摘要：聚焦核心素养，推动教育改革。科学课堂如何聚焦学生知识与能力、实践与探索、创新意识的培养是一个急待研究的迫切问题。教师基于初中科学的核心素养，依据课程标准，结合教材精心设计面向全体，突破重难点，指向深度学习的深度备课是提高课堂教学效益的前提条件和重要因素。本文依托《大气的压强》第一课时教学设计，分析了教师在深度备课过程存在的问题,阐述了利用认知冲突、实验探究、思维导图、思维培养等教学实践促进学生深度学习科学概念的具体方法。
关键词：核心素养；深度学习；深度备课；教学设计；教学实践
一、问题的提出
当前的初中科学教学存在着以下问题：学生在学习活动中处于被动接受的地位；教师在备课及上课时往往忽视实验及探究活动的重要性，忽略知识与规律的生成过程。这种“浅层”的学习方式会使学生出现学习兴趣下降、知识与规律的掌握情况欠佳、创新思维被抑制等情况。
“深度学习”是指基于理解的学习，在教师的引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，开展探究活动。从培养学生学习兴趣和学习习惯出发，将教学方法与教材内容、学生学情结合起来，充分利用教学资源，让同学的浅层学习能力有所提升，增强课上互动，为进一步深入的学习做好铺垫。
因此，开展“深度学习”的研究，进行“深度学习” 的教学实践成为变革课堂教学的必然。深度备课是课堂教学的先导，是教师进行授课的前提。要进行深度备课一般需经历以下环节：
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笔者观摩了一节公开课《大气的压强》，现就该课中优化实验资源作为深度备课研究的思考。
1.1《大气的压强》教学设计现状
本课内容出自浙教版八年级科学第2章《天气与气候》的第3节，教师将引导学生在固体压强和液体压强的知识基础上，通过系列实验，探究气体压强的相关知识。主线分为探究大气压强的存在、大气压强的测量、大气压强的影响及应用、气体压强对液体沸点的影响、气体压强与流速的关系等五部分。
1.1.1问题的发现
托里拆利实验是初中科学大气的压强教学内容中至关重要的一个实验。该实验不仅证明了大气压的存在，还可以通过计算，得出大气压的数值。但由于受水银毒性对学生安全的影响，这个实验，目前都是以视频录像代替。在观看视频后，大部分学生仍然无法理解玻璃管中76mm水银柱等于外界的大气压强。
1.1.2问题的分析
发生这个问题的根本原因是学生无法充分理解大气压强这个抽象概念。对于大气压，学生的感受不直观。因而，对于大气压进行趣味活动的体验以及合理的解释是必要的。为了更确切的描述大气压的特点，我们一定要利用好等效替代法，在强调液体压强的同时，描述到空气是可以像水那样自由流动的，同时它也受重力作用，因此空气的内部向各个方向都有压强。
1.1.3问题的解决
为了更好的解释清楚托里拆利实验原理，在教学过程中，我们借鉴液体压强的实验建立简单模型（图一）。试管底部是橡皮膜，现在橡皮膜内外压强是相等的，橡皮膜没有发生凹凸现象，得出P汞=P水。将大气压比拟成液体，为了测量大气压强的大小，我们需要像（图二）那样往试管中倒入液体，至试管底部橡皮膜无凹凸现象。
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将（图二）转换为（图三），建立模型，分析（图四）可得试管中A点液面压强为PA=ρ液gh1，试管内橡皮膜处B点的压强为PB=ρ液g(h1+h2），液面D处为一个大气压P0，液体槽中C点的压强为PC=ρ液gh2+P0，又因为B点与C点压强相等（橡皮膜不发生变形）PB=PC，计算可得ρ液gh1=P0。因此，玻璃管中76mm水银柱等于外界的大气压强。
1.2课堂实验思考
科学实验是科学课堂不可缺少的环节，形象生动的展示实验，相比传统的教学方式，更能激发学生的兴趣，加深学生的理解和记忆。但科学实验在不少教学过程中，仅仅是走走流程的“表演式”教学。以至于未能实现预定的教学目标和教学效果。下面笔者就《大气的压强》第一课时课堂实验的改进及创新进行阐述，为一线教师在备课过程中提供方向。
1.2.1实验的改进
传统的托里拆利实验装置看似简单，实则操作并不便捷。除了皮肤容易接触到水银外，试管中也容易混入空气，实验结果偏离实际值。对托里拆利实验装置的改进，很有必要。
比较常见的方法是用底部带有出水口的厚玻璃容器作为水银槽，用橡胶管将水银槽与托里拆利管相连接；用注射器向管中注满水银，随后向水银槽中注入适量水银，在此过程中一直使托里拆利管口朝上（图五）；将托里拆利管倒置，管内水银明显下降（图六）；量出管内水银面到水银槽中液面距离为76cm，调整角度再次测量仍为76cm（图七）。
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1.2.2实验的创新
要充分发挥深度学习在课堂教学的重要作用，教师首先就要做到“深度备课”，而深度备课很重要的一点就是不仅仅局限于书本教材，而是要不断整合资源，创新实验。以本课为例，为最大可能的使用实验室仪器，我们利用打气筒、木板、米尺、简易长颈分液漏斗、带木塞的特殊玻璃容器，制作一个新的托里拆利实验装置，如图所示。
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操作方法:打开分液漏斗活塞，用打气筒将空气注入玻璃容器内，容器中气压升高，将水银挤入分液漏斗中；继 续打气，直至水银满过活塞，关闭活塞；打开木塞，漏斗中水银下降一段距离；利用可移动的米尺，测量上下水银面之差为76cm；转动木板一定角度，测量上下水银漫之差，仍为76cm。
二、具体的实践
我们倡导深度备课，即“在教学分析时，注重深刻研读文本和深入调研学情；在活动设计中，注重发展高阶思维和进行深切体验，并以此促进学生对学科本质的领悟和对知识内核的理解；在设计评价时，注重批判性反思，发展学生自我评价能力，强调学习行为的自主调控和改进”。
2.1深度备课—分解核心目标
伴随着新课程的实施，教学目标的多元和整合已经深入人心。但不可否然，不少教师在教学过程中对目标设计并没有引起足够重视，在描述教学目标时，缺乏准确性、目的性、操作性。深度备课，就是为培养学生核心素养奠基，让科学课更有深度，下面笔者以《大气的压强》为例，作备课过程中的目标分析。
2.1.1教学定位要准确
初中科学的教学内容，每一课时都是相互联系，在制定教学目标时，要前后联系，精准把握单元整体教学目标，了解本课在单元乃至整套教材中的地位，再确立本课的教学目标。
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《大气的压强》是浙教版八年级上册第二章第3节的内容。本章第一节主要学习大气层，明确了大气层温度垂直分布的特点，第二节是让学生了解常见的天气现象，如何测定气温，第三节让学生充分了解大气压，掌握托里拆利实验的方法以及体会大气压对生活的影响，第四节讲述了风和降水。本课安排在第2节《气温》的后面，通过前两节课的认知，学生已经知道气压的存在，为本节课的学习做了铺垫。不难看出，《大气的压强》这一课，既是前面学习内容的深化，又是后面几课的铺垫。
2.1.2思维逻辑要清晰
除了教学定位要进准外，思维逻辑清晰是科学课堂的特征。师生探究什么问题，这个问题什么时候在课程中呈现，以什么形式呈现（视频、PPT、文字），要解决这个问题需要什么实验，实验材料准备哪些，如何设计，步骤和方法是什么，都需要我们在深度备课过程中考虑到。
例如，在测量大气压时，我们观看完托里拆利的测量视频，解说完托里拆利的实验原理后，要让学生动脑动手探究如何利用简易工具测量大气压，如何利用刻度尺尺、圆形吸盘、光滑水平面（光滑木板）、弹簧测力计设计测量大气压的实验。
提问“有没有觉得这个实验有不足处？”实际上圆形吸盘并不能排进空气，故测量值会偏小。“想一想如何利用注射器、尼龙绳、橡皮帽、弹簧秤、刻度尺”。
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2.1.3 师生互动要有效
在课堂教学中，教师要积极构建有效的师生互动方式，不仅可以加深学生的印象，还能使课堂愈加活跃，教学质量能有根本性的变化。有时看似热闹非凡，但细辩之下，会发现实际谈不上有效，浅层互动占了多数。笔者认为，指向性互动是真正有效的互动，是有思维深度的互动。
何为指向性互动就是指向核心目标的互动，要以高质量的问题，激活思维，引发高效互动。
《大气的压强》在深度备课过程中，笔者设计了这样几个主线问题，根据这三个主线问题，分别对应课堂中的三个指向性互动问题。
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2.2解读教材—优化实验资源
在科学课程中，教科书不在是唯一的课程资源，课程资源的鉴别、开发、利用在深度备课过程中都要积极体现。教师要利用图片资料、教学音频及视频等资源，提高课堂教学的实效性。
科学课堂是以探究为核心的课堂,这也就决定了科学课是丰富多彩的实验课堂。因此,在深度备课过程中，如何实施实验材料的优化，是提高课堂教学质效不可回避的问题。
2.2.1 覆杯实验优化
覆杯实验是《大气的压强》中经典实验，但这个实验中，仍然有需要改进的地方。一是有同学认为纸片是因为湿了之后粘在杯口，二是纸片较软，当做大幅度的摆动时，杯口有空气进入，纸会掉下来，成功率较低。
针对第一种疑问，可以事先在杯底开小孔，用橡皮堵住，按照“覆杯实验”的做法进行，当有学生质疑时，可以用牙签捅开橡皮泥，马上观察到纸片掉落。
针对第二种提高成功率，不妨使用废旧卡片，不仅卡片本身平整，质量也轻，效果更明显。
2.2.2压强与液体沸点的关系实验优化
课本上引用在海拔高处普通锅难以将饭烧熟的事例，进行气压对液体沸点的探究活动。唯一不足是，当烧瓶中的水被加热至沸腾时，往烧瓶内注入空气加压容易出现事故。
优化方案一，可考虑非加热性实验，具体如下：将生鸡蛋打碎在碗中，放入真空箱中，观察抽气过程中，鸡蛋发生的变化。在逐渐抽气变真空的过程中，鸡蛋会慢慢沸腾。
优化方案二，将装入烧瓶的热水烧开，沸腾后经2-3分钟，让饱和水蒸气将烧瓶内空气排尽。将烧瓶倒置，在下方垫上水槽，用冷水浇在烧瓶底部，可见由于烧瓶内气压骤降，水又开始沸腾。
三、结论与建议
课堂上想取得较好的教学效果，必须课前认真备好课，必须对教材进行深度挖掘。深度备课是教师研教材、理思路、抓研讨的基点，以这个基点为同心轴，在备课中提前发现问题、预判问题，研讨问题，解决问题从而促进教学的开展。
进行深度备课的意义在于使学生在学习活动中更好地建构知识网络，自主全面地掌握知识联系，最终完成对知识的迁移与应用，达到深度学习的目的。
参考文献
[1]刑红军，首都师范大学《<大气压强>高端备课》中学，物理教学参考2014年11月第43卷第11期。
[2]曹兴辉，江苏邳州市占城中学《大气压强的创新实验设计》中学物理新课堂与实践2015年12月第33卷第24期。
[3]谭顶良，深度学习是整体性的教育变革[J].江苏教育中学教学版，2016（4）.
论文作者:莫旭东
论文发表刊物:《知识-力量》2019年12月58期
论文发表时间:2020/1/9
标签：压强论文; 托里论文; 深度论文; 大气压论文; 水银论文; 大气论文; 互动论文; 《知识-力量》2019年12月58期论文;