促進深度學(xué)習(xí) 提升核心素養(yǎng)①
——由一道中考物理題引發(fā)的思考

徐 杰 張俊輝

(1. 江蘇省蘇州學(xué)府中學(xué)校，江蘇 蘇州 215008； 2. 江蘇省蘇州市高新區(qū)第一初級中學(xué)校，江蘇 蘇州 215011)

1 問題的提出

深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí)，是指學(xué)習(xí)者以高階思維發(fā)展和實際問題的解決為目標，以整合的知識為內(nèi)容，積極主動地、批判性地學(xué)習(xí)新的知識和方法，并將它們?nèi)谌朐械恼J知結(jié)構(gòu)，且能將已有的知識遷移到新的情境中的一種學(xué)習(xí)。[1]隨著我國課程改革的推進，中學(xué)教學(xué)聚焦于學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，在此背景下，深度學(xué)習(xí)得到普遍關(guān)注和推行。在深度學(xué)習(xí)理念下教師需要引導(dǎo)學(xué)生積極主動地掌握學(xué)科核心知識和思想方法，優(yōu)化認知結(jié)構(gòu)，并能在新的情境中遷移應(yīng)用所學(xué)知識。深度學(xué)習(xí)可以激發(fā)學(xué)生高投入的學(xué)習(xí)狀態(tài)，完善認知結(jié)構(gòu)，提升高階的綜合能力。中考復(fù)習(xí)承載著學(xué)生知識結(jié)構(gòu)化、新情境的問題解決、高階思維發(fā)展及核心素養(yǎng)提升的任務(wù)。因此，將深度學(xué)習(xí)理念與中考物理復(fù)習(xí)教學(xué)實踐相結(jié)合是值得研究的問題。

復(fù)習(xí)課如何上？是很多一線教師關(guān)注的話題，是不是通過一本復(fù)習(xí)資料，讓學(xué)生按部就班地做題，或是把之前的知識進行羅列，亦或把原有的實驗再做一遍？顯然這些做法在倡導(dǎo)核心素養(yǎng)發(fā)展的今天都是不合時宜的。如何在初三中考一輪復(fù)習(xí)時進行有效的復(fù)習(xí)，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，從而提升學(xué)生的核心素養(yǎng)？筆者以“密度實驗復(fù)習(xí)”為例，與同行交流。

2 中考物理題賞析

例1(2020年無錫)：如圖1所示，小紅利用托盤天平(最大測量值為200 g，分度值為0.2 g)、量筒、水(ρ水=1.0×103kg/m3)、食鹽、燒杯、白紙、滴管、勺子等器材配置鹽水，步驟如下：

圖1

(1) 調(diào)節(jié)天平時，將天平放在水平臺面上，將游碼移至標尺左端的“0”刻度線處，若此時指針偏向分度盤中央刻度線的左側(cè)，應(yīng)將平衡螺母向調(diào)節(jié)，使指針對準分度盤中央的刻度線。

(2) 為稱量出2 g鹽，小紅先將一張白紙放在天平左盤上，僅移動游碼，天平再次平衡時，游碼示數(shù)如圖1甲所示，則白紙的質(zhì)量為g；接下來，應(yīng)該先將游碼移至g處，再用勺子向左盤的白紙上逐漸加鹽，直至天平再次平衡。

(3) 用量筒量取50 mL的水，并全部倒入燒杯中，再將2 g鹽全部倒入燒杯中(假設(shè)加鹽后燒杯中水的體積不變)，則小紅所配置的鹽水密度為g/cm3.

(4) 小紅發(fā)現(xiàn)可以用實驗中的天平和燒杯制作“密度計”。她測出空燒杯的質(zhì)量為50 g。然后在燒杯中加水，使燒杯和水的總質(zhì)量為100 g，并在水面位置處做好標記，如圖1乙所示。測量液體密度時，將待測液體加至“標記”處，用天平稱量出燒杯和液體的總質(zhì)量m。為方便使用該“密度計”，小紅做了如下的使用說明：

① 圖1丙中橫坐標表示m，縱坐標表示待測液體密度ρ。請在圖1丙的坐標系中畫出ρ-m圖象，并在坐標軸上標出ρ的最大值。

② 理論上，該“密度計”可以鑒別密度差異不小于g/cm3的液體。

本題的第(4)問涉及“密度計”的制作，體現(xiàn)了創(chuàng)新性的要求，對學(xué)生的思維能力提出了較高要求。如果在中考復(fù)習(xí)中沒有對學(xué)生進行方法的指導(dǎo)，形成結(jié)構(gòu)化的知識體系，學(xué)生較難實現(xiàn)新情境中的知識遷移，筆者根據(jù)教學(xué)實踐提出以下中考復(fù)習(xí)策略。

3 中考復(fù)習(xí)策略

3.1 展示真實情境，喚醒學(xué)生的基礎(chǔ)知識

中考復(fù)習(xí)如果僅僅是知識的羅列，不僅上課枯燥，學(xué)生提不起興趣，知識的提取也比較緩慢，學(xué)生的思維依然會停留在識記的初級階段。真實情境的展示能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，能夠在解決真實問題的過程中快速回顧相關(guān)知識，為知識的結(jié)構(gòu)化做好充分準備。筆者以問題解決為線索，為學(xué)生提供了小石塊、醬油等真實物體及相關(guān)器材。

問題1：如何測出小石塊的密度？請你說出原理、器材和實驗步驟。

問題2：如何測出醬油的密度？請你說出原理、器材和實驗步驟。

通過問題的回答，學(xué)生能夠快速喚醒相關(guān)基礎(chǔ)知識和基本技能，這些基礎(chǔ)知識和基本技能的復(fù)習(xí)是基于真實的情境、通過學(xué)生的展示等互動活動來完成的。對于暴露學(xué)生的前概念提供了交流平臺，為后面的思維提升打下良好基礎(chǔ)。

3.2 設(shè)計劣構(gòu)問題，激發(fā)學(xué)生思維

一般來說，一個良構(gòu)問題只有一個滿意的解決方案，而劣構(gòu)問題又稱非良構(gòu)問題，是指富有多種解決方案、多種解決途徑的問題。[2]劣構(gòu)問題對學(xué)生的思維提出了較高的要求。在學(xué)生通過情境重溫了基礎(chǔ)知識和基本技能后，教師提出問題3：如果沒有量筒(或石塊較大無法直接放進量筒)，如何測出石塊的密度？教師提供了天平、燒杯和適量的水，要求學(xué)生將設(shè)計的方案用畫圖的方式表達出來，其目的是將學(xué)生的思維過程顯性化。

由于沒有確定的方案，學(xué)生會設(shè)計出不同的方案，再通過同學(xué)自評、小組互評等形式針對不同方案的優(yōu)劣、密度測量的誤差等方面進行討論、交流。特別是誤差的分析，有助于學(xué)生對誤差產(chǎn)生的原因及減小誤差的方法進行深入的思考。燒杯中水的質(zhì)量在石塊拿出前需要準確測定，而石塊拿出后水加至標志處的總質(zhì)量也需要準確測定，兩次質(zhì)量之差除以水的密度即為石塊的體積。同時要關(guān)注以下問題：如何用量筒補水？石塊如果吸水又如何處理？該過程體現(xiàn)了劣構(gòu)問題對思維的較高要求，并且融入了標記法、等體積法、轉(zhuǎn)換法等科學(xué)方法，讓學(xué)生進一步體會到科學(xué)方法在科學(xué)發(fā)展中的重要作用。

3.3 建立物理模型，解決中考真題

在問題3解決的基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自主提出問題4：如果沒有量筒，給你天平、空瓶子和適量的水，你如何測出醬油的密度？學(xué)生能夠運用在空瓶中加滿水的方法解決這一問題，從而深化對等體積法的認知和理解，并能夠在此基礎(chǔ)上建構(gòu)等體積法的物理模型。再通過對中考真題的解決，為這一模型的鞏固提供實踐和應(yīng)用的機會，學(xué)生很有成就感和獲得感。

例2(2019年南京)：在科技節(jié)活動中，有一項挑戰(zhàn)項目：如圖2所示，A、B、C、D是裝滿了某一種材料(細鹽、鐵粉、米粉中的一種)的四個不透明的輕質(zhì)密閉容器，要求在不打開容器的前提下，將其中裝有相同材料的兩個容器挑選出來，提供的器材有：

圖2

① 與密閉容器同樣的空容器各一個；

② 天平和水。

按下列步驟在空白處填上適當?shù)膬?nèi)容。

用天平分別測出圖中四個密閉容器的質(zhì)量mA、mB、mC、mD；

(1)；

(2) 若滿足關(guān)系式：(用測量的物理量表示)，則A、C兩容器中所裝材料相同。

學(xué)生利用等體積法將瓶子的容積算出來，再求出不同物質(zhì)的密度，并進行對比即可，簡潔明了，體現(xiàn)了物理建模的實用性和重要性。

3.4 培養(yǎng)創(chuàng)造能力，促進深度學(xué)習(xí)

在建構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，學(xué)生能否實現(xiàn)創(chuàng)新和創(chuàng)造？這是教師需要思考的問題，也是培養(yǎng)學(xué)生高階思維的應(yīng)然要求。2019年南京市中考題的密度實驗和2020無錫市中考題的的第(4)小問都有異曲同工之妙，都利用了前面所討論的等體積模型。那又如何在此基礎(chǔ)上進一步提升學(xué)生的思維，達到深度學(xué)習(xí)的目的呢？筆者做了如下嘗試。

如圖3所示，利用一架沒有砝碼的天平，師生共同設(shè)計了一個“密度計”。取相同體積的某種液體(如鹽水)和水，通過調(diào)節(jié)游碼讓天平平衡。則通過計算可在游碼所對應(yīng)的位置標上對應(yīng)的密度值。這依然是等體積物理模型的拓展應(yīng)用，通過教師的追問可以對學(xué)生提出更高的思維要求，如：若左盤液體的密度比水小，該密度計是否還能使用？想要使用如何去改進？該密度計的刻度是均勻的，而用吸管做的密度計刻度線為什么不均勻？該密度計的分度值(即無錫市中考題中所提出的可以鑒別密度差異不小于多少g/cm3的液體)和量程是多少？該密度計的分度值和量程與所裝液體的體積有什么關(guān)系？通過教師的追問，能夠?qū)W(xué)生的思維引向深處，從而達到深度學(xué)習(xí)的目的。

圖3

圖4

同樣還可以引導(dǎo)學(xué)生運用等質(zhì)量的方法，如圖4所示，在天平的兩個托盤上分別放置相同的有刻度的小杯子，在左邊的小杯子加入20 ml某種液體，利用注射器在右盤的小杯子加入適量的水直至天平平衡，通過計算可以在對應(yīng)的刻度上標上相應(yīng)的密度值，這樣天平和右邊的小杯子又可以組成新的“密度計”。同樣可以通過學(xué)生的評價和教師的追問對該密度計進行深入的探討，如：比較甲、乙兩種密度計的異同，對比兩種密度計，誰更具優(yōu)勢？這樣通過師生共同設(shè)計、制作密度計，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過評價和問題串促進了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和高價思維的發(fā)展。

4 教學(xué)啟示

4.1 培養(yǎng)學(xué)生的問題意識

對于問題4筆者并沒有直接提出，而是問學(xué)生：如果你是教師，你會提出什么樣的問題？學(xué)生在經(jīng)過思考后提出了問題4，有同學(xué)還提出了問題5：如果沒有天平，我們又如何測出物體的密度？提出問題比解決問題更重要，為了讓學(xué)生提出有意義的問題，需要教師精心設(shè)計和引導(dǎo)，給學(xué)生提供支架，這樣學(xué)生才能逐步養(yǎng)成問題意識和批判質(zhì)疑精神。

4.2 培養(yǎng)學(xué)生建模的意識

中考復(fù)習(xí)需要我們和學(xué)生一起將零散的知識結(jié)構(gòu)化，而培養(yǎng)學(xué)生的建模能力有助于學(xué)生將知識結(jié)構(gòu)化。在解決2019南京市和2020無錫市中考題的過程中，我們利用等體積模型解決了這一問題。這樣做可以給學(xué)生很好的啟示，通過建構(gòu)物理模型能夠促進知識的結(jié)構(gòu)化，從而將多題歸一的思想落到實處。[3]

4.3 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

在密度計的設(shè)計過程中，利用等體積法可以制成密度計。如果學(xué)生能夠在教師的引導(dǎo)下利用等質(zhì)量法再設(shè)計、制作密度計，就能夠激發(fā)學(xué)生舉一反三和創(chuàng)新意識，而這種意識需要我們用心去培養(yǎng)、精心設(shè)計和準備，不斷為學(xué)生搭建思維的階梯，這樣才能實現(xiàn)活水有源，攀登有梯。

上述三種意識又具有較強的邏輯關(guān)系，有了問題意識，才會想到去尋找合適的路徑或模型去解決問題；真正解決了問題，才會有創(chuàng)新和創(chuàng)造的本領(lǐng)；而有了創(chuàng)新和創(chuàng)造，才會進一步提出新的問題，這樣形成了物理學(xué)習(xí)的閉環(huán)，在不斷螺旋上升的過程中，學(xué)生的核心素養(yǎng)也就能夠得到穩(wěn)步的提升。

5 結(jié)語

深度學(xué)習(xí)的根本目的是促進學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，[4]而問題是思維的引擎，問題解決不僅是深度學(xué)習(xí)的重要目標，同時也是實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的重要途徑。[5]所以，通過問題解決能夠促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，從而提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。因此，在中考復(fù)習(xí)過程中，需要教師創(chuàng)設(shè)真實情境、設(shè)計有效問題，促使學(xué)生圍繞一系列問題展開深度思考，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)不再被動，而是觸及靈魂的深度學(xué)習(xí)，即在知識結(jié)構(gòu)化的同時，充分發(fā)展學(xué)生的模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。