任 少 鐸

(廈門市海滄區(qū)東孚中學，福建 廈門 361000)

傳統(tǒng)備課和教學一直忽略學生的知識盲點和思維誤區(qū)，按照固定的模式照本宣科，導(dǎo)致學生學習不夠深入，只是靠記憶去應(yīng)對習題。筆者以“大氣壓強”為例，通過深度備課，突破了學生的知識盲點和思維誤區(qū)，從而有效促進學生的深度學習，使其可以從本質(zhì)上理解大氣壓強及其相關(guān)現(xiàn)象，真正提升物理學科核心素養(yǎng)。

一、深度學習、深度備課的內(nèi)涵及相互關(guān)系

1.深度學習的內(nèi)涵

深度學習又稱為深層學習，與淺層學習有本質(zhì)區(qū)別。淺層學習將知識看成是模式化的、碎片化的單元去接受和記憶，是通過直接描述、鞏固記憶和反復(fù)練習等方式學習新知識的一種學習形式，是一種基于記憶的學習。深度學習倡導(dǎo)將新知識與原有的概念和原理聯(lián)系起來，融入原有的知識結(jié)構(gòu)，從而將新知識融會貫通并能靈活遷移的一種學習方式，是一種基于理解的學習。深度學習注重批判性理解，強調(diào)內(nèi)容整合，著意建構(gòu)反思，重視遷移運用[1]。

2.深度備課的內(nèi)涵

深度備課是區(qū)別于傳統(tǒng)備課的一種備課形式。傳統(tǒng)備課是將知識看成是孤立的、模式化的單元，按照課標、教材、教參的邏輯和思路，按部就班且蜻蜓點水式地進行備課的一種備課形式，是一種復(fù)述性質(zhì)的備課。深度備課將知識看成是連續(xù)的、整體的結(jié)構(gòu)，重視學生原有的知識和思維結(jié)構(gòu)，不局限于教材的內(nèi)容和思維，著意知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和邏輯，強調(diào)新知識結(jié)構(gòu)與學生原有知識結(jié)構(gòu)的有機整合，是一種研究性質(zhì)的備課。

3.深度學習與深度備課的相互關(guān)系

學生的深度學習，離不開教師的深度備課。深度學習的內(nèi)容特點是基于問題的多維知識整合，在進行教學內(nèi)容分析和設(shè)計時，需要教師深入地研究學生的知識經(jīng)驗以及前概念，深入了解學生的原有知識結(jié)構(gòu)和思維特點，深入分析知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和邏輯，且不局限于教材，并有針對性地設(shè)計教學活動，突破學生思維誤區(qū)，幫助學生將新知識與原有的知識和思維結(jié)構(gòu)融為一體。這樣不僅有利于學生進行有效的知識建構(gòu)，還有利于知識的提取、遷移和應(yīng)用，從而有效地促進學生的深度學習。

二、基于深度學習的“大氣壓強”的深度備課

1.當前“大氣壓強”教學中學生的困惑

(1)空氣對物體的作用力，究竟是“壓力”還是“吸力”？在學習大氣壓強之前，學生對大氣壓及其現(xiàn)象就有一定的生活體驗，例如鋼筆吸水、注射器吸水以及拔火罐等現(xiàn)象。學生對于大氣壓的前概念為“吸”，認為空氣就像彈簧一樣，可以因為被壓縮而有“斥力”，也可以因為被拉伸而具有“吸力”。在覆杯實驗、托里拆利實驗等一系列的實驗中，學生用空氣的“吸力”理論也可以自如地解釋，甚至找不到任何反駁點。

實際教學中，在證明大氣壓存在這一環(huán)節(jié)，幾乎所有的教師都會演示一系列的實驗(如圖1、圖2)，并引導(dǎo)學生去思考和解釋。由于一些學生課前有預(yù)習，加之課上教師用強有力的語言“暗示”，學生心領(lǐng)神會，于是用“壓力”理論來配合教師。學生潛意識里“吸力”理論完全被壓制，得不到任何解釋，甚至有提出“吸力”理論的學生還會被教師及時糾正：這些現(xiàn)象不是因為“被吸住了”，而是由于具有大氣壓，被壓住了！

如此教學，整堂課看起來實驗豐富，學生自主參與，實則強勢灌輸，學生只是對活動本身感興趣，但并沒有理解現(xiàn)象的本質(zhì)，還不得不去記住“壓力”理論。本應(yīng)幫助學生理解相關(guān)知識的演示實驗，卻成了學生必須記住的累贅。

圖1 覆杯實驗

圖2 皮碗吸在一起

(2)氣體壓強的大小，究竟與什么有關(guān)？在學生被迫接受了“壓力”理論后，很多現(xiàn)象仍然解釋不了，因為教材并未介紹影響氣體壓強大小的因素，很多教師在并未具體講解的情況下，就要求學生運用氣體壓強變化的規(guī)律去分析具體現(xiàn)象。

圖3 改進版覆杯實驗

例如，不少教師在做覆杯實驗時，會對實驗進行一定的改進(如圖3所示)：在杯子上方開一個小孔，實驗時用手堵住小孔，使杯內(nèi)留一些空氣，實驗也能成功；松開堵住小孔的手指后，紙片就脫落了，以此證明大氣壓的存在[2]。此實驗看似現(xiàn)象對比明顯，激發(fā)學生興趣，實則思維障礙巨大。首先，用手堵住小孔時，明明杯內(nèi)也有大氣壓，可是為什么水不會流出來？教師講解是杯內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓，而學生并不能理解為什么杯內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓；其次，即使教師提到紙片會微微下凸導(dǎo)致杯內(nèi)氣壓減小，學生仍會有疑問：紙片下凸后杯內(nèi)氣壓為什么就會減??？之所以會出現(xiàn)這種情況，歸根到底是因為具體哪些因素會影響氣體壓強，又是怎么影響的，學生根本不懂。

再如，在拔火罐實驗中(如圖4)，大部分教師對其現(xiàn)象的解釋為：火罐扣在皮膚上后，罐內(nèi)氣體溫度降低，氣壓減小，故“吸”在皮膚上。而罐內(nèi)氣體溫度降低，氣壓為什么就會減小，學生并不理解。

對于自動供水裝置(如圖5)，目前主流的解釋為：瓶內(nèi)液體流出一部分后，瓶內(nèi)氣壓減小，小于外界大氣壓，故水無法再流出。而為什么水流出一部分后瓶內(nèi)的氣壓就會減小，學生也不理解。

大氣壓本就是個抽象的概念，而在上述一系列的例子中，容器內(nèi)氣壓減小的原因五花八門，但教師并沒有具體地講解原因，導(dǎo)致學生并沒有真正理解各個實例中容器內(nèi)的氣壓減小的原因，只是靠死記硬背。整節(jié)課看似循序漸進、以學生體驗為主，實則華而不實，學生外部活動豐富，但內(nèi)在思維缺乏，在一節(jié)“精彩紛呈”的物理課之后，學生仍然一片茫然，甚至思維錯亂。

圖4 拔火罐

圖5 自動供水裝置

2.基于深度學習的“大氣壓強”的深度備課

(1)通過動畫演示大氣壓產(chǎn)生的微觀原因。用動畫(如圖6、圖7所示)演示氣體的分子無規(guī)則運動，并介紹空氣分子間的引力和斥力都是可以忽略的，接著從微觀層面介紹大氣壓產(chǎn)生的原因(空氣分子對容器壁的撞擊力)，使學生深刻理解大氣壓的本質(zhì)，并自然而然地破除學生潛意識里的“吸力理論”。

圖6 分子無規(guī)則運動平面畫面

圖7 分子無規(guī)則運動立體畫面

盡管此時學生還沒有學習分子及分子動理論的知識，但分子理論知識相對簡單，且有動畫演示的配合，學生可以直觀感受并輕松理解，因此，可以適當提前滲透簡單的分子動理論知識。不能因為教材沒有提前安排相關(guān)知識就采取簡單灌輸?shù)慕虒W方式，將教材后面部分的簡單知識適當提前滲透，不僅不會揠苗助長，反而可以幫助學生更好地建立知識體系，深刻理解知識結(jié)構(gòu)。

(2)通過演示實驗得出大氣壓強的大小與哪些因素有關(guān)。根據(jù)波義耳公式可得，同種氣體，其壓強的大小與氣體的溫度和密度有關(guān)。教師可以設(shè)計如下實驗探究影響空氣壓強大小的因素。

首先，用氣筒對著氣球打氣，發(fā)現(xiàn)氣球會變大，說明球內(nèi)氣體壓強變大了；對氣球抽氣，氣球會變小，說明球內(nèi)氣體壓強變小了。引導(dǎo)學生得出結(jié)論：其他條件相同時，氣體密度越大，氣體的壓強越大；其他條件相同時，氣體的密度越小，氣體的壓強越小。

然后，將氣球密封起來放入熱水中，發(fā)現(xiàn)氣球會變大，說明氣體的壓強變大了；接著將氣球從熱水中拿出，放入冷水，發(fā)現(xiàn)氣球會變小，說明氣體的壓強變小了。由此可以得出結(jié)論：其他條件相同時，溫度越高，氣體的壓強越大；其他條件相同時，溫度越低，氣體的壓強越小。同時教師還可以用類似圖8所示的動畫展示分子運動與溫度的關(guān)系，加深學生理解。

至此，運用體驗的方式與學生一起得出影響氣壓大小的兩個因素：氣體的密度、氣體的溫度；而密度和溫度都是學生已經(jīng)學習過的知識，可以輕松理解，這為接下來深度分析大氣壓現(xiàn)象奠定了基礎(chǔ)。

(3)涉及大氣壓現(xiàn)象的具體分析。覆杯實驗的原理是：當杯內(nèi)沒有空氣時，就沒有大氣壓，紙片受到的外界大氣壓遠大于水壓，自然不會脫落；當杯中尚有一部分空氣時，由于水具有重力，紙片會向下微凸(如圖9)，導(dǎo)致杯內(nèi)的空氣體積變大，密度減小(因為杯中空氣質(zhì)量未變)，溫度不變的情況下氣壓減小，小于外界大氣壓，紙片在外界氣壓的作用下緊緊貼著杯口而不會脫落。

拔火罐的原理是：當火罐貼在皮膚表面后，罐內(nèi)空氣溫度降低，密度不變的情況下氣壓減小，小于外界大氣壓，皮膚在體內(nèi)大氣壓的作用下被壓進罐內(nèi)一些。

自動灌溉裝置的原理是：瓶內(nèi)的水流出一些后，瓶內(nèi)的空氣體積變大，密度減小(因為容器內(nèi)空氣質(zhì)量未變)，溫度不變的情況下氣壓減小，小于外界大氣壓，水在外界大氣壓的作用下無法繼續(xù)流出。

圖8 動畫演示氣壓與溫度的關(guān)系

圖9 覆杯實驗圖解

三、思考與總結(jié)

1.教師要有深度備課的意識

當前，許多課堂教學都是教師先將模式化、碎片化的知識呈現(xiàn)給學生，然后通過一系列的活動、練習等方式加強學生的記憶和理解。如此，知識以孤立、零散的形式存儲于記憶中，一久就忘、一多就亂，當遇到新問題時，學生只會機械地運用模式化的知識生搬硬套地解決問題，導(dǎo)致問題解決的效果差，學習效率低下。

深度學習是復(fù)雜的信息加工過程，學生須對新知識進行有意義和精細化的深度加工，這就要求教師呈現(xiàn)給學生經(jīng)過精細加工過的知識表征，引導(dǎo)學生在新舊知識之間建立聯(lián)系，指導(dǎo)學生將新知識以整合化、情境化的方式存儲于記憶中，并在批判反思的基礎(chǔ)上建構(gòu)屬于自己的、新的認知結(jié)構(gòu)。

因此，教師需要具有深度備課的意識和習慣，不僅要深入研究學生的知識經(jīng)驗以及前概念，還要深入了解學生的思維結(jié)構(gòu)，并深入分析知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和邏輯，最終將新知識的結(jié)構(gòu)優(yōu)化為易于學生理解的知識結(jié)構(gòu)，整合進學生原有的知識結(jié)構(gòu)，有效促進學生的深度學習。

2.深度備課要關(guān)注學生錯誤的前概念和思維誤區(qū)

教師的思維是站在終點看起點，而學生的學習是站在起點看過程[3]。在進行教學前，教師應(yīng)當去關(guān)注并了解學生已有的起點知識和思維誤區(qū)，而不是想當然地把自己的經(jīng)驗當成學生的起點。對于學生根深蒂固的錯誤前概念，應(yīng)當想辦法去突破，而不是用演示實驗的豐富去掩蓋課堂思維的空虛。只有這樣，才是有意義的教學，學生才能更好地深度學習。

3.深度備課不應(yīng)讓教材成為束縛師生的枷鎖

教材只是教學的參考，而不應(yīng)當成為教師教學和學生學習的枷鎖，教師應(yīng)當用教材而不是教教材，適當?shù)貙⒔滩膬?nèi)容進行重組和重構(gòu)，不僅不會揠苗助長，還可以更好地將知識融會貫通，從而更好地促進學生的深度學習。