復習課堂中深度學習活動的設計與反思

袁敏敏

[摘? ?要]學生的發展是在主體實踐活動中形成的，為了提高復習效率，復習課教學應綜合課標及考試要求、學情與教學資源等進行教學設計，以適當的情境活動激發學生的學習動力，在實驗操作、問題探究等活動中構建知識網絡，實現知識與方法的遷移，提升學生的初中物理學科能力，培養學生的核心素養。

[關鍵詞]復習課堂;深度學習;活動設計;反思

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）05-0054-03

深度學習是指學生在學習活動中結合已有知識經驗，通過觀察感知、聯想對比、分析歸納等多層次的思維活動，在主動活動中建構較為完善的知識網絡;在運用知識探究問題及分析解釋的過程中，培養學生實踐反思、遷移應用等關鍵能力。

下面，筆者結合“凸透鏡成像規律”的復習，談談復習課的教學設計與實踐。

一、教學設計的依據

1. 課程目標與考試要求決定教學活動的方向

課程標準對凸透鏡成像規律這部分知識的要求是：探究并知道凸透鏡成像的規律，了解凸透鏡成像規律的應用[1]。分析本地中考試卷可以發現，考試不僅重視對實驗結論的考查，也重視對學生探究操作、建模能力的考查。

考慮到課堂時長的限制，確定本課主要完成以下學習任務：（1）通過實驗重溫凸透鏡成像規律;（2）通過對正立、放大像虛實的驗證，實現知識、方法的遷移，糾正驗證過程中的思維錯誤;（3）通過圖形化分析實驗數據，重溫凸透鏡成更大像的做法;（4）利用過透鏡中心方向不變的光線模型，解析使像成在光屏中央的做法，并進一步建立相似模型，分析物距一定時，換用不同焦距的凸透鏡成像問題;（5）通過成實像時物體和光屏位置互換后仍成清晰像的體驗，發現光路可逆并嘗試等效的不同做法。

2. 學情和教學資源決定教學活動的起點及形式

（1） 學情分析

總復習時，學生對學習內容有所了解，因而少了新奇感，另一方面，遺忘又很嚴重，所以既不能把復習課搞得像新授課那樣從頭來過，也不能只通過閱讀、講解和練習等單調的學習活動完成復習任務。應根據課標及考試要求，同時結合學情，以問題鏈或任務完成的形式，設計課堂教學活動，調動學生的學習積極性，在主動參與的學習活動中實現知識學習和能力提升的目標。

（2） 器材改良

用蠟燭作為成像物體存在較多不足，比如，不易辨別像是否左右相反，對于倒立、等大實像很難準確判斷，所以，實驗中常使用“F”形LED發光體作為成像物體，該發光體外殼和光屏上都標有刻度，方便比較像與物的大小關系，也便于判斷像是否左右相反。但該發光體存在一個不足，由于“F”形LED發光體外部有一個不透明塑料殼，所以在驗證物距小于一倍焦距成的正立、放大像是虛像時，用于驗證像虛實的光屏無處安放。如果放在發光體前，必然擋住光傳向凸透鏡，如果放在發光體后，則由于塑料殼不透明，發光體發出的光必然不會傳播到光屏上。因此，在沒有找到合適替代發光體的情況下，筆者將二者結合起來使用，在驗證虛像過程中使用蠟燭作為成像物體。

二、具體設計與實踐反思

1. 重溫成像規律

師：同學們，我們知道通過凸透鏡可以成多種不同性質的像，拿起桌上的凸透鏡，試一試你能看到哪些不同性質的像，并與同學分享你的做法。

生：觀察近處的物體，我看到了正立、放大的虛像……

師：這位同學的描述讓我們發現一個凸透鏡成像的性質與什么有關？

生：物距。

師：是否準確呢？我們先通過實驗重溫凸透鏡成像規律。按圖1所示安裝器材，凸透鏡的焦距是10 cm，可將其固定在50.0 cm刻度處，發光體和光屏中心要處于凸透鏡的主光軸上，將物體置于遠處（保持不動），來回移動光屏，直到成像最清晰，記錄物距和像距，然后改變發光體位置，完成五次測量實驗，要求1、2兩次成倒立、縮小的像，且第2次成的像略大些，第3次成倒立、等大的像，第4、5次成倒立、放大的像，且第5次成的像更大些。另外，還要看到發光體成正立、放大的像，并證明這是一個虛像。

……

師：根據同學們的實驗數據，老師將這五次物體和像的位置標在了圖2上，綜合剛才的實驗現象，請你們說說發現或者想起了哪些成像規律？

生1：當物距大于兩倍焦距時，成倒立、縮小的實像……

生2：一倍焦距分虛實，兩倍焦距分大小。

師：通過實驗可以發現凸透鏡成像性質與物距與焦距的大小有關。你又是如何判定正立、放大像是虛像的？

生：當物距小于一倍焦距時，無論如何移動光屏，都不能在屏上看到像。

師：根據你的觀察，正立、放大像與物體在透鏡的同側，你將光屏放在另一側，直接觀察其上是否有像，這合適嗎？

生：哦，應該將光屏也放到物體同側。

設計意圖與實踐反思：通過對連續五次成實像的操作和測量，加上直觀形象的圖形展示，學生可以輕松回憶起成不同性質像的規律。通過動作感知成實像時物距、像距和像大小的變化規律，為后續找到成更大像的規律埋下伏筆。在課堂實踐中，學生發現當物距比一倍焦距略大時，光屏上的像總不清晰，也能對此做出正確解答，充分說明學生在實驗操作中獲得了完整的感知，對物距、像距的變化規律有了具體的認識，體現了實驗的價值。通過對正立、放大像虛實的判斷，幫助學生實現知識遷移，像平面鏡成像實驗那樣判斷像的虛實，通過這一操作糾正了學生中普遍存在的光屏位置放置錯誤，對直接觀察光屏的操作起到了正向強化作用。

2.解決問題，總結方法

（1） 如何使像更大

師：在使用照相機、投影儀時，為了將像調大一些，物距應增大，還是減小？像距如何變化？請分析以上數據，從中你能發現或記起什么規律？

生1：都是物距減小，像距增大。

生2：成實像時，物近像遠像增大。

師：將凸透鏡當作放大鏡使用時，怎樣調節物距大小，才能看到更大的像？同學們可以試一下。

生：成虛像時，物距增大，像也增大。

師：根據同學們的回答，老師標出使像變大的物體移動方向（如圖3所示），你有什么新的發現？

生：當物體靠近焦點時，像都會增大。

（2）利用特殊光線建立相似模型

師：成實像時，如果發光體向下移動，像的位置如何變化？凸透鏡向下移動呢？同學們可以動手做一做，檢查自己的想法是否正確。

生：……

師：利用特殊光線可以確定成像位置，抓住通過透鏡光心的光線傳播方向不變，可以判斷上述問題，請注意觀察動畫演示。

師：觀察動畫呈現的光路圖，你能否發現相似形？對比一下像與物、像距與物距的大小關系，你能總結出什么規律？

生：我發現了相似三角形，發現像距與物距之比等于像的高度與物體高度之比。

師：根據這個關系，只要從圖中看出物距與像距的大小關系，就能判斷所成像是放大還是縮小了。

（3）光路可逆及其變式

師：成縮小實像時，如果將發光體和光屏位置互換，光屏上還有清晰的像嗎？像的性質有何變化？這是為什么呢？

生1：互換位置后，光屏上有清晰倒立、放大的實像。

生2：這是因為光路可逆。

師：如果發光體和光屏位置不變，只改變透鏡的位置，能否在光屏上再成清晰的像？請你們先想一想，再試一試。

生：可以的，移動透鏡，當物距和像距大小剛好互換的時候，屏上也成清晰像。

師：這位同學觀察很仔細，這樣的操作和物屏互換的操作是等效的。

（4） 不同焦距凸透鏡成像問題

師：成實像時，若保持物距不變，換用一個焦距更短的凸透鏡，光屏應如何移動才能得到清晰的像呢？像的性質會有什么變化？請作圖分析并實驗驗證。

……

生：通過作圖分析，我們發現像距會變小，也就是將光屏靠近凸透鏡，由于物距與像距之比更大，像會變小，實驗也證明判斷正確。

師：從這個活動可以發現，成像性質應該由物距和焦距的大小決定，而不僅僅是物距。

設計意圖與實踐反思：由于凸透鏡成像應用的實際需要，中考也常考凸透鏡成像的動態變化，為了幫助學生準確認識其中的規律，課堂安排了實驗操作和動畫演示的雙重觀察感知，實驗給學生留下了深刻的印象，激發了學生的思維，動畫連貫變化及可見的光路幫助學生建立分析模型，最終總結成像中的動態變化規律。動畫中呈現的特殊光線模型還幫助學生建立了成像的相似模型，學生在此過程中建構新知、發展能力。動畫呈現的成像光路圖在這堂課中也是功不可沒的，不僅幫助學生總結了成像規律和利用成等大像時物距、像距等于兩倍焦距來估測焦距，還形象展示了另一種特殊測量焦距的方法——當物距遠大于焦距（至少十倍焦距）時，像距約等于焦距。

復習課堂上，通過創設問題化的學習情境，讓學生在多層次的學習活動中完善知識網絡，培養學生實踐反思、遷移應用等關鍵能力，達到了深度學習的目的。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.全日制義務教育物理課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2]? 任曄.指向深度學習的深度備課：以蘇科版初中物理“凸透鏡成像的規律”備課為例[J].物理教師，2017（3）：33-35.

（責任編輯 易志毅）