深度学习视角下试题情境资源的开发
摘要：优质的情境化试题是教师进行习题教学的重要素材，但“学生做题，教师评讲”的传统教学方式无法充分发挥情境的育人价值。因此，以深度学习的基本特征为依托，以情境化试题为载体，选取“摩擦自锁”问题中的经典试题为案例，尝试探索高中物理试题中优质情境资源的开发和利用模式，借此实现习题教学向问题解决教学的深层化转变。此工作可供高中物理教师借鉴，为其在全方位促进学生学科核心素养发展方面提供思路。
关键词：深度学习；情境化试题；习题教学；资源开发
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2024）8-0078-5
《普通高中物理课程标准（２０１７年版）》在实施建议中明确指出：要从培养物理学科核心素养的视角审视习题教学的目的，应通过习题教学，使学生在科学思维、探究能力、实践意识、科学态度等方面得到有效提升。习题教学的作用不仅仅是为了得到答案，而是要全面提高学生的问题解决能力［１］。因此，如何创新习题教学的内容、形式和手段以实现习题教学向问题解决教学的转变，一直以来都是教师们重点关注的问题。
近年来，以情境或情境活动为载体的各类情境化试题大量涌现，注重考查学生运用必备知识和关键能力去解决实际问题的能力，成为众多教师进行习题教学的素材来源。然而，在日常教学中，若是将该类试题直接拿来作为习题使用，且依旧沿用“学生做题，教师评讲”的传统教学方式，会导致学生因为思维跨度过大而无法进行知识的有效建构，也会造成优质情境资源的浪费，试题的育人功能难以得到充分实现。因此，本文将以深度学习理论为指导，以“摩擦自锁”问题中的经典试题为案例，尝试探究高中物理试题中优质情境资源的开发和利用，为高中物理教师习题教学的开展提供一些参考与借鉴。
１深度学习理论
１．１深度学习之于习题教学的意义
深度学习是指“在教师的引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程”［２］。在这个过程中，学生掌握学科的核心知识，理解学习的过程，把握学科的本质及思想方法，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［２］。由此可见，深度学习与新课标对于习题教学的实施建议具有较高的契合度，是形成学生核心素养的基本途径，可使学生在科学思维、探究能力、实践意识及科学态度等方面得到有效提升。因此，深度学习之于习题教学具有一定的借鉴意义和实施价值。
１．２深度学习强调情境价值
深度学习理论强调“真实、具体、富有价值的问题情境是学生学科核心素养形成和发展的重要载体，也为学生学科核心素养提供了真实的表现机会”［２］。而情境又是试题的重要载体，也是设问的具体化实现。优质的情境是学生思维生长的沃土，对于提升学生的问题解决能力和发展核心素养有重要价值。因此，在深度学习理论的指导下，以开发和利用优质试题情境资源为途径来尝试实现习题教学的深层化，具备一定的可操作性和现实意义。
２“摩擦自锁”问题
当物体的某一物理量满足一定条件时，无论施以多大的力都不可能让它与另一个物体间发生相对运动，这种现象在物理学上称为“摩擦自锁”。
高中阶段，“摩擦自锁”现象通常作为一种较为复杂的问题情境来考查学生对于“共点力平衡”中临界问题的把握。受中学生认知水平和知识储备的限制，该类问题以斜面自锁和平面自锁两种基本形态展开，其基础模型如表１所示。而与“摩擦自锁”问题相关的试题情境与我们日常的生产生活密切相关，涉及一些有趣的生活现象和一些较为复杂的装置及工具，极具现实价值和体验感，其对学生的问题解决能力提出了较高的要求，是非常优质的教学资源。因此，为充分发挥该类问题情境的育人价值，应对其进行精心开发和利用。
３案例分析与实施
３．１原题呈现及试题评析
小明在观察如图１所示的沙子堆积时，发现沙子会自然堆积成圆锥体，且在不断堆积的过程中，材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的。小明测出这堆沙子的底部周长为３１．４m，利用物理知识测得沙子之间的摩擦因数为０．５，估算出这堆沙子的体积最接近（）
Ａ．６０m3
Ｂ．２００m3
Ｃ．２５０m3
Ｄ．５００m3
分析：本题的问题情境为沙子的自然堆积，是一种有趣的生活现象，其本质为斜面的“摩擦自锁”问题。学生需对斜面上的沙粒进行受力分析，运用假设和推理等思维方法掌握沙子堆积过程的动态变化规律及最大底角为定值的成因，求出使沙粒处于临界静止状态（即所受摩擦力达到最大静摩擦力）时斜面倾角的正切值，并借助圆锥体的体积公式求解。由此可见，本题的思维跨度较大，对学生的模型建构、科学推理和论证能力都提出了极高的要求。从教学的角度来看，若以传统的讲授形式进行该题的讲评，学生会因缺乏对沙子堆积过程的动态体验而难以将该情境与物块在斜面上的