楊峻一，李正吉，李楊

摘? ?要：重慶市初中物理青年教師優(yōu)質(zhì)課大賽是兩年一屆的全市物理教學(xué)交流大會，2021年的比賽主題是“基于深度學(xué)習(xí)的概念課和規(guī)律課教學(xué)”。文章以其中一節(jié)優(yōu)秀比賽課為研究對象，探討基于深度學(xué)習(xí)的理念實(shí)施有“溫度”的課堂教學(xué)，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：2021年重慶青優(yōu)賽;深度學(xué)習(xí);教學(xué)設(shè)計(jì);核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）11-0072-6

為了讓學(xué)生的學(xué)習(xí)真正發(fā)生，出現(xiàn)了許多新的教學(xué)模式，例如拋錨式教學(xué)，基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)，基于問題的教學(xué)，PBL項(xiàng)目式教學(xué)，基于微視頻的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式等。新的教學(xué)模式多突出對學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，在此背景下，深度學(xué)習(xí)受到越來越多教師的關(guān)注。

深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí)，是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要學(xué)習(xí)方式[1]。深度學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)不同的地方在于它更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者主動(dòng)地建構(gòu)知識和批判性地學(xué)習(xí)，要求學(xué)習(xí)者理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的完整含義，建立已有知識與新知識的聯(lián)系，將已有的知識遷移到新的情境中，作出決策并解決問題。深度學(xué)習(xí)的培養(yǎng)對于認(rèn)知水平還在發(fā)展中的初中生具有十分積極的意義[2]。深度學(xué)習(xí)讓學(xué)生親身體驗(yàn)概念和規(guī)律的建構(gòu)過程，通過深度學(xué)習(xí)不僅可以讓學(xué)生獲得知識，更可以培養(yǎng)其物理學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)生深度學(xué)習(xí)的機(jī)會源于教師的深度備課，因此2021年初中物理青優(yōu)賽以深度學(xué)習(xí)為主題是一次極好的實(shí)踐機(jī)會。

2021年重慶青優(yōu)賽有來自重慶市各區(qū)縣的50位青年教師同臺競技，展示他們的教學(xué)水平和教學(xué)技藝。比賽的過程中，筆者全程參與觀摩聽課。精彩的物理課堂給筆者留下了深刻的印象，基于深度學(xué)習(xí)理念設(shè)計(jì)的物理課堂處處滲透著培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的理念。通過對精彩的比賽課進(jìn)行匯總、梳理、反思和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)這些優(yōu)質(zhì)比賽課的共同特點(diǎn)可以為后續(xù)的深度學(xué)習(xí)實(shí)踐奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

《科學(xué)探究——杠桿的平衡條件》一節(jié)包含了物理現(xiàn)象認(rèn)識、物理概念建模、物理規(guī)律探究、物理知識的應(yīng)用等內(nèi)容，融合了模型構(gòu)建、直覺猜想、歸納概括、證偽、科學(xué)質(zhì)疑等思想方法，是一節(jié)鍛煉學(xué)生能力和思維的優(yōu)秀課例。本文以《杠桿》一課為例，探討如何用深度學(xué)習(xí)理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)來實(shí)施有“溫度”的課堂教學(xué)，以提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1? ? 制定明確目標(biāo)，厘清任務(wù)脈絡(luò)

學(xué)生達(dá)成深度的學(xué)習(xí)，應(yīng)該建立在教師進(jìn)行深度備課的基礎(chǔ)之上[3]。教師備課過程中第一要?jiǎng)?wù)是要清楚發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)、學(xué)科核心素養(yǎng)與課程標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系，然后將學(xué)科核心素養(yǎng)的具體目標(biāo)進(jìn)行分解。學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的具體表達(dá);學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)是完成任務(wù)的目標(biāo)理念和要求[4]。基于此，《科學(xué)探究——杠桿的平衡條件》一節(jié)課的相關(guān)要求及設(shè)計(jì)思路如表1所示。

這節(jié)課采用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入、生活事例加實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)、師生互動(dòng)、合作學(xué)習(xí)的思路展開教學(xué)，主要脈絡(luò)如圖1所示。

本節(jié)課目標(biāo)明確，邏輯清晰，可操作性強(qiáng)。如圖1所示，本節(jié)課在設(shè)計(jì)時(shí)創(chuàng)設(shè)連續(xù)情境，在情境中不斷提出有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，以任務(wù)鏈調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與、突破重難點(diǎn)，以促進(jìn)學(xué)生在課堂上的深度學(xué)習(xí)。

2? ? 創(chuàng)設(shè)魔術(shù)引入，激發(fā)學(xué)生興趣

通過自制的可以快速且隱蔽地改變支點(diǎn)位置的杠桿，設(shè)計(jì)提水情境。首先，展示自制實(shí)驗(yàn)器材和一大桶水，請一個(gè)學(xué)生直接提水，結(jié)果他無法提起。接著，請一位看起來力氣較大的學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)器材提水，結(jié)果他仍然無法提起水桶。當(dāng)大家都陷入思索的時(shí)候，授課老師在所有學(xué)生都沒有發(fā)現(xiàn)的情況下，快速地改變了盒中杠桿的支點(diǎn)，讓杠桿從一個(gè)費(fèi)力杠桿變成了省力杠桿。讓同一個(gè)學(xué)生第二次利用相同的器材非常輕松地把一大桶水提了起來（圖2）。教師適時(shí)地鼓勵(lì)和感謝上臺學(xué)生的付出和配合，并與臺下學(xué)生一起報(bào)以熱烈的掌聲。學(xué)生們親眼看到臺上發(fā)生的一切，都驚奇眼前這一根有著魔力的棒，課堂被點(diǎn)燃，注意力都被吸引到老師這里。為什么兩次使用同一根棒的效果差距如此之大呢？學(xué)生們期待老師給出解釋，揣著疑問走進(jìn)新課。

好的開始意味著成功了一半，通過神奇的魔術(shù)引入新課，能提升孩子們的學(xué)習(xí)積極性，讓他們從課堂一開始就對本節(jié)要學(xué)習(xí)的知識產(chǎn)生興趣，前后呼應(yīng)，為后續(xù)深度學(xué)習(xí)以及魔術(shù)揭秘奠定基礎(chǔ)。深度學(xué)習(xí)一定要以學(xué)生專注的學(xué)習(xí)態(tài)度和投入為基礎(chǔ)，情境化的實(shí)驗(yàn)是吸引學(xué)生注意力的有效途徑之一。

3? ? 體驗(yàn)歸納總結(jié)，構(gòu)建模型概念

通過回顧暖場視頻中孫悟空用金箍棒打妖怪的情境，現(xiàn)場請一個(gè)學(xué)生模擬棒打妖怪，接著讓學(xué)生體驗(yàn)用核桃夾把核桃夾開和用開瓶器打開汽水瓶蓋?；趯W(xué)生的觀察和親身體驗(yàn)，老師迅速抓住核桃夾和開瓶器的使用過程，通過PPT展示模擬動(dòng)畫和關(guān)鍵詞，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納，建構(gòu)出模型概念，即杠桿的定義是在力的作用下繞著一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，而后和學(xué)生一起認(rèn)識支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力等概念。通過視頻展示現(xiàn)象，學(xué)生親身體驗(yàn)杠桿的使用，讓學(xué)生在體驗(yàn)中回憶生活經(jīng)驗(yàn)得到感性認(rèn)識，培養(yǎng)了學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行模型建構(gòu)的能力，加深了對概念的理解。接著追問用白紙能打開汽水瓶的瓶蓋嗎？讓學(xué)生體驗(yàn)，深入思考并提出可能的方案，課堂留白為學(xué)生深入思考創(chuàng)造了條件，在“吊足了學(xué)生胃口”以后，教師演示將白紙對折多次以后用大拇指作為支點(diǎn)，用白紙做的杠桿打開了汽水瓶（圖3）。用這個(gè)實(shí)例鞏固理解概念，即在力的作用下可以繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的物體都是杠桿。通過白紙開汽水瓶的任務(wù)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生更深入地理解杠桿概念模型，促進(jìn)學(xué)生對概念的深度學(xué)習(xí)。

4? ? 科學(xué)探究規(guī)律，總結(jié)尋找方法

4.1? ? 師生體驗(yàn)扁擔(dān)，猜想平衡條件

由杠桿模型建立引出杠桿平衡條件的探究，介紹杠桿平衡概念。接下來，進(jìn)一步探究杠桿的平衡應(yīng)該遵循怎樣的規(guī)律呢？

展示扁擔(dān)，學(xué)生觀察得出扁擔(dān)是杠桿，老師和學(xué)生共同體驗(yàn)挑扁擔(dān)（圖4），師生互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生猜想杠桿平衡需要滿足的條件。如果在已平衡的扁擔(dān)（杠桿）右側(cè)籮筐內(nèi)增加物品，抽象出如圖5所示的杠桿模型，即當(dāng)F2增大時(shí)，要讓杠桿保持原來的平衡狀態(tài)，你有哪些辦法？學(xué)生通過思考老師提出的扁擔(dān)調(diào)節(jié)問題，對杠桿平衡條件有了初步猜想，可能與動(dòng)力、阻力、動(dòng)力和阻力到支點(diǎn)的距離四個(gè)量有關(guān)，即如圖5所示的四個(gè)物理量（F1、OA、F2、OB）。引導(dǎo)學(xué)生從已有的加減乘除四則運(yùn)算法則和物理量的運(yùn)算法則去思考，排除力和距離的加減關(guān)系，剩下力與距離之比（F1/OA=F2/OB）、之積（F1×OA=F2×OB）相等兩個(gè)猜想。

4.2? ? 學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究，檢驗(yàn)兩種猜想

介紹探究所用器材，杠桿1根、鐵架臺1個(gè)、鉤碼6個(gè)，重點(diǎn)介紹實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡;杠桿兩邊掛鉤碼，調(diào)節(jié)鉤碼到支點(diǎn)的距離，使杠桿再次在水平位置平衡，分工合作，一人操作，一人記錄;重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)即可。實(shí)驗(yàn)完成后，引導(dǎo)學(xué)生試著總結(jié)記錄在學(xué)案上的數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的規(guī)律（表2）。教師在實(shí)驗(yàn)過程中巡視并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后全班學(xué)生和老師一起觀看、傾聽使用常規(guī)器材（有兩組學(xué)生使用的是教師自制的杠桿）的實(shí)驗(yàn)小組代表匯報(bào)展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和總結(jié)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)規(guī)律，初步獲得杠桿的平衡條件是F1×OA=F2×OB。

得出以上結(jié)論后，引導(dǎo)學(xué)習(xí)小組進(jìn)行交流討論，看得出的結(jié)論是否具有普遍性。

4.3? ? 交流激發(fā)質(zhì)疑，建構(gòu)力臂概念

交流討論結(jié)束，兩個(gè)使用異形杠桿的小組展示他們的實(shí)驗(yàn)器材，上講臺掛在提前準(zhǔn)備的架子上（圖6），并用實(shí)物投影儀展臺展示記錄的數(shù)據(jù)和處理的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)力和支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離乘積不相等。展示代表對剛才老師和同學(xué)們一起得出的結(jié)論提出質(zhì)疑，教師鼓勵(lì)兩組學(xué)生的勇氣和實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。

基于此，教師適時(shí)提出問題：難道不同形狀的杠桿遵循的平衡條件不一樣嗎？啟發(fā)學(xué)生思考，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

在教師的引導(dǎo)下，其他小組的同學(xué)開始積極動(dòng)腦思考，對兩個(gè)使用異形杠桿小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，分析可能的原因，并對自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑。

有學(xué)生提出，雖然支點(diǎn)到作用點(diǎn)距離不相等，但是它們的水平線相等，如圖6虛線所示。對于這樣的討論結(jié)果，教師給予充分的肯定和鼓勵(lì)，雖然語言還有待提煉，但是已經(jīng)非常接近物理本質(zhì)。此時(shí)，教師利用十字激光器照亮器材，強(qiáng)化視覺沖擊，強(qiáng)調(diào)支點(diǎn)與力的作用線的垂線距離，啟發(fā)學(xué)生對比發(fā)現(xiàn)共同特征，總結(jié)出：物理學(xué)中把支點(diǎn)到力的作用線的距離叫作力臂。突破對力臂概念模型的構(gòu)建。在得到力臂概念模型的基礎(chǔ)上，教師再次修正總結(jié)杠桿的五要素，得到正確的杠桿平衡條件。

通過這樣的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生圍繞力臂概念模型的構(gòu)建進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，讓《杠桿》一節(jié)中力臂概念模型的構(gòu)建變得水到渠成，促進(jìn)學(xué)生對概念的理解。

深度學(xué)習(xí)的精髓是提出具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中全身心地參與，體驗(yàn)成功，獲得發(fā)展。在杠桿平衡條件的探究過程中，沒有把力臂概念一開始就直接灌輸給學(xué)生，而是通過現(xiàn)象引起學(xué)生興趣，激活其生活經(jīng)驗(yàn)后引導(dǎo)其進(jìn)行直覺猜想，并在其獲得初步結(jié)論后交流討論，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新質(zhì)疑的能力，在認(rèn)知沖突中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，引導(dǎo)其建立準(zhǔn)確的力臂模型。這節(jié)課的設(shè)計(jì)以生為本，培養(yǎng)使用異形杠桿小組學(xué)生的質(zhì)疑精神，對其他小組學(xué)生則通過“認(rèn)知沖突”觸發(fā)深度思考，針對學(xué)生的思維盲區(qū)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)能夠引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的情境，使他們產(chǎn)生困惑，觸發(fā)其深度思考[5]。力臂概念模型的構(gòu)建和杠桿平衡條件的獲得讓學(xué)生經(jīng)歷了“現(xiàn)象觀察—模型建立—直覺猜想—實(shí)驗(yàn)探究—證偽—交流討論”的探究過程，讓課堂的深度學(xué)習(xí)真正發(fā)生。

5? ? 學(xué)以致用，解疑釋難

應(yīng)用杠桿的平衡條件解決實(shí)際問題是本節(jié)課的重點(diǎn)之一，由于平衡條件的探究過程是很充分的，規(guī)律也是學(xué)生通過自己的深度思考和探究得到的，因此重難點(diǎn)能夠輕松突破。

5.1? ? “分蘿卜”

創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境：有兩兄弟為了能夠公平地分一個(gè)蘿卜吵得不可開交。哥哥提出如圖7所示的方式分蘿卜，從懸點(diǎn)O豎直切開，弟弟欣然答應(yīng)，高興地選擇了B部分，哥哥則吃剩下的A部分。

提出問題：如果是你，你選擇哪一部分？哥哥和弟弟誰吃虧了？哪個(gè)分得多一些？將問題拋給學(xué)生，并提示可以利用杠桿平衡條件作圖分析。教師巡視課堂，觀察指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)案上作圖分析，提示學(xué)生檢查力臂是否畫正確，思考并分析分蘿卜問題的杠桿原理。作圖結(jié)束展示學(xué)生的學(xué)案，讓學(xué)生代表進(jìn)行分析闡述。

最后，教師表揚(yáng)學(xué)生，并現(xiàn)場演示將沿懸掛線切開的蘿卜放到天平上稱量，驗(yàn)證學(xué)生的結(jié)論。本設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理和論證的能力，用證據(jù)進(jìn)行解釋表達(dá)觀點(diǎn)的能力。通過一系列的問題鏈和任務(wù)鏈吸引學(xué)生全程參與，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

5.2? ? 解釋“引入魔術(shù)”的奧秘

打開自制實(shí)驗(yàn)器材的黑箱外殼，對導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)進(jìn)行揭秘（圖8），并現(xiàn)場再次展示如何快速且隱蔽地改變杠桿支點(diǎn)位置，從而改變動(dòng)力臂和阻力臂的長度關(guān)系。

在實(shí)驗(yàn)揭秘的基礎(chǔ)上，對杠桿進(jìn)行分類，認(rèn)識生活中的三類杠桿，并引申到每一個(gè)人在社會中都應(yīng)該各司其職，各盡其責(zé)。

該設(shè)計(jì)貫徹了“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念，教師進(jìn)一步說明物理源于生活，但高于生活。杠桿平衡條件的探究和力臂概念模型的建構(gòu)貼近生活經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在掌握原理后學(xué)會運(yùn)用原理解決問題。通過創(chuàng)設(shè)生活中的情境，激發(fā)學(xué)生運(yùn)用物理原理和規(guī)律研究問題的意識，通過運(yùn)用反過來加深學(xué)生對概念和原理的認(rèn)識，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。通過老師的深度備課促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

6? ? 歌曲延伸課堂，感受先民智慧

最后，授課老師用改編歌曲的方式來總結(jié)杠桿，讓學(xué)生邊聽歌邊回憶本節(jié)課知識，在美的享受中通過高度概括化的歌詞，加深對知識的理解。歌曲MV中出現(xiàn)我國古代的杠桿（圖9），激發(fā)學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)其感受祖先的智慧，鼓勵(lì)學(xué)生在課后對我國古代杠桿進(jìn)行研究。

培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)離不開物理課堂的深度學(xué)習(xí)，但是我們不應(yīng)只是局限在課堂上，而需延伸至課外，布置具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題和任務(wù)，讓學(xué)生在課外綜合實(shí)踐活動(dòng)中也能夠自覺地應(yīng)用深度學(xué)習(xí)的素養(yǎng)分析、思考和解決問題。通過情境的創(chuàng)設(shè)、多彩的課程資源、學(xué)生體驗(yàn)活動(dòng)、設(shè)計(jì)任務(wù)鏈和問題鏈來深度備課，可以使學(xué)生更好地自主構(gòu)建知識體系，最終完成對知識的遷移與應(yīng)用，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的[4]。 精心設(shè)計(jì)問題鏈，避免學(xué)生面對開放性過大的問題時(shí)，由于思維過于發(fā)散而導(dǎo)致教學(xué)主題偏離，也可以避免學(xué)生不加思考，機(jī)械回答“是不是” “對不對” 之類的問題而使學(xué)習(xí)流于淺層。明確問題的指向性，通過設(shè)問、反問、追問層層遞進(jìn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察和理論分析，可以讓學(xué)生知其然，更知其所以然 [5]。

7? ? 小? ?結(jié)

讓學(xué)生深度學(xué)習(xí)的目的就是為了培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，為其終身發(fā)展奠基，而應(yīng)用深度學(xué)習(xí)理念的教學(xué)設(shè)計(jì)，是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑之一。深度學(xué)習(xí)的過程能夠讓學(xué)生習(xí)得物理觀念、發(fā)展科學(xué)思維、鍛煉科學(xué)探究能力、提升科學(xué)態(tài)度和責(zé)任，能夠讓我們的物理課堂更有“溫度”。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯? ? 李富強(qiáng)）