基于“核心问题”的深度学习，促进学生核心素养的形成

周諓 王成川

摘  要：物理概念的形成过程，往往涉及或融合了“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”核心素养的内容，设置“核心问题”能激活学生的思维和情感体验，让学生在真实（或模拟）的物理情境中感受物理规律，经历实验操作的感观体验和逻辑推导的思维体验，逐步生成物理概念、理解物理规律，转变学习方式，从主动的、批判性的深度学习过程中提升自身的物理学科素养。

关键词：核心问题;体验;物理素养;深度学习

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2019）7-0077-4

新课程标准明确提出：“教师要善于引导学生从真实的情境中发现问题，有针对性地展开讨论，提出解决问题的思路，使学生的认识逐步得到发展。”基于核心问题的物理教学，是以“核心问题”为基点，激发并推进学生活动，形成学生在活动体验基础上的“深度学习”，从而转化学生的学习方式。

“核心问题教学”应根据一节课或一个单元教学的结果性目标和体验性目标，结合教材内容和物理客观规律，选择适应学生身心活动和认知能力的深度学习方式，以促进学生深度体验为中心任务，让学生在学科知识与其应用之间建立联系，在未知情境中能够进行迁移，从而形成学生的学科素养。

本文以《磁感应强度 磁通量》教学设计为例，说明如何利用“核心问题”促进学生深度学习。

1    “深度学习”与“核心问题”

“深度学习”是指“学生在理解学习的基础上能够批判地学习新的思想和事实，把它们融入原有的认知结构中，在众多思想与方法中进行联系，并能将已有的知识迁移到新的情境中去，作出决策并解决问题”。深度学习相对浅层学习而言是深层次学习，浅层学习是指学习者可以一次学会的，不需要反馈或纠错，很少或没有歧义的学习。而深度学习需要学生自己在真实的问题解决活动中通过真实的体验而逐渐地自主建构起来，课堂教学中的“问题化”和“情境化”拓展了学生深度学习的活动空间。

物理教学中的“核心问题”是基于物理知识而言的，物理概念、物理规律或物理实验的学习都是围绕某个“知识点”展开物理教学或科学探究。在学生的学习活动中，教师以一个教学活动中的“核心问题”激发学生自主活动，先由学生运用已有的显性知识和缄默知识独立地或合作地解决“核心问题”，然后师生共同对问题解决的主观过程进行反思，并且表达、归纳提升活动中的体验与感悟，进而产生本节课应该学习的新知识和新方法，将学生单纯的接受性学习转变为接受性与体验性相结合的学习，使教学的结果性和体验性目标都获得更高的达成度。我们认为，核心问题教学模式不同于以往学校大量采用的“接受-意义学习”，而是“发现-意义学习”，更看重学生自己在活动中的体验，可以实现学生的深度学习，形成物理学科的核心素养。其教学流程可简述为（如图1所示）：

2    《磁感应强度 磁通量》教学实例

2.1    教材的解读及核心问题的确定

《磁感应强度 磁通量》一节为高中《物理》（教科版）“选修3-1”第三章《磁场》中的第3节。磁感应强度和磁通量是磁场中比较重要的两个概念，教材这一部分的内容安排为三个部分：

第一部分，利用定量探究安培力大小的实验，类比电场强度的比值定义法引入磁感应强度的概念。

第二部分，根据磁感线可以形象地描绘磁场，寻找定量描述其疏密程度的量，进而生成磁通量的概念，并用磁通密度来描述磁场强弱。

第三部分，教材最后的学生活动设计为利用安培力测定磁感应强度，是对概念的应用和强化。

本节课的“核心问题”在于两个概念的建构，故教材最后的部分，利用安培力测量磁感应强度的学生活动，受课时限制就留待下一课时再来处理。

2.2    学生分析及教学方法的选择

学生在前一节《安培力》的学习中，通过演示实验对与电流在磁场中所受安培力有关的因素有一定的体验;在《电场》一节的学习中，对利用检验电荷所受电场力与电荷量的比值来定义电场强度有较为深刻的体驗;学生对利用磁感线来形象地描述磁场的方式比较熟悉。

本节上课班级是某中学的平行班，但其中部分学生思维比较活跃，能带动其他学生联系已学的物理概念进行有意义的建构，并能从分析实验数据、从定量的角度提出描述磁场强弱的思路。因此，拟定“分析讨论实验数据”“观察分析模具”“类比电场强度、电阻等物理量的比值定义法”为本节课的学生活动内容，指导学生采取独立思考、分析讨论、交流分享的方式学习本节内容。

2.3    教学目标设定

学生通过自主预习，能理解用“元电流”在磁场中受力的大小来定量描述磁场强弱，同样也能从磁感线的疏密程度来描述磁场强弱的大小，从而理解磁感应强度的概念。在课堂教学活动推进过程中，教师如果充分让学生体验比值定义、类比和极限等思想方法，进一步建构物理概念之间的关联，学生的“科学思维”素养会进一步得到提升。本堂课的结果性目标和体验性目标表述如下：

2.3.1    结果性目标

①能类比电场强度的定义，通过定量分析通电导线在磁场中所受安培力的实验，建立磁感应强度的概念;

②能从磁感线是形象描述磁场的方法，联系比值定义法得出磁通密度的概念;理解磁通量是描述磁场重要的物理量。

2.3.2    体验性目标

①体验“化曲为直”极限思想与建构物理模型之间的关联;

②体验比值法定义物理量和类比的思维方法与物理概念生成之间的关联。

2.4    教学活动设计

2.4.1    提出问题环节

学生对电场和通电导线在磁场中的受力已经比较熟悉，教师引导学生独立回忆相关前认知，并主动思考本堂课的核心问题：分析通电导线受力与磁感线模具，类比电场定量描述磁场强弱。

设计意图：学生在核心问题引领下，明确课堂任务，进入问题情境。

2.4.2    解决问题环节

基于對教材和学情的分析，按核心问题教学模式推进教学活动，选择了两个与结果性目标相对应的学生活动。

学生活动一：复习电场中电场强度的定义及其概念的形成过程，激活学生有关“从电场对放入其中的电荷有力的作用的基本性质中，利用比值法定义出描述电场力的性质的物理量”等相关元认知。复习本章前一节有关通电导线在磁场中所受安培力的内容，组织学生观看关于通电导线在磁场中受力的实验微视频。选取通电导线在磁场中的受力为研究情境，在核心问题“定量”这个关键词的引导下分析实验数据，并分析、交流实验装置与实验操作步骤中的细节（如：所采用磁场的特点，导线与磁场方向、安培力方向的关系等），通过类比电场逐步建立物理模型，引导学生逐步明确定量描述磁场强弱的思路。

设计意图：与电荷在电场中的受力有区别，选择通电导线在磁场中的受力来研究磁场强弱，涉及匀强磁场、电流方向与磁场方向关系等细节，其概念的形成与电场既有类似又有区别，学生自主探究难度更大。所以，在从物理情境中抽象出物理模型的过程中，在学生解决问题的思维过程中应做好引导性评价，对学生发现的细节性问题应给予充分的肯定，并做好记录。课堂上学生能比较熟练地运用控制变量法分析实验数据，得出F与IL的比值是定值的结论，在肯定学生分析的基础上，注意及时评价学生的表述规范与否。

学生活动二：通过展示模拟磁感线的自制教具，引导学生交流、讨论定量描述磁感线疏密程度需要注意的细节。学生能在教师阶梯性的问题引导下仔细观察模型逐步修正定量描述的方式。

设计意图：对这部分的内容，学生能比较容易地从前认知中提取出相关的内容，但在显性化的表述上不够规范。课堂评价中及时肯定学生的思考，加深学生从具体情境中抽象并建立物理模型，逐步完善最终能定量表述的关联体验。加深学生对于物理概念生成与类比、极限、比值定义法等思想方法之间的关联。

设计意图：学生解决问题的过程中对从具体情境中抽象出概念以及与概念规范表述相关的元认知已经激活，并有比较深刻的体验;但磁感应强度及磁通量的概念本身都比较难，学生很难达到规范的表述。故在师生共同反思提升的过程中，应充分肯定学生解决问题中的细致观察、独立思考、质疑求证，以鼓励性的评价引导学生关注概念规范表述中的细节，从而完成概念的建构。

4.运用反馈环节

运用类比的方法，猜想电场线疏密的物理意义，虽然这部分的知识不在高中物理的学习范围内，但是这样的运用反馈能激励学生运用类比的思维方法进行探索，加深方法与知识之间的关联体验。

设计意图：学生经历了从两个不同的角度建构磁感应强度概念的思维探究过程，对类比的方法体验比较深入，能从类比磁场的角度思考电场线疏密与电场强度之间的关联。肯定学生的猜想并采用鼓励性的语言，激发学生对类比这种思维方法的认同，加强其对方法与新知识探究之间的关联体验。

3     教学反思

3.1   强化学生活动的设计，促进学生学习的深度体验

本节课的设计从两个不同角度体现了学生深度学习的实质：

第一，通电导线在磁场中受力和用磁感线形象地描述磁场强弱，通过数据的分析、比较，定量地建立磁感应强度的概念，通过学生的亲自参与、反思与评价等深度学习过程，促进了学生核心素养的形成。

第二，在概念建立的过程中，学生体验了从具体物理情境到抽象出物理模型的过程。根据定量条件逐步完善模型。通过规范表述完整概念的建立过程，加深学生理解物理概念生成与类比、极限、比值定义法等思想方法之间的关系，提高了学生的科学思维能力。

基于不同角度共同方法的体验，学生对新概念的建构有比较深刻的体验。在运用反馈中，对电场相应部分的拓展虽然是教学内容以外的，但学生都能自主运用类比的方法进行猜想。应该说，基于在本课堂的思维体验，学生能力获得了提高，对知识与方法之间的关联体验得到了加深。

3.2    通过学生的深度学习，促进了学生科学素养的形成

本课在磁感应强度与磁通量两个概念的教学活动中，关注学生对学科思想和方法的体验式深度学习，提升了学生的物理核心素养。从教学的知识内容本身来讲，涉及到“物理观念”的关联体验（如场的观念，物质的观念）。解决问题环节所设计的两个活动体验，促进学生相关“科学思维”的发展（如类比的思维方法、比值法定义物理量、极限的思想用于化非匀强磁场为匀强磁场）。分析实验数据的过程强化了“科学探究”（如控制变量法）方法的运用。最后运用反馈环节，返回电场中对电场线与电场强度、甚至是电场通量的猜想，在一定程度上提升了学生的“科学态度与责任”。

3.3    反思本堂课的不足

在具体教学过程中对磁通量的概念处理不够全面。在反思提升环节对磁通量是标量、其正负所代表的物理意义提升不够。课堂中教师单纯强调磁感线的方向与平面的关系，并没有深入地讨论平面法线与磁场方向夹角与磁通量之间定量的关系，学生对磁通量概念中标题正负的物理意义体验不够深入。

参考文献：

[1]杨玉琴，倪娟.深度学习：指向核心素养的教学变革[J].当代教育科学，2017（8）：43-47.

[2]庞维国.论体验式学习[J].全球教育展望， 2011（6）：9-15.

[3]周光岑，陈明英. 基于缄默知识的核心问题教学模式实践研究[J].西南民族大学学报（人文社科版），2008，29（12）：280-285.

[4]陈旭远，刘冬岩.促进学生体验的教学策略[J].中国教育学刊，2004（4）：48-51.

（栏目编辑    李富强）