第１３卷总第７４期 中学理科园地 课题研究 基于深度学习的备课思考与实践 以沪科版初中物理“认识浮力”教学为例 龙岩市永定区培丰中学 简春姑 摘要：通过以学生的核心素养为发展目标，优化教学任务， 演示实验：将乒乓球放入量筒，往量筒中倒水，观察 乒乓球的运动状态，并思考乒乓球运动状态发生变化的 原因？ 设置学科问题链，充分发挥实验教学的作用，开发符合学生 认知发展规律的思维载体。让学生通过学习活动，自主建构 知识网络，深入理解浮力的概念，全面地掌握学科知识体系， 最终完成对知识的迁移和应用，达到深度学习的目的。 分组活动：利用盛有适量水的烧杯和矿泉水瓶，感受 浮力。（设计意图：通过实验，感知浮力的存在，初步认识 浮力） 关键词：深度学习；科学问题链；物理素养 ［任务２：探究浮力的大小］ 深度学习是一种基于高阶思维发展的理解性学习。 演示实验：将钩码放人容器的底部，注水，钩码沉在 水底。猜想“沉在水底的物体是否受到浮力？”（设计意图： 通过实验设疑，激发思考） 上海师范大学黎加厚教授等认为，深度学习是指在理解 的基础上，学习者批判性地学习新思想和新知识，将它们 与原有的认知结构相融合，将众多思想相互关联，将已有 的知识迁移到新的情境中去，做出决策并解决问题的学 习…。要使学生达成深度学习，前提条件是教师必须进行 深度备课，教师要以学生的核心素养为发展目标，开发符 合学生认知发展规律的思维载体，引导学生主动建构物 类比实验：用手托起石块，观察弹簧测力计的示数的 变化，由此对水中的石块进行受力分析，确定水中石块受 到浮力大小。 （设计意图：通过类比法，引导学生思考“可用弹簧测 力计测量、计算得出浸在液体中的物体所受浮力的大 小”。引导学生经历测量浮力的过程，自主设计实验用的 理知识体系。笔者结合“认识浮力”的备课与教学，具体谈 谈深度备课的思路和问题解决式的教学策略。 １以核心素养为发展目标，设计教学任务 八年级学生虽然对浮力有初步的认识（已了解漂浮 在水面的物体受到水的浮力，懂得浮力的方向是向上的）， 数据记录表格，正确记录实验数据，在问题引领下展示思 考、猜想、分析、推理与判断，在合作学习中逐步学会从观 察到的现象和收集到的数据中归纳出物理规律，并能用 物理语言进行描述，从而逐步培养学生的实验能力、分析 但是对浮力的大小，以及在水中下沉的物体是否受到浮 力、为什么会产生浮力等问题存在认知偏差。学生还因抽 象思维能力的局限性，对自己概念结构中相关概念不能 灵活应用于当前问题，因此教学中要根据学生的情况，开 展基于学情的学习任务设计，要通过实例演绎、合作讨 论、教师的示范等方式，帮助学生发现自己推理过程中存 在的不足［２１，从而增强学生对学科知识的感性认识，培养 学生运用物理知识解决实际问题的能力，进而形成学生 学会学习的核心素养。 推理能力和合作学习能力） ［任务３：认识气体中的浮力］ 演示实验：将充足气的篮球和套扎在气针尾端的气 球一起挂在杠杆左端，调整杠杆右端的钩码的悬挂位置， 使杠杆平衡，然后再将扎在气球上的气针头插入篮球气 门内，气球随即膨胀，观察杠杆是否还能保持平衡？（设计 意图：将知识问题化，问题情景化，通过问题情境激发学 习兴趣，培养观察、思考、分析、推理与判断等逻辑思维能 力） ［任务１：引入新课，认识浮力］ 观看视频：播放“辽宁号”宣传片，展现航母雄姿。思 考“重６万吨的航母，为什么能浮在水面上？”（设计意图： 基于学生已有经验创设问题情景，设疑激发学习兴趣，同 ［任务４：认识浮力产生的原因］ 演示实验：将去底的矿泉水瓶倒置，放入乒乓球后， 注水，观察乒乓球（不上浮），堵上瓶盖后，观察到乒乓球 上浮，要求学生思考所观察到的现象。（设计意图：利用身 边的物品进行实验，让学生感受到物理就在身边，并给浮 时渗透爱国教育和国防教育） ＂２０１５年龙岩市基础教育教学改革立项课题：基于课例研修促进农村骨干教师专业发展的行动研究的研究成果 ７ 第１３卷总第７４期 中学理科园地 课题研究 力产生的原因设置悬念） 理论分析：对浸没在水中的立方体六个面进行受力 分析，并进行理论推导。（设计意图：通过引导学生应用液 体压强和压力的知识，对水下物质进行受力分析，分析浮 力产生的原因，感受理论推导在科学研究中的重要作用） 评析：本节课从６万吨的航母浮在水面人手开展“认 识浮力”、“探究浮力大小”、“认识气体中的浮力”、“认识 浮力产生原因”系列任务，学生对浮力的认识水到渠成， 最后再安排进行针对性的例题、习题等学习活动，具体教 学流程如图１所示。灵活地设置了演示实验和分组实验等 学习任务，注重发挥物理学科的特点，基于学生对浮力认 识的“最近发展区”，层层递进，引导学生在活动中感悟学 习内容，有效地激发起学生的学习兴趣，充分实现了“从 生活走向物理，从物理走向社会”的课改理念。 图１“认识浮力”的学习任务流程设置 ２以学科问题链设计为主线。展开问题导学 在“认识浮力”的学习任务中，可以将授课的知识内 容分解成相互联系的逻辑结构体系，在每个环节中配合 指向学习目标的，具有系统性、梯度性、逻辑性的问题 链，激发、引导学生由简单到复杂，层层递进地展开学科 思维，以促进掌握知识与技能，具体设计见表１。 表１ 学习任务 问题链 设置意图 婀题】。雄壮的“辽宁号’ 万多吨， 任务１：观看 作用？能浮在水面是因为受到什么力的 通过视频观察，实验演示、分组 视频和实验， 问题２娃量筒中倒水，乒乓球是 等活动， ｌ导学生思维从前结构 发现浮力的 不是会被水压住。解析你所看到 进入单点、多点结构，通过对不 存在 的现象？ 同现象进行分析，感受到浮力是 问题３．将矿泉水瓶慢慢压入水 真实存在的。 中，你会有怎样的感受？ 对于“问题 ’，可用手托起测力计 问题４．怎样用实验证明，在水中 下的石块，让学生观察弹簧测力 下沉的石块等物体是否受到浮力 计的示数变化，从而｛Ｉ导学生开 作用？ 展类比实验。 问题５．要测量浸在液体中的物体 对于“问题５”，要求学生通过交流 的浮力大小，要选取什么器材进 讨论，设计“测出物体在液体中所 任务２：探究 行实验？设计怎样的实验步骤？ 受浮力的大小”的实验方案。在实 浮力的大小 实验中需要记录哪些数据？怎样 验时。适时追蛔“怎样正确使用弹 设计 实验记录表格？ 簧测力计？” 问题６：用６表示弹簧测力计在 对于“问题６”，在学生自主设计基 空气中测出的物体重力，用Ｆｌ表 础上，｛ｌ导掌握浮力的测量办法， 示弹簧测力讨‘在液体中测出物体 通过对实验数据的分析与处理， 的重力，则Ｆ 。 增强对在水中下沉的物体也受到 ——浮力的感性认识 ８ 实验中，随着气球膨胀变大，篮 任务３：探究 问题７：将扎在气球上的气针头 球端上升，钩码端Ｆ沉。学生感 气体中的浮 插入篮球气门内，会观察到气球 受到“浸在气体中的物质受到浮 力 膨胀变大，还能观察到怎样的现 力”，且随着气球胀大杠杆倾斜程 象，能否说蜗其中的科学道理？ 度不断加大直观地感受到气球受 到的浮力在增大。 对于乒乓球先是不 Ｌ浮，盖上瓶 盖才上浮的现象，不直接解释， 问题８．将去底的矿泉水瓶倒置， 而是多次重复进行演示，让学生 放入乒乓球后持续注入水，观察 面对截然不同的现象中进行思考 任务４：探究 现象 盖上瓶盖，再观察现象。 “这是为什么？” 此时，呈现“问 浮力产生的 你知道这是为什么吗？ 题９”，让学生带着问题，应用液 原因 问题９，浸在液体中的正方体，其 体压强和压力的知识对浸没在水 前后、左右、．｝ 下六个面受到的 中的立方体六个面进行受力分 液体的压力问有怎样的关系，你 析，得出浮力产生的原因。最后， 能否从中认识到浮力产生的原 让学生利用浮力产生的原因分析 因？ “问题８”的实验现象。在问题解决 式的学习进程，学生充分感受到 物理学科知识的价值 评析：因为浮力的概念、浮力产生的原因等较为抽 象，八年级的学生难以理解，所以教学中通过设置系列化 的问题，让学生经历“问题感知一知识回忆一观察判断一 问题解决”的合作学习过程，丰富对浮力产生及其现象的 感性认识，促进学习目标的达成。在物理教学中要通过设 置系列化的，有思维层次性的问题链，以问题情境为载体， 用问题链驱动学生，开展具有学科思维深度的对话教学。 ３以实验细节优化为着力点，凸显学科思维 物理实验是物理学科的重要学习内容，还是重要的学 习方法。对浮力的学习，《福建省教学和考试指导意见》提 出：要能通过生产生活的实例和实验，让学生感知浮力存 在和浮力的方向；通过受力分析，明确浮力的方向是竖直 向上的。学生已知道浮力的方向是“向上”的，但这是片面 的。为了纠正学生的认知偏差，理解浮力方向“总是竖直 向上的”，开展实验：将乒乓球放入量筒，往量筒中倒水， 观察乒乓球的运动状态是竖直向上的；然后，进行如图 （２）所示的实验，将乒乓球连细线粘在烧杯底部，注水后 观察到细线被拉直，将烧 杯倾斜，观察细线是否发 生变化？学生在前一个实 验中，观察到乒乓球在高 而直的量筒内竖直地向 上浮起。在后一个实验中，观察到与乒乓球相连的细线即 使在烧杯倾斜后，仍然还是被“竖直向上”地拉直。这一次 次的“竖直向上”的现象，让学生深刻地感悟到浮力的方 向“总是竖直向上的”。 物理实验教学，还要注意原理科学、现象明显，否则 实验就会缺乏说服力，难以发挥教学应有的功效。例如， 在探究空气浮力的“篮球变化”实验中，一些老师因为操 作不当导致“气球只是略微变化”“杠杆稍微倾斜”等。为 确保该实验现象明显，事先要将篮球充足气，从而将相连 （下转第１０页） 第１３卷总第７４期 中学理科园地 课题研究 在学生分享数学美的思想、美的方法、美的表达同时，提 高学生的审美能力。 ２．２展现数学历史，渗透数学文化 如人教版八年级上册的第１０１页“用计算机画函数图 象”，根据函数解析式用《几何画板》软件画函数图象。教 学流程：简介画板——动手绘制——编写程序——再次 绘制——评比小结。教师通过介绍几何画板软件如何使 展现数学历史，渗透数学文化，构筑数学与人文之间 的桥梁，可以激发学生的学习兴趣，培养学生的数学精 神，促进学生的人格成长，预见学生的认知发展，启迪学 生思维，指导并丰富教师的课堂教学。 例如，在“勾股定理”的教学中，教师先通过课件介绍 古希腊著名哲学家、数学家、天文学家毕达哥拉斯从朋友 家地砖图案上发现的毕达哥拉斯定理，再展示我们老祖 宗通过“出入相补法”，介绍“赵爽弦图”，通过对图形的切 用，操作方法特点，让学生理解《几何画板》是一个适用于 几何研究的软件平台，它可以为大家提供一个探索几何 图形内在关系的平台。以点、线、面为基本元素，通过对这 些基本元素的变换、构造、测算、计算、动画、跟踪轨迹等， 能显示或构造出其它较为复杂的图形。可以任意拖动图 形、观察图形、猜测并验证，在观察、探索、发现的过程中 增加对各种图形的感性认识，形成丰厚的几何经验背景， 从而更有助于培养学生直观想像能力。再由教师利用网 割、拼接，巧妙地利用面积关系证明了勾股定理。最后引 导学生阅读本章引言中介绍了关于２００２年在北京召开的 络教学，简要介绍利用几何画板画函数的图象。安排学生 学习一些简单的操作知识和功能介绍并自主完成一些函 数图象的绘制。最后进行总结交流。采用信息技术与数学 学科教学的高度融合，通过教师和学生一起运用画图软 国际数学家大会的会徽来源，进一步阐述我国古代数学 研究者对于这个图案的分析与解释。教学中，教师借助数 学史的叙述，很自然地把这些素材融人到课堂教学中，既 可以调动学生学习的积极性，又恰如其分渗透着数学文 化，潜移默化的提升了学生的数学文化素养。同时把看似 枯燥的学习内容进行了，激发了学生对勾股定理学习的 热情。 件——《几何画板》，学习函数的图象与性质，直观、便捷、 高效㈧。通过借助现代信息技术手段的使用，给予学生更 多的动手、动脑的机会，思考和探索，让教学变成研究，自 主学习成为可能。 数学史不仅闪耀着人类智慧的光芒，而且它的发展 总之，数学文化走进初中数学课堂，可使学生在数学 学习的过程中去体会数学的文化品位，体察社会文化和 数学文化之间的互动，从而获得数学文化的滋养，提高数 学文化素养，培养学习能力。 参考文献： ［１］中华人民共和国教育部．义务教育数学课程标准（２０１１版） ［ｓ］．北京：北京师范大学出版社，２０１２． 也充分体现了人类为真理而生生不息、孜孜以求的精神。 展现数学历史，渗透数学文化，能使学生深刻体会到数学 是人类精神文明的硕果。 ２－３融合信息技术，渗透数学文化 计算机在教学中的应用，极大地丰富了课堂教学的 模式与手段它们把困难的变成容易，把不可行的变得可 行。《义务教育数学课程标准》指出：“有条件的地区，教学 中要尽可能地使用函数计算器、计算机以及有关软件，这 种现代教育手段和技术手段将有效地改变教学方式，提 高教学的效率．如利用计算机展示函数图形、几何图形及 其变换过程并研究其性质……”… ［２］叶海英．初中数学教学中数学文化渗透的实践研究［Ｄ］．杭 州：浙江师范大学硕士研究生论文，２００８． ［３］刘丹．几何画板在高中数学新课改中对学生数学思维能力 的培养研究［Ｄ］．昆明：云南师范大学，２０１１． （上接第８页） 的气球吹得足够大；将教材图示中用的等臂杠杆改为不 等臂杠杆，以保证气球体积略微增大时篮球端也能够明 显地向上倾斜。经过改进，课堂上一些学生因为担心气球 “爆炸”而用手捂着耳朵，面对杠杆的明显变化又目不转 睛地注视着、感叹着。在紧张、惊讶的氛围中，学生深刻地 究”中开展深度学习，自主建构知识网络，掌握学科知识 体系，最终完成对知识的迁移和应用，提升学习能力，培 养物理科学素养，达到深度学习的目的，进而为终身学习 奠定坚实的基础。 参考文献： ［１］何玲，黎加厚．促进学生深度学习［Ｊ］．计算机教与学，２００５ （５）． 感受到了“浸在气体中的物体会受到气体对它的向上的 浮力”。 结语：教师要想方设法地创设情境、丰富课程资源、 架构活动及问题体系，通过开展深度备课，优化教学任 务，将学习的主动权还给学生。让学生在“自主、合作、探 １０ ［２］赵志栋．初中生浮力概念转变的心理机制研究［Ｄ１．１１每汾： 山西师范大学，２０１４．
