基于核心素養指向深度備課

王國軍 湯金波

摘 要：本文圍繞光的折射定律從探究不同盛水容器在不同角度觀察到的不同現象入手，進行深度備課，來解決智慧型課堂教學過程中學生的認知障礙，促進學生核心素養的全面養成，從而對學生的深度學習做出正確的導向.

關鍵詞：深度備課;核心素養;智慧課堂

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）08-0053-04

作者簡介：王國軍（1985-），男，貴州人，本科，中學高級教師，研究方向：初中物理實驗教學、試題研究、學生心理研究;

湯金波（1964-），男，江蘇如皋人，本科，中學物理特級教師，研究方向：物理實驗創新.

1 問題背景

備課是教與學的前提，是教師根據學科課程標準的要求和本門課程的特點，結合學生的認知特點、教學環境等具體情況，選擇最適合教學方法、手段和順序，以保證學生進行深度學習的重要教學環節.深度備課是基于學生深度學習為導向的備課，要做到深度備課就要深入了解深度學習.

深度學習中能體現核心素養中的理解、批判、聯系、遷移、決策和解疑能力，是在教師引導下進行多維度、深加工、高度參與等深度思維手段的綜合結果，它重視學生的元認知水平，是基于學生前概念認知下的學習方式，摒棄了那種粗淺的學習方式，是與淺層次的學習相對的學習方式.

深度備課就要多維度了解學生的認知特點，結合學科教學內容，根據課程標準和學科核心素養進行各個環節的教學準備，以便于學生進行深度學習，打造高效型、智慧型課堂.

2 問題的提出

2.1 關注學生前認知

作為初中物理光學中的探究內容，很多學生比較熟悉的一種現象是：劃船時，發現船槳在水中“折斷”的部分會向水面處偏折，河岸上的一根竹竿倒在了水中，水中竹竿依然是“折斷”的部分向水面處偏折（如圖1甲實物現象，圖1乙是模型圖）.這些現象才是最初自動嵌入學生大腦的潛意識，而恰好是這樣的潛意識對他們前概念的形成有潛移默化的影響，也就是首次效應的影響.

2.2 課堂教學現象

在進行光折射教學時，經常會采用或看到“暴力”的教學導入方式，緊接著教師就進行了課題的教學，比如：在一圓柱形玻璃杯中放入一支鉛筆或其它物體，接著提問：“同學們，你們看到了什么現象？”或“同學們，你們發現筆還是直的嗎？”很快就會聽到學生回答：“筆好像折斷了.”是的，筆看上去確實折斷了，但這是所有同學都看到的現象嗎？經過近10年的課堂教學及聽其他老師的課堂展示，筆者發現了一個細節：其實只有部分同學可以看到這種現象，但是我們老師經常就以這部分同學看到的現象作為所有同學觀察到的現象，然后就堂而皇之地進行了光的折射的教學.這樣的教學合理嗎？在一定程度上來講，這是不合理的.原因是：還有一部分學生看到的不是這樣的現象，他們會產生疑惑：“為什么我明顯看到的不是這樣的現象，而老師就以其他同學看到的現象為準進行教學了呢？”難道這不是有點荒唐嗎？另外一種情況就是，我們為了快速把學生們的思維帶入課堂，經常采用一束激光射向裝有一定量水的水槽中，這里同樣也有一個問題就是：“只有少部分同學會看到光從空氣中斜射向水面的時候，光路發生偏折的現象”，也有另外的一部分同學可能會看到：“水中的光路與空氣中的光路是在一條直線上的”.

以上的教學導入方式是一種非常常見的情況，問題就是這樣的常態化導入，并沒有做到尊重學生的元認知特點，而采用一種強迫化的手段，直接嵌入新概念的現象教學，這是不符合學生物理觀念的形成規律的.如圖2所示是滬科版教材使用的拍攝圖片，而圖3、圖4、圖5、圖6是多角度地拍攝一只筷子斜插入裝有水圓柱形杯中的情況.

顯然，在不同角度進行觀察，得到的結論是不同的，這對我們在進行課前學情分析和深度備課時具有一定的指導作用，應該關注學生身邊最常見的與課題教學有關的現象，從學生常見的現象進行導入，才不會形成強迫式教學，避免了學生認知過程中強制性的代入感.

2.3 教輔資料中習題情境表述不精準，問答規定含糊不清

在現行很多的教輔資料中，我們經常看到如下的習題：如圖7所示，是我們看到的筷子斜插入水中的情況，其中正確的是……

此題的本意就是本文中圖1的實際情況，參考答案是D.但是通過實際的測試，大約有80%的學生會選擇B，往往這部分學生都是上課特別“專注”的學生，這對他們來說是一種打擊，同時也是一種警醒.那么，如此多的學生選擇B選項背后的原因究竟是什么呢？原因就是學生對單一角度觀察到的現象進行了想當然的切入，另外一個原因是題干的描述精準性不夠，即觀察角度受到限制.這對我們的教學及命題帶來的一個思考就是我們教的不是單一的知識，而是需要教給學生多角度觀察和思考問題的能力.命題取材于原始生活，但是在進行情景描述和答題規定的設定方面要進行多推敲、多角度思考.如果把參考答案作為標準答案進行教學，會導致我們教給學生的是單一的基本知識和技能，而不是素養的養成，把學生教“傻”，變成只會把課堂實驗單一的現象進行機械學習的“機器”，從而導致學生養成只看到片面的現象就進行單一思考問題的思維習慣.

2.4 多版本教材的導入比較

表1是2012年不同版本初中物理教材中關于“光折射”的導入部分.筆者進行了四個不同版本的教材歸納.

從表1中不難發現，人教版、蘇科版、滬科版均以元認知為指引，重視學生的前概念形成過程，采用了文字、情境對話和實驗演示的方式進行導入.教材終究只是提供一個指引，教師在進行備課時，就需要發揮備課的各個功能，進行深度備課，為學生深度學習打下堅實基礎.

3 深度備課，養成核心素養，打造智慧型課堂

3.1 課前定量分析，做一個明師

3.1.1 光從一種介質斜射進入另一種介質，為何會發生折射

以光從空氣斜射向水中或光從空氣斜射向玻璃中為例.根據惠更斯的推導，假設光在空氣中的傳播速度為c，在水中的傳播速度為v.如圖8所示是一束光斜射向水面的光路圖，但是如果把空氣和水中的光路進行多次放大后可以簡化為圖9的情況.根據光傳播具有等時性的特點，可以推導出光為何在水面處會發生折射.推導過程如下：

∵O1O2=AO1sinα=O2Bsinβ，AO1=ct，O2B=tv，

∴n=sinαsinβ=cv

即光從一種介質進入另一種介質時，由于速度發生了改變，因此在界面處將會發生光路偏折.

3.1.2 筷子斜插入圓柱形水杯，像的偏折方向問題研究

本文圖3、圖5、圖6的筷子斜插入圓柱形水杯中，隨著觀察角度的變化筷子的像偏折方向隨之發生改變，為何會出現如此的現象呢？筆者對該現象進行模型的定性分析，如圖10、圖11、圖12所示.

通過模型分析，隨著觀察角度的變化，像的偏折方向也會隨著發生移動，而當筷子豎直插入裝有水的圓柱形杯子中，將會看到筷子放大的像.因此，坐在不同位置的同學看到的偏折情況不同，臉上會露出疑惑的表情也就不足為奇了.

3.2 改進實驗演示方式，避免固化思維，助力智慧課堂的打造

3.2.1 關注全體學生，多角度觀察，建立正確的科學觀念

第一印象是人們第一次看到事物表象在大腦中的效應，首次效應的影響會大于后面時間所產生的影響，如果首次效應形成刻板思維，對將來認識事物會產生極大干擾和困難.通過前述問題的研究，為了防止學生可能因為單一角度看到的單一現象而形成固著性思維，對學生的后續認知帶來不必要的困惑，我們可以采用旋轉式圓臺助力課堂實驗導入的演示，為學生后續進行光折射實驗的探究打下堅實基礎.圖13是通過旋轉圓臺360度角度拍攝，這樣就可以保證不同角度的同學觀察到斜插入水中的筷子的成像情況.圖14是一直線型金屬桿斜插入水盆中，在空氣中拍攝的情況，明顯看到“彎折部分”偏向水面.通過多角度的觀察，幫助學生建立正確的物理觀念.

3.2.2 在科學探究過程中創新實驗方法，助力形成科學思維

在學生實驗過程中，通常會采用光屏以法線（輔助線）為軸進行折轉的方式，然后觀察在折轉面上的光路情況，接著再把折轉面折轉到與未轉動面在同一平面時，又能看到兩條光路，從而說明折射光線、入射光線在同一平面內.如圖15、圖16是常用的探究模型.但是否可以另辟蹊徑呢？答案是肯定的，依然可以采用圓臺，通過旋轉圓臺，進行正面觀察，當看到水中的折射光路與空氣中的入射光路在一條直線上的時候，就可以簡單、明了地得出折射光線、入射光線在同一平面內（如圖17所示）.

這樣的操作看似簡單，但是給學生提供了勇于創新的思維引領，還可以讓學生比較兩個操作方案，對方案進行評價，培養學生的分析、綜合、質疑、批判思維，提升科學思維品質.

4 總結

以核心素養為中心的深度備課，需要去深度鉆研教材，進行多角度的比較，關注學生的認知，從學生的角度出發，在進行教學設計過程中循序漸進地形成物理觀念，在實驗探究中提升學生科學思維，養成科學態度和責任.教師在教學中研究教材、教輔資料、學生、教學環境過程中要有批判性思維，用豐富的邏輯知識辨別真偽.從科學素養的角度去認識物理概念和規律，設計出符合學生認知發展規律和知識發生規律的教學過程，進而打造智慧型課堂.

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（收稿日期：2020-12-01）