指向深度學(xué)習(xí)的科學(xué)探究教學(xué)實(shí)踐 ①
——以“探究凸透鏡成像規(guī)律”為例

莊益君

(江蘇省無錫市江陰初級(jí)中學(xué)，江蘇 無錫 214431)

1 引言

深度學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)地對(duì)知識(shí)進(jìn)行認(rèn)知加工的高水平學(xué)習(xí)方式，它不僅在于系統(tǒng)認(rèn)知、接受和記憶，更在于通過探究、驗(yàn)證等活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生對(duì)核心知識(shí)的深度理解，進(jìn)而培養(yǎng)智慧，啟發(fā)創(chuàng)新思維。引發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過程，促進(jìn)深度理解，開啟進(jìn)階思維，實(shí)現(xiàn)遷移創(chuàng)新。

指向深度學(xué)習(xí)的科學(xué)探究以學(xué)生為主體，創(chuàng)設(shè)真實(shí)探究情景，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，在合作實(shí)驗(yàn)中促進(jìn)理解，在反思與質(zhì)疑中提高思維能力，在實(shí)踐與應(yīng)用中培養(yǎng)遷移創(chuàng)新能力?？茖W(xué)探究要抵達(dá)深度學(xué)習(xí)，就要讓問題設(shè)計(jì)切合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，想方設(shè)法突破實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，巧妙簡(jiǎn)化復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2 指向深度學(xué)習(xí)的“探究凸透鏡成像規(guī)律”教學(xué)實(shí)踐

科學(xué)探究是義務(wù)教育物理課程的內(nèi)容，在課堂教學(xué)中要使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，讓學(xué)生投入到問題解決中，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究，引導(dǎo)學(xué)生積極思維，倡導(dǎo)學(xué)生之間的合作交流，促進(jìn)深度理解，形成物理觀念。本文以蘇科版“探究凸透鏡成像規(guī)律”為例，展示筆者的教學(xué)實(shí)踐。

2.1 精心設(shè)計(jì)問題鏈，抵達(dá)深度理解

一堂優(yōu)質(zhì)課一定是由若干個(gè)有效、貼切的問題串聯(lián)而成的，“探究凸透鏡成像規(guī)律”多次被選為公開課、評(píng)優(yōu)課的內(nèi)容。在典型課例中，老師們對(duì)課堂引入可謂想盡方法，有用燈絲通過凸透鏡在白墻上成像引入，也有用照相機(jī)在遠(yuǎn)近不同處拍攝的照片引入，還有在課堂上現(xiàn)拍照片，用希沃軟件上傳到投影屏幕上引入……這些方法都很有創(chuàng)意，隨之向?qū)W生提出的問題也頗有高大上的新鮮感。然而，在充分閱讀教師用書、理解教材之后，筆者發(fā)現(xiàn)教材的編寫意圖是：讓學(xué)生通過自己使用放大鏡，觀察遠(yuǎn)近不同的物體，形成認(rèn)知沖突，體驗(yàn)后提出問題。這種教學(xué)引入貌似普通，卻真正抵達(dá)了探究的核心。筆者根據(jù)教材內(nèi)容，將“探究凸透鏡成像規(guī)律”的教學(xué)分解成相互關(guān)聯(lián)的活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)，提出指向?qū)W習(xí)目標(biāo)的系列問題，激發(fā)學(xué)生的思維，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深度理解(圖1)。

2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，開啟進(jìn)階思維

科學(xué)探究應(yīng)在問題鏈的驅(qū)動(dòng)下，在實(shí)驗(yàn)中開啟學(xué)生思維進(jìn)階，尋求證據(jù)，筆者嘗試通過以下步驟，完成“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。

(1) 靠攏蠟燭、凸透鏡、光屏，使光斑呈現(xiàn)在光屏中央，讓學(xué)生感受物距、像距。

(2) 讓學(xué)生體會(huì)在光屏中央得到清晰的像的要點(diǎn)，為操作方便，最好固定凸透鏡。

(3) 由遠(yuǎn)及近地改變蠟燭的位置，觀察像的特點(diǎn)，記錄各種情況下的物距、像距，讓學(xué)生匯總數(shù)據(jù)，至此探究的第一階段完成。

(4) 在第二階段中教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生深入探究。筆者在黑板上作了一條數(shù)軸，把實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)全部標(biāo)出來，并用各種大小不同的蠟燭貼圖標(biāo)識(shí)到位，讓學(xué)生去觀察、發(fā)現(xiàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)u

(5) 引導(dǎo)學(xué)生探究u=2f時(shí)的成像性質(zhì)，對(duì)于u=f的成像情形，筆者采用留白的方式，讓學(xué)生課后去尋找更合理的方法，探究成像規(guī)律。這樣讓學(xué)生的學(xué)習(xí)突破了時(shí)間和空間的限制，實(shí)現(xiàn)了課堂探究的延伸。

2.3 厘清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)遷移創(chuàng)新

在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，成像的性質(zhì)隨物距的變化是一個(gè)復(fù)雜、跳躍、動(dòng)態(tài)的過程，針對(duì)這些特點(diǎn)，需要采用創(chuàng)新的手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

2.3.1 數(shù)形結(jié)合，厘清復(fù)雜規(guī)律

將f=10cm的凸透鏡固定在特制的光具座上(0刻度在中點(diǎn))，由遠(yuǎn)及近移動(dòng)同一蠟燭，改變物距，同步調(diào)節(jié)光屏的位置，在光屏上得到各種清晰的像，記錄多組物距、像距和成像性質(zhì)。整合學(xué)生的各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，畫出如圖2所示的圖像。觀察這幅圖像，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：(1) 物距減小，像距變大，像變大。(2) 可初步找到物距和像距都等于2f是放大和縮小的實(shí)像分界點(diǎn)。(3) 當(dāng)u>2f時(shí),f2f,成倒立放大實(shí)像。(4) 圖2數(shù)軸上u

圖2

圖3

通過圖像分析，學(xué)生得出結(jié)論：(1) 當(dāng)u

2.3.2 借助動(dòng)態(tài)演示,形成整體認(rèn)識(shí)

筆者在教學(xué)中還利用Flash動(dòng)畫(圖4)，將蠟燭由遠(yuǎn)及近靠近凸透鏡的成像情況全部動(dòng)態(tài)演繹到位，讓學(xué)生從局部到整體，全方位地了解凸透鏡成像規(guī)律，將復(fù)雜現(xiàn)象形象化。

圖4

2.3.3 利用游戲寓教于樂，促進(jìn)知識(shí)的應(yīng)用和深度理解

基于探究而進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生對(duì)于規(guī)律的理解會(huì)比較深刻。筆者在教學(xué)中，采用如圖5所示的游戲活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用規(guī)律。以小組合作學(xué)習(xí)形式，每組派出代表，一位同學(xué)將大小不同的蠟燭放在不同位置，其他組的同學(xué)找出像及像的位置，裁判組進(jìn)行記時(shí)并裁決答案，這種游戲活動(dòng)將本堂課的學(xué)習(xí)引向高潮，同學(xué)們團(tuán)結(jié)協(xié)作，靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題。

圖5

3 結(jié)語

本節(jié)課通過降低問題難度、分解實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)、厘清復(fù)雜現(xiàn)象的方式，解決科學(xué)探究中的問題，以學(xué)生為中心，為學(xué)生營(yíng)造高度參與實(shí)驗(yàn)、思維進(jìn)階、實(shí)踐創(chuàng)新的學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)?；谏疃葘W(xué)習(xí)的科學(xué)探究教學(xué)的價(jià)值不僅在于幫助學(xué)生掌握知識(shí)和技能，更在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性，從而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。