从“裂变”到“聚变” 实现深度学习——从“密度计”认识到创新所引发的思考

安徽省庐江县罗河镇店桥初级中学(231562) 张贵林

长期以来，我们物理的课堂表面是最受学生欢迎、最活跃的课堂，但实际结果却是学生对物理学科学习兴趣在不断退化，以至到高中选择物理作为高考学科的学生寥寥无几。究其原因是多方面的，但最根本的原因是我们的教学只注重知识记忆与累积，学生“知其然不知所以然”，是一种表层浅意识的学习。

“液体密度计”是浮力教学中的一个重要应用，这节知识，笔者是通过引领学生学习新知识、激发学生学习兴趣，让学生积极主动思考、质疑，引发知识“裂变”，获得知识迁移与应用的“高温”环境，引发“聚变”，深度加工知识，实现深度学习来提升核心素养的。具体做法简述如下。

1 知识建构，唤醒思考

学习“浮沉条件”后，学生已经对阿基米德原理和浮沉条件有了认识，为了巩固所学知识，教材安排了浮沉条件的应用，介绍了密度计。密度计是测量液体密度的仪器，它是根据浮沉条件以及阿基米德原理设计而成的。通过交流认识，学生发现密度计还有2个重要特征，一是它的刻度是“上小下大”，二是刻度线是“上疏下密”，这是学生从课本中学到的知识。要让学生有深刻的印象，必须弄清“为什么”的问题，这样浮力知识结构才能得到强化。所以，笔者引导学生对密度计进行分析，并给出模型(见图1)，由于密度计在液体中是漂浮的，密度计本身重力不变，所以，密度计在不同液体中受到浮力是相等的，由阿基米德原理ρAgV排A=ρBgV排B，若模型的截面积为S，即ρAgShA=ρBgShB，ρAhA=ρBhB，因hA>hB,故ρA<ρB。对于第二个问题，安排学生讨论完成，考虑到8年级学生数学水平的限制，教师给出点拨：如图2所示，若密度计置于水中，浸入水中深度为H，则将其放入密度为1.2×103kg/m3的某种液体中，浸入深度为H1，将其放在密度为0.8×103kg/m3的煤油中浸入深度为H2，请比较H2-H和H-H1的大小，便能说明问题。学生主动学习,在相互讨论中完成任务。这个过程的学习像常规教学一样,只是适当作了延伸,但却唤醒了学生想法，激发了他们的思维。学生思维的火花一激发出来，就是深度学习的开始。

2 反思质疑，体验创新

反思质疑是活化学习的良性过程，从课堂上接受的知识，受各方面条件限制，有的只能“囫囵吞枣”，但必须有“反刍”的过程，只有通过“咀嚼”，“嚼”出味道，悟出食物的“酸甜苦辣咸”，再想到改变的途径。

密度计是用来测液体密度的，在实验活动中，它的刻度不均匀给使用带来不方便，实验中误差增大。如何使刻度变均匀呢？有学生脑洞大开，经过思考后，就提出改进的方法，其中有代表性的改进设计如图3所示。这个形状的密度计制作，通过数学方法计算，使外径增大合理，就可让其刻度达到均匀。这种批判性思维，能促进学生思维创新，让知识变得有活力。但是，又有学生发现这种密度计制造工艺复杂、观察时因为管外是倾斜面读数亦不方便，同样存在着玻璃器件易碎、不便携带的缺点。

3 深度加工，引发“裂变”

此密度计操作简单，将金属块浸没待测液体中，可以直接得出液体密度值。这个密度计的优点明显：结构简单，操作方便，由于刻度均匀，便于标度，所以测量准确，测定密度范围大。

学生对自己发明的“宝贝”爱不释手，纷纷用它来测液体密度。操作后又发现了新的问题：因为实验室常见液体密度都小于2×103kg/m3，上面那么多数据没有意义了，而此密度计的测量精度有限，难以准确测量。能使它测量更准确吗？

4 迁移应用，实现“聚变”

学生在学习过程中能把握事物的本质，“举一反三”，将知识迁移转化，理性思维就会形成，能让大脑处在兴奋状态。当在充满活力和想象力的思维状态下会引发“头脑风暴”，对知识迁移应用深加工，产生“高温”，引发再一次爆炸——“聚变”，于是创造能力就会形成。

在实验过程中，有学生提出弹簧体积大，标数字不方便，将外面弹簧改用橡皮条代替，从而使仪器更加精巧便携，至此终于制成了固体密度计(见图5)，并获得国家发明专利(专利号：ZL201310307047.8)。其制作方法如下：将橡皮筋(长度约为面板长度1/5～1/3)标度(如10等份)，自始端到终点依次标出：1.00、1.11、1.25、1.43、1.67、2.00、2.50、3.33、5.00、10.00、∞；组装好内部弹簧和外部的挂钩、指针；在弹簧原始指针指示位置，固定橡皮筋始端；在面板上标出“密度×103kg/m3”字样。测量时将物块挂在密度计挂钩下，浸没在水中，将记号螺钉移至指针所到位置A；再将物块提出水面外，记下指针所在位置B；将橡皮筋拉伸至B处，观察A处读数为a，则物块的密度为a×103kg/m3。于是，一个固体密度计又“智”造成功。为让学生感悟现代科学技术的魅力，笔者又与厂家联系，将其升级为“电子固体密度计”，学生的眼界再次大开。

爱因斯坦曾说：“只有学会学习的人，才能感受到学习的乐趣。”固体密度计在大家的共同努力下，创造出来了，让学生体现到成功的快乐，引出的是乐趣，带来的是智慧。至此，学习动力、学习创造力应运而生，并将伴随学生终身。

5 以情投入，春意盎然

前苏联教育家赞可夫说过：“教学法一旦触及学生的情绪和意志领域、触及学生的精神需要，这种教学法就能发挥高度有效的作用。”物理学习是“物”的活动，不仅要关注学习结果的有效性，也要关注过程的情感性，千方百计提高情感的“温度”，让物理课堂沉浸在欢乐的海洋中。

北京师范大学郭华教授提出，深度学习的一个重要特征是“价值与评价”，这不是传统意义上的“情感、态度和价值观”，还包括“有根据地评判所遭遇的人、事和活动”。应该说学习的每一个对象都是有价值的，每一个活动都是有意义的。为什么学生学习没兴趣就是我们没有让学生认识知识的“价值”。在“密度计的认识和创新”这个活动中，一开始就让学生开展活动，体验密度计的巧妙设计和应用价值，在引发兴趣的基础上，触发灵感，“改造密度计”体现了批判思维的形成。在改进密度计、深度改进液体密度计，再迁移到创造固体密度计的过程中，学生在兴趣中使然，知识和眼界在智慧中拓展，更是在交流、合作中体现到成功的快乐。

深度学习之“深”，应该是“毅力”在先，而“毅力”必须以“动力”驱动，这个“动力”就是将“价值与评价”自觉化、清晰化，形成正确的人生观和世界观。