng)，B物體受的摩擦力最大

C .若三個(gè)物體均未滑動(dòng)，C物體的向心加速度最大

D. 轉(zhuǎn)速增加，C物先滑動(dòng)

根據(jù)本題讀卡的結(jié)果統(tǒng)計(jì)，筆者所教兩個(gè)班的正確率（如圖6）比全年級(jí)八個(gè)同類班正確率（如圖7）有明顯提高，這說(shuō)明了基于學(xué)生思維訓(xùn)練和能力發(fā)展的深度學(xué)習(xí)是有效的學(xué)習(xí).

3 利用問(wèn)題的本質(zhì)屬性培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)解題模型的能力

“科學(xué)思維”是物理核心素養(yǎng)四大組成部分之一，而從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式，是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過(guò)程，是科學(xué)思維的重要內(nèi)容.本單元復(fù)習(xí)課是培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)物理模型的重要課型，因?yàn)楸締卧膬?nèi)容可以從豎直面內(nèi)和水平面內(nèi)兩個(gè)方向，分別培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)物體在豎直面內(nèi)和水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理解題模型，而且從建構(gòu)水平面內(nèi)的模型到建構(gòu)豎直面內(nèi)的模型思維方式是相似的，但思維難度有所加大，因而對(duì)培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)物理思維模型的能力和提高學(xué)生物理思維品質(zhì)將有很大的促進(jìn)作用.

基于這樣的特點(diǎn)，在這個(gè)環(huán)節(jié)，筆者利用求解物體在平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力方法相似性的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物理模型的能力.操作的方法是：先播放一個(gè)動(dòng)畫和兩個(gè)短視頻給學(xué)生看，第一個(gè)動(dòng)畫是演示小球做圓錐擺的運(yùn)動(dòng)情況（如圖8）；第二個(gè)短視頻是播放汽車在高速公路上正常轉(zhuǎn)彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況（如圖9）；第三個(gè)短視頻是飛機(jī)在空中轉(zhuǎn)彎時(shí)的姿態(tài)情況（如圖10）.

播放結(jié)束之后，筆者要求學(xué)生根據(jù)物體這三種運(yùn)動(dòng)情況，畫出它們的受力分析，找出它們各自做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來(lái)源，并寫出三種運(yùn)動(dòng)情況下的向心力的公式.很多同學(xué)對(duì)前兩種運(yùn)動(dòng)情況很快做出了正確的受力分析，而且也正確地寫出求向心力的計(jì)算公式，但飛機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)的受力分析，有不少學(xué)生沒(méi)有畫出垂直于機(jī)翼的升力，在筆者的提示下，這些學(xué)生也都正確地完成了飛機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)的受力分析和正確地寫出向心力的計(jì)算公式.在學(xué)生完成受力分析之后，筆者引導(dǎo)學(xué)生比較這三種情況的受力情況是否有共同特征和內(nèi)在規(guī)律.學(xué)生通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，這三種運(yùn)動(dòng)的受力情況確實(shí)有一些共同特征：都是由重力和另外一個(gè)傾斜的力（或是拉力、或是支持力、或是空氣升力）的合力提供向心力，而且向心力的大小與傾斜角大小有關(guān).在此基礎(chǔ)上，在筆者進(jìn)一步引導(dǎo)下，學(xué)生總結(jié)出解答物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)這一類問(wèn)題的思維方法和物理模型，并從建構(gòu)模型過(guò)程中總結(jié)出這類習(xí)題的解題思路：（1）確定研究對(duì)象；（2）確定軌道平面、圓心位置和軌道半徑；（3）分析向心力來(lái)源，畫出受力分析圖；（4）根據(jù)F向=F合列方程求解.學(xué)生自己總結(jié)的解題思路，為學(xué)生今后快速理清物理思路和掌握正確的解題步驟打下了良好的基礎(chǔ).

在引導(dǎo)學(xué)生完成建構(gòu)物體在平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的解題模型之后，接下來(lái)讓學(xué)生求火車在傾斜軌道上轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力（圖11）和比較A與B兩個(gè)小球在倒立的圓錐形容器中運(yùn)動(dòng)（圖12）時(shí)的線速度和角速度的大小等問(wèn)題，絕大部分學(xué)生都能比較快地給出正確的答案.以前的學(xué)生解答本題時(shí)，比較A與B兩個(gè)小球速度大小的關(guān)系用時(shí)比較長(zhǎng)，而且正確率也不高；但本節(jié)課學(xué)生能比較快地給出正確答案，說(shuō)明了學(xué)生自主構(gòu)建了物體在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的模型，對(duì)提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力有很大的促進(jìn)作用.

綜上所述，在核心素養(yǎng)理念指導(dǎo)下的復(fù)習(xí)課中，教師要改變以填空、記憶為主的淺層學(xué)習(xí)模式，要改變以重復(fù)的機(jī)械的習(xí)題強(qiáng)化訓(xùn)練為主的應(yīng)試教育模式；教師要以深度學(xué)習(xí)的方式，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)、提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)好物理和為學(xué)生終身學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ).

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