践行深度学习理念，发展物理核心素养

陈跃　汪明星　荣军峰　白庭雨

开展初中物理深度学习目标的指向是发展学生物理学科核心素养，而发展学生物理核心素养的重要途径是初中物理的深度学习。文章以《科学探究：电流的热效应》电流产生的热量与哪些因素有关片段为例，浅谈在深度学习中如何发展物理核心素养，在设计中，以真实的、有价值的现实情境引出科学问题，以问题导出具有挑战性和适切性的探究，以探究促物理规律，以规律促物理实际应用，以实际应用促物理创新思维能力，进而达到发展学生的物理学科核心素养。

1. 问题提出

1.1  什么是深度学习以及深度学习与发展物理核心素养的内在联系

在教师引领下，学生以具有挑战性的物理学习为主题，全身心参与以生活真实的情境和物理实验为主的多种探究活动及情境互动，从形成物理观念为视角，运用模型建构与推理论证等科学思维方式，解决实际问题，体验成功，获得物理学科的核心知识，理解物理学习的过程。通过学生学习方式的改变，基于单元主题，通过科学探究及情境互动，积极参与挑战性任务，获得核心物理知识和观念的形成，科学思维的领悟、自主迁移与运用，形成积极的内在学习动机、高级的社会性情感、积极的态度、正确的价值观，在物理学科核心素养方面获得全面发展，成为具有创新精神和实践能力、基础扎实的优秀的学习者。

物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。物理学科核心素养虽在高中提出，但是义务教育阶段和高中阶段应保持一致，以发展学生物理核心素养为目标。初中教师要主动参照高中物理核心素养，结合各校甚至各班的具体学情，让物理学科核心素养真正在课堂中落地生根。

要想形成高阶思维能力的学习者，必须培养以创新能力为宗旨，突出参与、体验和生成，这样不仅学生学习方式会转变，而且学生也能达到一个积极的学习状态。初中物理深度学习与物理核心素养的内在联系体现在两个方面：第一，开展初中物理深度学习，目标指向发展学生的学科核心素养，深度学习的目标不仅是让学生获得物理核心知识，更要让学生获得物理核心素养的发展。而物理核心知识是让学习者认识自然规律的，但如果只是零散、碎片式，杂乱无章的机械传授，很难发展学生的物理核心素养。因此只有把物理知识蕴藏在真实的情境中，让学生自主解决问题，深入获取知识，才能发挥物理知识的教育价值，素养才能真正从知识转化而来，学生的物理核心素养才能得到真正的发展。第二，落实核心素养的重要途径是深度学习，深度学习能够实现教学取向的变迁，真正落实新教育理念，以学生为主体，学生能够主动学习，通过动手、动脑，合作与交流，从单纯的知识获得转变为核心素养的发展；从具体初中物理知识的学习转变为物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任的发展；从抽象的知识学习转变为解决综合实际问题的学习。

1.2  为什么开展初中物理深度学习发展物理核心素养

遵循“教師为主导，学生为主体”是初中物理深度学习活动的原则，物理学科核心素养的目标是发展学生。直接告诉知识，看起来可让学习者在短时间内得到更多的知识，但却很难转化为问题解决的能力与智慧，也无助于提升学生的核心素养。形成学科核心素养的载体是学科知识，而形成学科核心素养的渠道是学科活动。为此，要改变学习者的学习方式，实现学习者积极主动地解决问题，经历思维深度参与的学习活动，一切知识，唯有成为学生探究与实践对象的时候，其学习过程才有可能成为素养发展过程。开展初中物理深度学习，要强化课堂的主阵地的作用，教师要创设真实的、有价值的现实情境，激发学习者的学习热情，让学习者保持旺盛的求知欲。给学习者提供深度交流机会，通过一次次体验和享受合作的成果，互动学习；引导学习者在物理实验中如实记录，客观对待所读取的实验数据，真正帮助学习者将所学的知识转化为为题解决的能力，情感态度价值观得到真正的体现，也就培养了学习者的核心素养。本文以沪科版九年级第十六章第四节《科学探究：电流的热效应》中的影响电流产生的热量与哪些因素有关这一教学片段为例，来浅谈具体怎样实施深度学习发展核心素养深度学习以及带来的教学效果。

2. 怎样实施深度学习发展核心素养

在传统课堂教学中，《科学探究：电流的热效应》这一节知识，教师往往采用“填鸭式”教学，或者忽略学生的主体作用，无法提升学生者的核心素养。在电流的热效应这一节采用自制的教具，镍铬合金丝电阻R1与R3为2Ω、铜丝电阻R2为0.2Ω和定值电阻R为20Ω，其中R3与R并联，R3与R的共同体、R1和R2串联，流过R1的电流部分流过R3、部分流过R，R在这里起到分流的作用，进而使流过R1的电流大于R3的电流，R1与R2电流相等，请三位同学各拿一根火柴放在电阻丝上，教师接通交流电源。

利用现实情境，将学习内容和真实生活联系起来，学习者根据通电的电阻丝点燃火柴时间不同，学习者从情境中发现电流通过导体产生热量，提炼出探究电流产生的热量与哪些因素有关这样问题，部分学习者对情境中的问题提出了电流产生的热量可能与电流、电阻和通电时间有关的假设。在深度学习中学习者根据真实问题的情境，通过知识的迁移，运用已有的知识制定计划，实验装置和器材应该选择符合情境要求并进行实验，于是对课本实验进行了改进且与情境相符，这样才能做到科学探究及情境互动。具体改进如下图，实验装置来研究电流产生的热量与哪些因素有关，研究对象是贮存器里面的电阻，电阻通电给贮存器里的空气加热，空气受热会膨胀。

学习者进一步根据知识的迁移，提炼出通过观察U型管两端液面的高度差，来反映电流产生的热量不同，高度差越大，电流产生的热量越多。

深度学习的学习活动关键在于它的探究，探究首先体现出活动要具有一定的挑战性。初中生具有很强的好奇心和求知欲，如果没有一定的思维含量活动，那么无法引起学习者的兴趣，所以具有一定的挑战性活动是有效开展课题的前提。对于刚学电学不久的学习者来说，根据这个实验装置设计出电流产生的热量与哪些因素有关的电路图是难点，因而把握好一定的难度的内容和学习者主动活动的关系是核心。学习者根据上面有价值现实情境的引入，通过独立思考、合作交流，明白并联一个用电器可以起到分流的作用，使学习者恰到好处达到了学生的“最近发展区”。

深度学习的重要内容是对问题的解决，在常规教学中，教师往往习惯直接给学习者讲授问题解决方法，导致教师在学习时代替学习者解决问题。学习者亲历问题解决过程必须通过深度学习，深度学习充分发挥了学习者解决问题的自主性。遵循“教师为主导，学生为主体”是深度学习活动的原则，教师积极的引导让学习者与情境（真实问题）不断地互动，在现实的情境中理解应用，在应用中理解，建构新的认识，形成新的解决问题的思路。学习者明白要解决问题，先设计问题解决的路径，学习者通过头脑风暴法，学习者充分交流自己的想法，最后提炼出要研究电流产生的热量与电阻是否有关，在研究对象的盒子里，控制电流和通电时间一样，电阻不一样。要研究电流产生的热量与电流是否有关，在研究对象的盒子里，控制电阻和通电时间一样，电流不一样。于是学习者设计出如下电路图。

深度学习的一个重要环节就是科学实验探究，是发展学生物理学科核心素养最重要的要素之一。学习者设计出电路图为后面探究学习活动提供了一个重要的支撑点，在深度学习的课堂上，学习者不仅要有分析预测、设计方案，更要有动手实践、评价、表现观点等行为。在实验的过程中，学习者主动考虑到课堂时间的有限性，把班级分成两大组，一组探究电流产生的热量与电阻的关系，一组探究电流产生的热量与电流的关系。在探究的过程中学习者主动分工合作，交流表达，有的负责连接实物图；有的负责观察；有的负责记录等等，使每位学习者都在不停地动脑、动眼和动手。

学习者在实验中注重控制变量和数据对比，让不同的实验小组完成同类操作，可以让各小组之间的实验数据共享，在获取大数据中，学习者充分明白合作的价值，从而达到学习者的合作意识。本课例得到的物理概念和规律，需要大量的实验证据的收集，同类与不同类小组之间数据共享才得出了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。通过深度学习，让物理学科核心素养真正在课堂中落地生根。

3. 深度学习的教学效果

在本节课中，首先，给不同金属通电，点燃火柴时间不同的真实的、有价值的情境引导学习者去发现问题。学生通过观察现象有了初步感知的认知，进而对教材中有关的問题提出自己的猜想。其次，教师的教学设计并不是教材内容的简单复制，而是根据学习者的年龄与水平进行了选择、加工、改造，引导学习者主动学习，主动探究、自主发展，帮助学习者亲历知识的发现和建构的过程。学习者借助具有挑战性的活动作为载体，通过交流、沟通、合作等，让学生体验到知识的生成过程。只有通过这样的学习，学生才能真正成为学习的主体，教师才能起到应有的主导作用。