西安交通大學(xué)蘇州附屬初級(jí)中學(xué)(215021) 陳 剛

隨著我區(qū)初中物理青年教師人數(shù)的激增，為了快速提升青年物理教師專業(yè)水平，2018年我區(qū)成立“區(qū)初中物理青年教師成長共同體”(以下簡(jiǎn)稱“共同體”)。共同體成員在各學(xué)科指導(dǎo)教師的帶領(lǐng)下，通過優(yōu)課觀摩與剖析、集體備課與研討等方式，充分示范模仿，重點(diǎn)圍繞教材分析、教學(xué)提升、實(shí)驗(yàn)研究等方面，采用共同體集中理論研修與分小組定期教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合的方式開展活動(dòng)，促進(jìn)青年教師快速成長。

教材是知識(shí)的載體，是傳授知識(shí)的主要工具，是將該學(xué)科的知識(shí)、思想和方法，按照一定的知識(shí)體系、邏輯程序和認(rèn)知規(guī)律構(gòu)成的一個(gè)教學(xué)體系。它是連接知識(shí)與能力、教師與學(xué)生、課堂與課外的橋梁，是進(jìn)行各科教育和評(píng)價(jià)的基本準(zhǔn)則[1]。但是，某些課外輔導(dǎo)資料在我區(qū)初中物理教學(xué)的課內(nèi)、外得到廣泛的使用，甚至出現(xiàn)了在課堂上教材完全被課外教輔資料代替的現(xiàn)象。因此筆者作為物理學(xué)科指導(dǎo)教師，提出以“基于教材的深度研課”為主題的觀點(diǎn)，開展基于教材的研究性備課工作。下面以“光的折射”一節(jié)為例，介紹基于教材的深度研課的一般流程，與廣大同仁交流討論。

1 深度研習(xí)課程標(biāo)準(zhǔn)，明確核心任務(wù)

課程標(biāo)準(zhǔn)是確定某一學(xué)科的課程性質(zhì)、課程目標(biāo)、內(nèi)容目標(biāo)、實(shí)施建議的教學(xué)指導(dǎo)性文件。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》)對(duì)“光的折射”的要求表述為：①通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解光的折射現(xiàn)象及其特點(diǎn)；②通過光束從空氣射入水中的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)光的折射現(xiàn)象及其特點(diǎn)[2]。通過表述，可以明確本節(jié)課有3個(gè)核心任務(wù)：①通過體驗(yàn)，認(rèn)識(shí)光的折射現(xiàn)象；②通過實(shí)驗(yàn)，探究光的折射特點(diǎn)；③通過活動(dòng)，解釋光的折射現(xiàn)象。

2 深度研讀教材資源，確定教學(xué)活動(dòng)

對(duì)教材的深度研讀，既要立足知識(shí)本質(zhì)的高度去審視教材內(nèi)容的科學(xué)性與適恰性；又要基于《課標(biāo)》的要求去還原教材編寫者的意圖，梳理開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)可能要用到的各素材之間的邏輯聯(lián)系，為將教材內(nèi)容轉(zhuǎn)化為教學(xué)素材做準(zhǔn)備[3]。為提升教材的發(fā)展性，應(yīng)對(duì)現(xiàn)行初中物理多種版本教材進(jìn)行對(duì)比和分析，結(jié)合學(xué)生的學(xué)情和思維的發(fā)展情況，集思廣益，深度挖掘，取各家之長，整合教學(xué)內(nèi)容，將精心選擇的教學(xué)素材提供給學(xué)生，優(yōu)化學(xué)習(xí)路徑，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的高階思維和問題解決能力。

初中物理各版本教材在“光的折射”一節(jié)中都注重生活情境的設(shè)計(jì)，通過文字、圖片、活動(dòng)等形式使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，符合初中生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和求知欲。但在構(gòu)建概念環(huán)節(jié)，多數(shù)版本是在文字或圖片的基礎(chǔ)上直接給出光的折射概念，缺少動(dòng)態(tài)生成。概念引入與概念建構(gòu)的界限不明顯，只有蘇科版教材由漫畫引出問題，再通過活動(dòng)——光斑的移動(dòng)，充分利用學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)——光的直線傳播，將概念由靜態(tài)的呈現(xiàn)轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)建模。

各版本教材通過實(shí)驗(yàn)分別探究光在空氣和水、空氣和玻璃間折射的特點(diǎn)，使結(jié)論更具普遍性，更有說服力。探究的問題主要有：認(rèn)識(shí)三線兩角、三線位置關(guān)系、折射角與入射角關(guān)系、垂直入射、光路可逆等。蘇科版教材利用“信息快遞”欄目，將識(shí)記類的知識(shí)“三線兩角”前移，在認(rèn)識(shí)光的折射現(xiàn)象后介紹這5個(gè)與光的折射有關(guān)的名詞，這樣既可以充分利用已有情境，也便于學(xué)生將“光的反射”的“三線兩角”遷移運(yùn)用到“光的折射”中，進(jìn)而根據(jù)觀察的現(xiàn)象，結(jié)合“光的反射規(guī)律”猜想“光的折射特點(diǎn)”。因此應(yīng)該將認(rèn)識(shí)“三線兩角”放到“光的反射”教學(xué)環(huán)節(jié)中，在該環(huán)節(jié)中，重點(diǎn)研究光的折射特點(diǎn)，避免任務(wù)過多，而重點(diǎn)不突出。

各版本教材都體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”這一課程基本理念，選擇了大量的貼近學(xué)生生活、符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)、激發(fā)并保持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的折射現(xiàn)象。如：“水中硬幣(或池水)變淺”在現(xiàn)有的7種版本的教材中都有呈現(xiàn)；“水中筷子(鉛筆)偏折”分別在滬粵版、北師大版、滬科版、教科版和上教版等5種版本的教材中呈現(xiàn)；“海市蜃樓”分別在北師大版、人教版、滬科版和教科版等4種版本的教材中呈現(xiàn)；“叉魚”分別在滬粵版、人教版和教科版等3種版本的教材中呈現(xiàn)。在掌握光的折射特點(diǎn)后，要求學(xué)生對(duì)上述現(xiàn)象作出科學(xué)的、合理的解釋，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用與遷移能力。

除了滬科版，其余6種版本教材都在該節(jié)增加了課外拓展欄目，滬粵版的“課外活動(dòng)”、北師大版的“閱讀材料”、教科版的“物理在線”、上教版的“STS”等欄目都介紹了光的全反射知識(shí)，這不僅是對(duì)初中光學(xué)知識(shí)的拓展，也體現(xiàn)了初、高中物理知識(shí)的有效銜接。

通過對(duì)各版本教材的分析，不僅能使教師更好地理解教材設(shè)計(jì)意圖，還能相互借鑒設(shè)計(jì)出更加貼近學(xué)生生活的學(xué)習(xí)情境，選擇更加符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)方案。筆者通過對(duì)各版本教材的研讀，確定教學(xué)活動(dòng)流程如圖1所示。

圖1 教學(xué)活動(dòng)流程

3 深度研磨情境創(chuàng)設(shè)，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

在物理教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)貼近生活、貼近社會(huì)的物理情境能給學(xué)生以直觀的形象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。真實(shí)的情境和有目的的任務(wù)驅(qū)動(dòng)，能讓學(xué)生在探究活動(dòng)或解決問題的過程中自主地理解知識(shí)，是改變學(xué)生注意方向和學(xué)習(xí)態(tài)度的一種積極的外部手段。

3.1 激趣引入，產(chǎn)生認(rèn)知沖突

教師演示實(shí)驗(yàn)：井底之蛙看星星。將手機(jī)的攝像頭置于平底無色透明瓶底(相當(dāng)于青蛙的眼睛)，距瓶口上方一定距離處平放一張畫有一輪彎月和一些星星的紙板(相當(dāng)于星空)，如圖2所示。演示時(shí)將手機(jī)同屏到大屏上，緩緩向瓶中加水，發(fā)現(xiàn)井底的青蛙看到的星星數(shù)量變多。

圖2 井底之蛙看星星

學(xué)生分組活動(dòng)：觀察硬幣的深淺。實(shí)驗(yàn)桌上有2個(gè)裝有一元硬幣的紙杯，往左邊的紙杯中倒入大半杯的水，讓學(xué)生觀察兩枚硬幣的深淺。

深度分析：通過教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組活動(dòng)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，分別呈現(xiàn)有水和無水時(shí)觀察到的現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！芭d趣是最好的老師”，學(xué)生發(fā)現(xiàn)有水時(shí)硬幣變淺、看到的星空范圍變大，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和求知欲，且這兩個(gè)活動(dòng)分別預(yù)設(shè)了“光由水中射向空氣”和“光由空氣射入水中”兩種生活中常見的折射現(xiàn)象，為后續(xù)的解釋現(xiàn)象和應(yīng)用拓展做好鋪墊。

3.2 建構(gòu)概念，掌握物理觀念

師生共同活動(dòng)：將激光(已固定)沿水槽的左邊斜射入水槽的右下角，形成一個(gè)光斑，向水槽中緩慢倒入水，觀察光斑的變化。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)：(1)畫出加水前射向玻璃缸底部的光路；

(2)加入一半的水，畫出光斑移動(dòng)后的光路；

(3)繼續(xù)加滿水，畫出光斑移動(dòng)后的光路；

(4)如何判斷所畫光路是否正確？

(5)類比“光的反射”命名跟“光的折射”有關(guān)的物理名詞；

(6)類比“光的反射規(guī)律”猜想“光的折射特點(diǎn)”。

深度分析：通過“師生活動(dòng)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的形式，充分利用學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)(光的直線傳播)，深度挖掘教材資源的作用。任務(wù)驅(qū)動(dòng)(1)光沿直線傳播，學(xué)生都可輕松完成；加水后，光斑左移，任務(wù)驅(qū)動(dòng)(2)和(3)有一定的難度，需要學(xué)生思考后再次利用已有的經(jīng)驗(yàn)——光在同一種介質(zhì)中沿直線傳播，由于光斑的位置發(fā)生移動(dòng)，說明光線的傳播方向發(fā)生了改變，光在水面上的空中沿直線，在水面下的水中沿直線，所以只有在空氣與水的交界處發(fā)生了改變，對(duì)光路的偏折情況作出了猜想；在任務(wù)驅(qū)動(dòng)(2)的基礎(chǔ)上學(xué)生可以輕松解決任務(wù)驅(qū)動(dòng)(3)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)(2)和(3)還預(yù)設(shè)了光在兩種物質(zhì)分界面發(fā)生折射時(shí)，入射角相等，折射角也相等，便于后續(xù)對(duì)光斑移動(dòng)的解釋；任務(wù)驅(qū)動(dòng)(1)、(2)和(3)為師生的互動(dòng)創(chuàng)造了良好的氛圍，在整個(gè)過程中，學(xué)生不僅僅是用眼睛看教師的演示，更要通過思考，動(dòng)筆畫光路，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的思維。蘇科版教材編排有利于將單純的教師演示轉(zhuǎn)化為師生共同活動(dòng)，避免了只有教師做、學(xué)生只欣賞的現(xiàn)象發(fā)生。任務(wù)驅(qū)動(dòng)(4)通過問題的形式，喚醒學(xué)生對(duì)于顯示光路的方法的記憶，再通過噴霧、加牛奶的方式分別顯示空氣和水中的光路，用事實(shí)驗(yàn)證學(xué)生的作圖猜想，并真實(shí)呈現(xiàn)光在水與空氣的分界面同時(shí)發(fā)生反射與折射現(xiàn)象，從而認(rèn)識(shí)光的折射現(xiàn)象；任務(wù)驅(qū)動(dòng)(5)和(6)通過類比的情境創(chuàng)設(shè)，創(chuàng)設(shè)學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，解除學(xué)生畏懼心理，讓學(xué)生命名跟“光的折射”有關(guān)的名詞，進(jìn)而有依據(jù)地提出“光的折射特點(diǎn)”的猜想，將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，體現(xiàn)學(xué)生的主體作用。

3.3 探究規(guī)律，提高關(guān)鍵能力

學(xué)生分組活動(dòng)：將玻璃磚放在硫酸紙的方格上，作出通過玻璃磚的光路。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)：(1)探究三線的位置關(guān)系；

(2)研究折射角與入射角的關(guān)系。

深度分析：借助探究光反射時(shí)三線共面的方法，引導(dǎo)學(xué)生將分界面的一邊沿著桌邊放置，水平拉緊硫酸紙，由玻璃磚中的折射光線在硫酸紙上呈現(xiàn)，將硫酸紙沿桌邊向下偏折，折射光線消失，用噴霧或?qū)⒘蛩峒埢謴?fù)水平，折射光線再現(xiàn)的現(xiàn)象，說明折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，完成任務(wù)驅(qū)動(dòng)(1)。利用玻璃磚探究光的折射規(guī)律，可以充分利用學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)，通過兩點(diǎn)確定一條直線，作出光在空氣中的傳播情況，再根據(jù)光路的連續(xù)性和光在玻璃磚中也是沿直線傳播，連接空氣與玻璃磚分界面上的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，從而可以將完整的光路留痕在硫酸紙上，便于進(jìn)一步研究折射的特點(diǎn)。通過組間交流可以得出，光由空氣斜射入玻璃磚時(shí)，折射角小于入射角，光由玻璃磚斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角；將3組硫酸紙疊放(事先規(guī)定分別用紅、藍(lán)、黃水筆畫圖)，發(fā)現(xiàn)隨著入射角增大，折射角也增大，將動(dòng)態(tài)的變化轉(zhuǎn)化為靜態(tài)的3條光路比較，變抽象為直觀地研究任務(wù)驅(qū)動(dòng)(2)。將硫酸紙覆蓋在有條形線的作業(yè)紙上，將入射光線與其中的一條線重合，發(fā)現(xiàn)最終的出射光線與條形線平行，在硫酸紙的兩個(gè)入射點(diǎn)處都作出法線，通過平行線間角的關(guān)系，生成新問題——折射時(shí)光路可逆。蘇科版教材選擇條形玻璃磚作為分組實(shí)驗(yàn)器材，避免學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)與教師用水做的演示實(shí)驗(yàn)重復(fù)，增加了器材的多樣性，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。玻璃磚不僅不會(huì)弄濕紙張，而且便于學(xué)生作圖留痕，使實(shí)驗(yàn)具有可控性、可操作性。

3.4 解釋現(xiàn)象，培養(yǎng)高階思維

模擬叉魚游戲：2套捕魚神器(固定在鐵架臺(tái)上可上、下轉(zhuǎn)動(dòng)的黑色圓珠筆筒作為瞄準(zhǔn)器；1塊紅色的大小約為10 mm×5 mm×5 mm的紅色橡皮固定在水槽的一角，代替小魚)。要求：只準(zhǔn)操作一次。請(qǐng)兩位學(xué)生參與，一位學(xué)生用激光筆照魚，另一位學(xué)生用魚叉(用燒烤棒代替)叉魚，如圖3所示[4]。

圖3 模擬捕魚神器

任務(wù)驅(qū)動(dòng)：(1)兩位學(xué)生分別發(fā)表成功感言和失敗原因；

(2)若將水中的魚比作是井底之蛙，加水后，井底之蛙為什么看到的星星變多？

(3)水中硬幣為什么會(huì)變淺？若將鉛筆斜插入水中，鉛筆為什么會(huì)向上偏折？

深度分析：利用所學(xué)知識(shí)，解釋生活中的折射現(xiàn)象是本節(jié)課的難點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的思維能力要求較高。圖3的捕魚神器，涵蓋了初中經(jīng)常涉及的光在空氣和水的界面折射時(shí)的兩種情形：激光照射魚時(shí)，光由空氣射入水中發(fā)生折射，隱含折射時(shí)的光路可逆；魚叉叉魚時(shí)，看到的魚是由于光由水中射入空氣中發(fā)生折射而成的虛像，這兩種情形分別與課前引入的兩個(gè)活動(dòng)對(duì)應(yīng)，為解釋引入的懸念做好準(zhǔn)備。任務(wù)驅(qū)動(dòng)(1)的成功感言不僅能夠分析出我們看到的魚的光路與激光照射魚的光路重合，即光路可逆的具體應(yīng)用。若將水中的魚比作是井底之蛙，此時(shí)的激光光路就是加水后井底之蛙看到天空的光路，即水中的井底之蛙看到的星星變多，范圍變大，是由于光由空氣中斜射入水中，折射光線偏向法線的緣故，進(jìn)而解釋任務(wù)驅(qū)動(dòng)(2)。通過對(duì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)(1)的失敗原因的分析：魚叉在魚的上方，說明由于折射看到的水中的物體變淺了，其原因是光由水中射入空氣，折射光線偏離法線，人“看到”的物體在折射光線的反向延長線上，從而產(chǎn)生錯(cuò)覺，導(dǎo)致叉魚失敗。結(jié)合光路分析，再依次呈現(xiàn)圖4的(a)、(b)、(c)，通過PPT動(dòng)態(tài)光路圖解釋看到水中的硬幣變淺；將鉛筆斜插入水中，其下端剛好與硬幣位置重合，從而便于學(xué)生猜想到鉛筆下端跟硬幣一樣的上移，而水面之上不變，從而有依據(jù)地得出向上偏折的結(jié)論，進(jìn)而解釋任務(wù)驅(qū)動(dòng)(3)。接著跟學(xué)生一起看課本第80頁引入的漫畫，解釋其中的原因，在明白看到的池水為什么變淺后，警示學(xué)生要遠(yuǎn)離陌生水域，增強(qiáng)安全意識(shí)，珍愛生命，從我做起。

圖4 光路分析

3.5 課外拓展，滲透初高銜接

教師演示：如圖5所示，向圓形水柱中斜射入一束強(qiáng)激光，看到水中彎曲的光路。

圖5 向圓形水柱中斜射入一束強(qiáng)激光

任務(wù)驅(qū)動(dòng)：大家課后思考，這個(gè)現(xiàn)象在日常生活中有什么應(yīng)用。

深度分析：適當(dāng)拓展所學(xué)知識(shí)，有利于知識(shí)的外延，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)完善全反射的條件，也為高中進(jìn)一步學(xué)習(xí)光學(xué)做好準(zhǔn)備，滲透初、高中物理教學(xué)的銜接。

4 深度研制鞏固練習(xí)，關(guān)注多元評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)不僅是教學(xué)的終點(diǎn)，也是教學(xué)的起點(diǎn)。評(píng)價(jià)要有助于學(xué)生掌握物理觀念，評(píng)價(jià)要綜合運(yùn)用紙筆測(cè)試、實(shí)驗(yàn)操作、課題研究、行為觀察、活動(dòng)表現(xiàn)等多種方式，把過程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，使發(fā)展變化過程成為評(píng)價(jià)的組成部分[5]。因此教師應(yīng)布置多種形式的作業(yè)，可以將學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)由課堂延伸到課外，由學(xué)校轉(zhuǎn)向家庭、社會(huì)。所以本節(jié)課除布置了紙筆作業(yè)外，還布置了如下的兩道課后作業(yè)：①請(qǐng)教老師、同學(xué)、親友或者上網(wǎng)搜索，了解全反射的知識(shí)及其在生活中的應(yīng)用；②家庭小實(shí)驗(yàn)：模擬光在光纖中的傳播。要求：拍成視頻，上傳QQ群，以便分享和交流。

5 小結(jié)

教材不僅是課程標(biāo)準(zhǔn)的代言人，更是學(xué)科知識(shí)的精華，眾多專家、學(xué)者智慧的結(jié)晶。教材不是一般的材料、讀物，它是根據(jù)教育目的和學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律和認(rèn)識(shí)特點(diǎn)，專門研制和編寫的文本，適合于相應(yīng)特定階段的學(xué)生學(xué)習(xí)。認(rèn)真鉆研教材的內(nèi)容，是對(duì)青年物理教師的最基本要求。青年物理教師對(duì)教材的運(yùn)用往往會(huì)出現(xiàn)兩種極端：一種是照本宣科，沒有深度挖掘；一種是棄之不用，完全依賴課外輔導(dǎo)資料。葉圣陶先生曾說：“教材無非是個(gè)例子”，但它一定是最典型、最具代表性的例子，雖然不能只教教材，但一定要利用好教材，從《課標(biāo)》的角度還原教材編寫者的意圖，進(jìn)行深度研課，促進(jìn)青年教師的專業(yè)成長。