基于深度学习的初中物理深度备课

洪进步

摘   要：深度备课是一种高效的、研究性的备课，学生的深度学习，离不开教师的深度备课。以密度一节为例，通过深度分析当前教学路径的优缺点，并结合学生知识结构，改进密度概念的引出;用形象概念类比，明确密度内涵;联系生活实际，深化知识等途径，重构教学逻辑，优化知识呈现方式，有效促进学生的深度学习。

关键词：深度学习;深度备课;密度

密度是《义务教育物理课程标准（2011版）》[ 1 ] 中学生接触到的第一个理解层次的知识点，其地位可見一斑。由于概念的抽象性，不少学生对于密度概念的理解只滞留于浅层表面的记忆式学习。如果要引导学生对密度概念进行深度学习范式的理解及应用，则需要教师改变过往表层化备课，实施深度备课。

1  深度备课是促进深度学习的必要途径

深度备课有别于传统备课，传统备课根据教材内容和编写思路进行按部就班式的备课。忽略学生原有的学习起点和知识储备，深度备课遵循学生原有的知识结构和认知规律，深度分析概念的原由、内涵、外延和知识的内在逻辑，注重不同学科的知识融合，依据学情重构教材、教参的逻辑，结构化地将新知识纳入学生原有的知识体系中，并进行有机整合，凸显高效、深度、研究性等典型特征。

教师的深度备课是推进学生深度学习的基础，只有教师进行指向学生深度学习的深度备课，学生的深度学习才能真正发生。深度学习是在教师的导引下开展基于理解的学习，强调理解的深刻性，在对学生的学习内容进行创作性的分析和设计时，教师要充分了解学生原有的知识基础、前科学概念和学习经验，结合学生先前的知识结构与思维特征，深入分析教材内容，把学习内容依据知识发展逻辑整合、重构为结构化学习载体，引导学生对载体进行深入思维加工，转变科学概念，实现从低阶到高阶的思维迈进。

2  基于深度学习的密度深度备课

2.1  深度分析当前教学路径的不足

教科书（以人教版[ 2 ] 为例）的教学路径如下，首先提出问题：同种物质的质量与体积成正比吗？然后进行实验“探究同种物质质量与体积的关系”并根据实验数据在坐标上描点连线，最后给出密度的定义及公式。教科书的内容路径看上去知识连贯、逻辑顺畅，其实存在诸多不足，具体如下。

（1）教学路径严重忽视学生的认知起点。

建构主义认为，学生不是空着脑袋走进教室的，他们具有自己的知识结构和认知图式[ 3 ] 。在学习本节课之前，他们的头脑里对“同种物质的体积越大，质量也越大”有一定的初步概念，教科书却设计实验专门探究这个知识点。而对于“不同种物质其质量与体积的比一般不同”这一知识点，学生平时接触的较少，对其没有足够的认识，但教科书却并未设计实验探究，而是直接“告诉”学生：不同物质，质量与体积的比一般不同。如此“避重就轻”的设计不利于学生对知识深层次的学习。

（2）内容设计严重超出学生的数学水平。

一次函数（正比例函数）是人教版数学八年级下册第19章第2节的内容，此前，学生不具备一次函数图像的识别和分析能力，但教科书（密度是物理八年级上册的内容）却在实验的过程中让学生根据实验数据描点连线，并根据图像分析得到铝块的质量与体积的比是不变的。如此超越学生的数学水平“图像的运用”，不仅没有起到帮助学生深度理解相关知识的目的，反而会严重干扰学生对密度知识的掌握和理解。

（3）知识内容缺乏对概念内涵的建构。

密度是物质的一种特性，可用于鉴别物质。密度概念作为一个抽象概念，如果只是介绍其定义和公式，则不利于学生对于密度概念内涵和外延的深度理解，不利于学生的深度学习。导致学生对于“一杯水喝掉一半后，密度如何变化”之类的问题，经常混淆和错乱。归根到底，是教科书的概念结构方式缺乏有效的类比和直观化策略，导致学生对抽象概念的理解仅仅停留在以记忆为主的浅层学习。

2.2  结合学生已有的知识结构，重构教学逻辑

2.2.1  依据学生认知起点，引出密度概念

一开始，给学生介绍一块砖的体积为1 dm3质量为2.5 kg，接着提问：那么2块砖质量为多少？学生自然知道为2×2.5 kg=5 kg，再提问：3块砖的质量是多少……，并将数据整理成一个表格，如表1，并在表格的最后插入一行：质量/体积。

这个表格，学生很容易理解，并可以轻松得出：同种砖的质量与体积的比是不变的。

再列举一些其他的物质，例如水，一瓶水体积为500 ml质量为500 g，两瓶水……学生自然也能得到水的质量与体积的比是不变的，并以此类推得出结论：同种物质，其质量与体积的比是不变的。

有了这样的认识之后，教师再顺势发问：不同种物质，质量与体积的比值一样吗？学生很容易就可以根据刚才的例子得出“比值不一样”，但这是偶然还是巧合呢？这就需要进一步实验验证，此时教师分发给学生不同种类的金属块，让学生测其质量与体积的比值并比较是否相同。

这种引入方式，依据学生已有的生活经验和认知水平，避开学生不懂的数学知识。对于学生已有相关生活经验的知识不再赘述，而是引导完善并帮其形成系统;对于学生接触比较少的知识，则借助实验去突破，从而引导他们一步步深入思考和建构，整个过程符合学生的认知规律，自然而然，水到渠成，促进学生对知识的深层次学习。

2.2.2  用形象概念类比，明确密度内涵

学生平时有接触过价格这一概念，对其有深入的理解。因此可以用价格类比密度。列举黄金的总价与质量的关系，如表2所示。

根据表2，引导学生思考黄金的总价与质量的比值是什么含义，学生能够得出这个比值是“单价”，并进一步得出“单价”是衡量物质便宜贵贱的量。接着展示金戒指和金项链的图片并提问：戒指和项链都是纯金的，但是他们大小和质量都不一样（项链明显比戒指大很多），那么单价哪个更高？学生会回答：一样的;教师再反问：但是买下项链需要的钱更多啊？学生会回答：那是总价，单价是一样的。

此时教师再展示表1并继续发问：根据刚刚对单价的了解，我们来思考一下，表1中的质量与体积的比，又有什么含义呢？接着与学生一起得出：根据单价的类比，我们可以称其为“单重”（单重其实并不严谨，但却形象），“单重”是衡量物质“轻重”的物理量，在物理学中称为密度。

密度对八年级的学生而言，是一个比较抽象的概念，理解起来颇有难度。利用单价这一学生熟知的概念去类比密度（单重）的概念，可以有效促进学生的知识迁移，加深其对密度概念内涵的理解。

2.2.3  运用比值定义法，引出密度公式

用单价类比建构密度概念后，引导学生思考如何比较两种物体的价格，例如，10 g黄金共3000元， 200 g白银共6000元，金贵还是银贵？质量和总价都不一样，学生自然可以想到要计算单价来比较哪个更贵，而计算单价的方法事实上就是比值定义法。

根据单价的计算方法（总价除以质量），继而继续设计问题，铝270 g体积为100 cm3，铁79 g体积为10 cm3，哪个更重（单重更大）？并引导学生根据比较金和银单价的方法用质量除以体积来计算单重，接着引出密度的公式及单位。

最后提问：一杯水，喝掉一半后，水的密度变了吗？因为有单价这一概念作为类比，也有金戒指和金项链的单价一样作为铺垫，学生可以正确的理解水喝掉一半后密度（单重）不变。此时，可以要求学生用两种方法解释（①同種物质，密度不变，与物质的多少无关;②水喝掉一半后，质量变为原来的二分之一，体积也变为原来的二分之一，但计算出来的密度不变），加深学生对密度概念和公式的理解。

2.2.4  通过实际问题解决，深度理解密度。

在建构了密度的概念后，可以举与学生生活紧密相关的例子来深化学生对密度的理解。

“投掷铅球是一项常见的体育运动，但是据我所知，现在有一些商家却并不是铅这种金属来做铅球，而是用其他金属，老师刚刚从体育器材室拿了几个铅球（规格都是质量4 kg直径11 cm）过来，你有没有办法判断老师手上的铅球是什么材质的？”所给器材为：刻度尺和电子秤。

根据前面的学习，学生很快就能想到计算铅球的密度来判断铅球的材质，用电子秤可以测出铅球的质量，铅球的体积可用刻度尺测出铅球的直径并用体积公式计算，学生可以很快的测出铅球的质量和直径，经过计算发现铅球的密度为大约为7.8 g/cm3，查表可得，铅球尽然不是铅做的，而是铁做的！在学生的惊讶声中，教师给学生科普：不是因为老师的铅球是伪劣产品，铅球本来就是铁做的！最早的时候，铅球确实是铅做的，但由于铅有毒，因此后来铅球改用铁做材料了，只是铅球这一称呼一直未变罢了。

通过对实际问题的解决，使学生进一步加深了对密度概念内涵的理解，深刻认识到密度是物质的一种特性，可以用来鉴别物质，从而深化知识。

3   总结与思考

3.1  深度备课要深入了解学生的认知起点

奥苏贝尔的认知同化理论认为，新知识的学习必须以已有的认知结构为基础，学习过程就是同化过程，是学习者将新知识同化进自己已有的认知结构中并加以“固定”或者“归属”的过程[ 4 ] 。因此，在备课时，教师不仅要备知识，更要备学生。不仅要深度分析学生已有的生活经验和知识水平，更要关注其他学科的进度。各学科的知识并不是孤立存在的，物理的学习就经常需要借助数学工具，因此教师不能只关注本学科知识，还应当关注其他学科的内容及其进度。只有教师在备课时就对学生的生活经验和其他学科的知识及进度有深入的把握，才能更好的把握学生的知识起点和思维结构，并合理设计更加精准的教学起点，从而更好促进学生进行深层次学习。

3.2  深度备课要敢于批判和质疑

深度学习强调批判理解，物理学科核心素养也要求学生“具有批判性思维的意识，能基于大胆质疑，追求科技创新，实事求是，不迷信权威，能基于证据和推理发表自己的见解”。

要培养学生的批判和质疑精神，教师首先要有批判和质疑的意识与勇气。教师应该“用课本”而不是“教课本”，备课时如果只是按部就班教课本的复述者，而缺乏深度思考和富有个性化的创新设计，这样的物理课堂就失去了灵动性和物理味，也丧失了发散思维和创新思维的培养。教学应当帮助学生建立正确的知识结构并培养学生良好的核心素养，而不是机械的传递给学生杂乱无章的知识和信息[ 5 ] 。

因此，对于教材中不合理的内容和安排，要理性分析，并敢与批判和质疑“权威”，并根据实际情况设计更加科学的教学方案，同时身体力行的教育学生去严谨的思考并敢于批判和质疑。只有这样，才能有效促进学生进行深度学习，学生的物理学科核心素养才能得到真正提升。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[S]北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]人民教育出版社，课程教材研究所， 物理课程教材研究开发中心.义务教育教科书物理八年级上册[M]. 北京：人民教育出版社， 2016. 113-116.

[3] 何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报（社会科学版），1997（5）：74-81.

[4] 张大均.教育心理学[M].北京：人民教育出版社，2011：83-84

[5] 任少铎.指向学科核心素养的教学逻辑重构——以“比热容”一节为例[J].中学物理教学参考，2019，48（13）：12-15.