指向核心素養踐行深度教學
——以“粒子和宇宙”為例

湯有國

(浙江省天臺中學 浙江 臺州 317200)

指向核心素養踐行深度教學
——以“粒子和宇宙”為例

湯有國

(浙江省天臺中學 浙江 臺州 317200)

面對新一輪的課程改革，如何通過課堂將物理核心素養落地，這成為每一位物理教師的首要問題．為了不至于“穿新鞋走老路”，就必須在課程理念的指引下，在教學方式和學習方式上破冰，基于學生深度學習的深度教學，才能使核心素養植根于課堂．筆者以自己獲得的一節部優“優課”“粒子和宇宙”為例，談通過深度教學提升核心素養的實踐策略．

核心素養 教學方式 物理教學 素質教育 深度教學

1 教學背景分析

在人教版物理3-5教材“粒子和宇宙”一節在教學上屬于“了解”要求，在考試上也屬于幾乎無人問津的內容．所以在實際的教學中，這堂課經常被教師“一帶而過”．但是德國教育家第斯多惠說：“教育藝術的本質不在于傳授本領， 而在于激勵、 喚醒和鼓舞．”所以從新課程理念角度去研究本節內容，其中蘊含著極大的財富．

筆者從核心素養培養的角度出發，通過挖掘、拓展和重組教材，深挖其中的教育功能，利用深度教學讓物理教學從三維目標到核心素養整合．

2 挖掘、拓展物理學史的教育功能

在教材中，對于粒子的認識和發展內容，沒有涉及具體的歷史過程．學生已經學習了有關粒子的知識，但是學生對粒子的數量、單個粒子的特性、粒子的分類都知之甚少，同時課本中對粒子發現歷程中的科學精神、科學態度、科學方法幾乎沒有涉及，而這其中蘊含的教育功能卻是最重要的，所以教學中要突出體現和滲透．為此，教學中將這一部分內容作了重組．

按照原子、原子結構、原子核、正電子、中微子、夸克、400多種粒子，再到粒子分類的線索進行授課，可以將物理學史的重要節點的教育功能展示出來．如，湯姆生發現電子的歷程，說明了創造性的發現需要洞察力，科學研究不只是“客觀地”揭露事實，觀念的突破在這里起到了關鍵的作用．再譬如在人類認識領域使得突破上：正電子的發現開辟了反物質領域的研究；π介子的發現,標志著人類對物質的認識向前跨進了一步,開辟了一個新的領域,即從認識原子核深入到認識基本粒子的領域；夸克模型是物理學發展中的一個重大突破，打破了人們元電荷的認知．

以上這些是書本上獲取不到的，需要教師的深度研究．對學生來說是極大的認知沖擊，這里適時安排了學生大討論，通過學生的個人體會和集體的交流．例如有學生就意味深長地談到：電子的發現讓我懂得，要以一種開放的姿態面對新事物，除了接受更要學會質疑和創新，這是人類和科技不斷進步的源泉．通過這樣的教學形式，學生主動地深度挖掘到人類對事物認識和發展艱辛、曲折、漫長的歷史過程，從而對物理發展歷史產生了深深的敬畏和贊嘆，被科學家的科學精神和科學態度所折服．

3 物理教學要激發學生的科學唯美

楊振寧把物理學之美分為3類：現象之美、理論描述之美、理論結構之美．在粒子和宇宙的關系時用到了一幅經典圖片，如圖1所示．這幅圖將物理學之美淋漓盡致的展現出來．首先，學生會被一條蟒蛇震撼到，激發起對物理學和物理學家濃厚的興趣，極大地開闊了學生的視野；其次，學生被物理學的理論從極大到極小曼妙的遍布所吸引，并且感受到物理學研究領域的廣度和深度之美；再者，對于諾貝爾物理學獎獲得者格拉肖提出的：“隱藏在原子內心的，是宇宙結構的秘密”有了深層地、理性地理解和學科的解讀，并陶醉于物理理論結構的美感之中．在教學中如果能夠經常性的、有實際載體的去欣賞美，必定會提高學生的審美，會從事物表面上的形式上的藝術美上升到事物內在的科學美．科學美是結果大腦整理、加工形成的美的意識或觀點，這是一種較高層次的美．從學科的物理教學到這種跨學科的教育，一定會極大地豐富學生的內心世界和靈魂，使學生終身受益．

圖1 粒子與宇宙的經典關系

4 物理教學要激發學生深度的思維

針對教學時提出的“對原子的認識花了2 000年左右，而后來大量粒子的發現只用了100年左右”這一問題時，學生就會想到研究工具、研究方法對于物理學發展的重要意義．這樣的教學設計，可以激發學生深度的思維，探尋學科的研究方法．

通過討論交流，學生得出了粒子物理的發展體現了模型和實驗之間的邏輯關系，如圖2所示.這是幾百年來粒子物理學快速發展的重要因素，不僅使得物理學科的發展突飛猛進，也對其他學科起到了推動和輻射作用．通過這樣的構建性的課堂教學，學生的思維已經從表層上升到了高階的思維，增長了學科思想、提升了學科能力．

圖2 模型與實驗的邏輯關系

5 從單純的物理教學走向教育

5.1 為愛國主義教育尋找好的載體

在粒子部分的教學中，華人的貢獻是非常好的教育題材，所以在教材的基礎上對人和物作了拓展和補充．例如,我國科學家發現的中微子第三種振蕩；我國的同步加速器、對撞機發展概況等，這些會極大增強學生的自豪感和使命感．

對于科學家，選擇性地介紹了：李政道(31歲時與楊振寧李政道一起因發現弱作用中宇稱不守恒而獲得諾貝爾物理學獎，最早獲諾貝爾獎的中國人)、丁肇中(因發現“J”粒子，于1976年獲得諾貝爾物理學獎)、朱棣文(被譽為“能抓住原子”的人，朱棣文獲得了1997年的諾貝爾物理學獎)、楊振寧．

學生對楊振寧這位科學家都比較感興趣，但了解不全甚至于不正確．當學生聽到他的研究成果很大程度上重構了近40年來的物理學和現代幾何學，已經排在牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦的工作之列，被稱為現代的牛頓時，發出了由衷的贊嘆和崇拜．在娛樂和八卦漫天充斥的生活里，無疑給學生注入了一股清泉，這種偶像的正能量極大激發了學生學習物理和投身科學的熱情．同時這些華人科學家的精神在學生的內心深處引起強烈共鳴，在潛移默化中給學生上了一堂非常優質愛國主義教育課．

5.2 啟迪學生對生命的思考

宇宙演化教學中，特意加上了地球生命的誕生、人類的發展史，再通過安排小組討論，可以引發學生深度的思考和交流．當學生道出了：人類的發展史在宇宙演變中只是滄海一粟，人的壽命更是微乎其微，但是人的知識是無限的，我們可以憑借知識一代代的傳承，使我們的生命得到永恒；雖然人類已經在物理學上發現了很多，但對宇宙而言，人類目前只是牙牙學語的嬰兒，宇宙對于人類來說仍是一片黑暗，因此人類還要做很多，還要不斷奮斗，將知識一代代傳下去……這一系列發自肺腑的言語，這些基于物理教學的理性的、關于生命意義的探尋和回答，對邁向成年的學生的人生觀、世界觀、價值觀的正確建立意義何等重大．所以這不單純是知識的教育更是人性的教育，將物理教學上升到了更高的層次，這不正是核心素養的目的所在嗎？

總之，核心素養的教育是一個系統工程，但絕不是空中樓閣．作為一線教師的我們應該從教育的高度著眼，深挖教學資源、教育功能，讓教學從灌輸性、接受性、表演性走向理解性、建構性、反思性，開展基于思想的追尋、思維的啟迪、方法的引領的深度教學．讓我們用課堂這根杠桿，以深度教學為支點，撬動核心素養的重任．

1 劉崎.核心素養理念下物理教學的思考.物理教學探討,2016,34(6):39～41

2 人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發中心. 物理選修3-5.北京：人民教育出版社，2016.50,91～94

2017-03-02)