指向核心素养的深度学习在单元复习课中的实施策略

摘 要：指向核心素养的深度学习是当前深化课程改革、落实核心素养理念的需要，也是当前落实核心素养理念的有效教学方式.在深度学习背景下的物理单元复习课中，通过思维导图技术，提高学生的单元知识再加工能力和建构网络体系的能力；通过引导学生从问题情境中抽象出物理问题、概念和规律等，提高学生的问题意识和科学思维能力；通过引导学生对同类问题本质属性的提炼，提高学生的建模能力和运用模型解决问题的能力.

关键词：核心素养；深度学习；圆周运动；思维导图；建构模型

作者简介：方红德（1965-），男，广东佛山人，本科，中学高级教师，研究方向：课堂教学有效性的评价、信息技术与物理学科融合.物理学科的核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力.学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科學素养的关键成分.物理核心素养主要包括：物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任.物理核心素养的四个方面是相互联系、共同发展的.[1]

那么，怎样才能在物理教学中使核心素养的教育理念得到更好的落实呢？笔者认为“深度学习”是落实物理核心素养行之有效的方式.

“深度学习”是指在理解学习内容的基础上，学习者批判性地学习新的思想和新的知识，将它们与原有的认知结构相融合，将众多思想相互关联，并将已有的知识迁移到新的情境中作出决策和解决问题的学习.[2] 由此可见，深度学习是相对于那些表层记忆和机械式训练的浅层学习而言的，深度学习不是加深学习难度，而是强调批判的理解、内容的整合、知识的建构、问题的解决、能力的提高和思维的发展.

根据单元复习课具有培养学生建构知识系统化和网络化、提高学生理解能力和整合能力、拓展学生应用能力和思维品质的功能，结合物理学科核心素养的要求和深度学习的特点，笔者在“圆周运动”单元复习课中，通过指导学生使用思维导图自主建构知识网络的方式，鼓励学生深度参与知识网络建构和思维网络建构的过程；通过以问题情境为背景、引导学生提出问题的方式，培养学生思维的深度和广度；通过引导学生从同类问题中归纳出共性特征的方式，提高学生建构物理模型的能力.

1 利用思维导图培养学生建构知识网络的能力

思维导图也叫心智图，它应用了人们对图像的感知最为直观的特点，用图文并重的技巧，将不同级别主题之间的相互关系用图画表现出来，将主题关键词和图像颜色结合起来，形成稳固记忆链接，是一种放射性思维形象化的方式.实践表明，思维导图能够帮助学生将学习过程中接触的抽象思维过程简化为规律性强、容易记忆的思维工具[3] .在最近几年的单元复习课中，笔者通过运用思维导图的方式培养学生自主建构知识网络的能力和培养学生的思维整合能力都收到了良好的效果.具体操作方法是：在每次单元复习课之前，先以作业的形式布置给学生，要求学生根据自己对本章内容的理解，将本章内容形成知识网络，并通过思维导图的方式呈现出来.学生接受任务之后，先是独立运用思维导图建构自己的单元知识网络，然后通过小组Q群发送给小组长，由小组长集组员思维导图的优点，整合成一张本组的思维导图，作为本小组的代表作品发到班内物理Q群中，供各同学和小组交流和评价，同时由物理科代表集中各组思维导图的优点，整合成一张思维导图，再发回班Q群中.课堂复习时，笔者展示科代表整合的思维导图，由全体同学评价它的优点和不足，提出完善作品的建议，再由物理科代表根据同学们的建议完善思维导图，作为全班统一使用的思维导图，最后打印张贴在教室内，供全班同学学习之用.

2 利用生活情境培养学生提出问题的能力

从生活走向物理，培养学生问题意识、物理意识、物理观念和物理思维是物理核心素养的内容之一，但在应试教育的大背景下，经过长期的解题训练，学生解题意识和解题能力相对比较强，而学生的问题意识和提出问题的能力相对较弱，这对学生今后的自主发展和可持续发展都是很不利的.著名物理学家爱因斯坦指出：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个教学上或实验上的技能而已.而提出新的问题新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步.”由此可见，培养和提高学生提出问题的能力，对学生思维发展和创新能力的培养是有很大的促进作用的.

相对于新授课，单元复习课在培养学生问题意识和提出问题能力方面具有更大的灵活性.本节复习课，笔者重在引导和培养学生从生活的原始情境中发现物理问题，并从问题中抽象出相关的物理概念、规律和原理.

2.1 根据生活情境设计问题和解决问题

学生都有在饭店用餐的经历，图1是饭店里一个中间带转盘的餐桌，服务员将碗放在转盘上，客人只要转动转盘，就可以吃到自己想吃的菜.笔者以学生这个熟悉的生活情境为原始材料，引导学生从中提出与圆周运动相关的问题，并要求课后思考解答这些问题的方法.

问题一：如图2所示，将物体A放到转盘上，它离转轴距离为R，让它与转盘一起绕转轴转动，请你根据题设条件提出若干问题.

问题提出之后，学生可独立思考，也可以进行讨论和交流，很快就有学生提出有关问题，其他的同学又接着补充问题，直至同学们没有补充为止，根据学生提出的问题，笔者把他们的问题归纳为下列六个小问题：

（1）是什么力提供了物体A做圆周运动的向心力？

（2）物体A做圆周运动的向心力和向心加速度分别是多大？

（3）要保持物体A与转盘相对静止，转盘最大角速度ω不能超过多少？

（4）当转盘大于最大角速度ω转动时，物体A将如何做离心运动？

（5）当转盘大于最大角速度ω转动时，物体A一定要离开桌面吗？

（6）当物体A做离心运动时，它的向心力和向心加速度还指向圆心吗？

2.2 将问题由单体引向多体，培养学生思维的广度endprint

在上述学生提出问题的基础上，为了培养学生思维的广度，笔者又改变题干条件，将问题由单体引向多体，引导学生根据新的条件继续提出新的问题.

问题二：如图3所示，在离转轴距离为2R的位置再放置一个与物体A同样的物体B，请你根据题设条件，又能提出哪些问题？

与上一问题一样，在学生思考、讨论和汇报的基础上，笔者将学生提出的问题归纳为如下四个问题：

（1）当转盘转动时，要使两物块都不发生相对于盘面的滑动，转盘转动的角速度不能超过多少？

（2）当角速度逐渐增大时，物体A和物体B哪个先发生相对运动？

（3）要使两物块都相对盘面发生滑动，转盘转动角速度至少要多大？

（4）当物体B刚发生相对运动时，物体A和物体B的向心力分别是多少？

2.3 将问题由多体向组合体引导，培养学生思维的深度

在第二个问题的基础上，为了培养学生思维的深度，笔者再次改变题干条件，将问题由多体变成组合体，引导学生根据新的条件，继续提出新的问题.

问题三：如图4所示，其它条件不变，用细线将A和B连接起来，且细线刚好处于伸直状态，请你根据题设条件，还能提出哪些问题？

同样是在提出问题和互相补充的基础上，学生又提出了如下的两个问题：

（1）转盘转动时，要使两个物体都不发生相对于台面的滑动，转盘转动的角速度不能超过多少？

（2）转盘转动时，两个物体刚开始发生相对于台面的滑动时，细绳受到的拉力有多大？

由于本节课主要定位在培养学生提出问题的能力，所以，在学生提出问题之后，笔者只是对问题二的四个问题提供了简单的解题思路，具体的解答作为当晚的作业由学生课后思考完成.

学生根据问题背景提出问题的过程，既是学生思维深度思考的过程，也是学生逻辑思维正确表达的过程.因此，以培养学生在提出问题和学生自主解决问题为手段的复习方式，是从学生思维深处加深对所学内容的理解，远比学生被动地做几道习题留下的印象要深刻得多，因而产生的效果是良好的和长久的.这种效果在一个月后的期中考试中也得到了印证.期中试题中有一道关于圆周运动的选择题：

如图5所示，水平转盘上放着A、B、C三个物体，质量分别为2m、m、m，离转轴的距离分别为R、R、2R，与转盘间的摩擦因数相同，当转盘旋转时，下列说法中，正确的是（CD ）

A.转速增加，A物比B物先滑动

B.若三个物体均未滑动，B物体受的摩擦力最大

C .若三个物体均未滑动，C物体的向心加速度最大

D. 转速增加，C物先滑动

根据本题读卡的结果统计，笔者所教两个班的正确率（如图6）比全年级八个同类班正确率（如图7）有明显提高，这说明了基于学生思维训练和能力发展的深度学习是有效的学习.

3 利用问题的本质属性培养学生建构解题模型的能力

“科学思维”是物理核心素养四大组成部分之一，而从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程，是科学思维的重要内容.本单元复习课是培养学生建构物理模型的重要课型，因为本单元的内容可以从竖直面内和水平面内两个方向，分别培养学生建构物体在竖直面内和水平面內做匀速圆周运动的物理解题模型，而且从建构水平面内的模型到建构竖直面内的模型思维方式是相似的，但思维难度有所加大，因而对培养学生建构物理思维模型的能力和提高学生物理思维品质将有很大的促进作用.

基于这样的特点，在这个环节，笔者利用求解物体在平面内做匀速圆周运动向心力方法相似性的特点，培养学生建构物体在水平面内做匀速圆周运动物理模型的能力.操作的方法是：先播放一个动画和两个短视频给学生看，第一个动画是演示小球做圆锥摆的运动情况（如图8）；第二个短视频是播放汽车在高速公路上正常转弯时的运动情况（如图9）；第三个短视频是飞机在空中转弯时的姿态情况（如图10）.

播放结束之后，笔者要求学生根据物体这三种运动情况，画出它们的受力分析，找出它们各自做圆周运动的向心力的来源，并写出三种运动情况下的向心力的公式.很多同学对前两种运动情况很快做出了正确的受力分析，而且也正确地写出求向心力的计算公式，但飞机转弯时的受力分析，有不少学生没有画出垂直于机翼的升力，在笔者的提示下，这些学生也都正确地完成了飞机转弯时的受力分析和正确地写出向心力的计算公式.在学生完成受力分析之后，笔者引导学生比较这三种情况的受力情况是否有共同特征和内在规律.学生通过对比发现，这三种运动的受力情况确实有一些共同特征：都是由重力和另外一个倾斜的力（或是拉力、或是支持力、或是空气升力）的合力提供向心力，而且向心力的大小与倾斜角大小有关.在此基础上，在笔者进一步引导下，学生总结出解答物体在水平面内做匀速圆周运动这一类问题的思维方法和物理模型，并从建构模型过程中总结出这类习题的解题思路：（1）确定研究对象；（2）确定轨道平面、圆心位置和轨道半径；（3）分析向心力来源，画出受力分析图；（4）根据F向=F合列方程求解.学生自己总结的解题思路，为学生今后快速理清物理思路和掌握正确的解题步骤打下了良好的基础.

在引导学生完成建构物体在平面内做匀速圆周运动的解题模型之后，接下来让学生求火车在倾斜轨道上转弯时的向心力（图11）和比较A与B两个小球在倒立的圆锥形容器中运动（图12）时的线速度和角速度的大小等问题，绝大部分学生都能比较快地给出正确的答案.以前的学生解答本题时，比较A与B两个小球速度大小的关系用时比较长，而且正确率也不高；但本节课学生能比较快地给出正确答案，说明了学生自主构建了物体在水平面内做圆周运动的模型，对提高学生解决实际问题的能力有很大的促进作用.

综上所述，在核心素养理念指导下的复习课中，教师要改变以填空、记忆为主的浅层学习模式，要改变以重复的机械的习题强化训练为主的应试教育模式；教师要以深度学习的方式，培养学生的问题意识、提高学生的自主学习能力，发展学生的科学思维，为学生进一步学好物理和为学生终身学习打下良好的基础.

参考文献：

[1]彭前程.积极探索基于核心素养理念下的物理教学[J].中学物理，2016，（02）：1-2.

[2]柏杨，翟元国.为学生“深度学习”而设计[J].物理教师， 2014 ， （8）：29-31.

[3]陈永葆.思维导图在初中电学计算中的应用[J].中学物理教学参考， 2016，（2）：59.endprint