楊正芳

(廣州市番禺區(qū)市橋橋興中學(xué) 廣東 廣州 511400)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)中運(yùn)用得越來(lái)越廣泛．翻轉(zhuǎn)課堂最大的特點(diǎn)就是利用教育云平臺(tái)在最大化地開(kāi)展課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，提高課堂學(xué)習(xí)的效率和深度，完成知識(shí)內(nèi)化的最大化.如果按照美國(guó)學(xué)者布盧姆(F.S.Bloom)將學(xué)習(xí)目標(biāo)分為“知道”“領(lǐng)會(huì)”“應(yīng)用”“分析”“綜合”及“評(píng)價(jià)”6個(gè)層次的話，翻轉(zhuǎn)課堂就是通過(guò)課前預(yù)習(xí)完成其中“知道”和“領(lǐng)會(huì)”知識(shí)這兩個(gè)層次，屬于淺層學(xué)習(xí)范疇；而課堂上通過(guò)“應(yīng)用”“分析”“綜合”和“評(píng)價(jià)”這4個(gè)認(rèn)知層次來(lái)完成對(duì)知識(shí)的深度理解和遷移應(yīng)用，這屬于深度學(xué)習(xí)范疇．深度學(xué)習(xí)是一種主動(dòng)探究性的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠進(jìn)行深度的信息加工、主動(dòng)的知識(shí)建構(gòu)、批判性的高階思維、有效的知識(shí)轉(zhuǎn)化、遷移應(yīng)用及實(shí)際問(wèn)題解決．

下面就以人教版教材中“生活中的透鏡”這節(jié)為例來(lái)探討如何通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)．本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了透鏡的基礎(chǔ)知識(shí)及其對(duì)光的作用基礎(chǔ)上，對(duì)生活中的透鏡及其成像情況有一個(gè)具體的認(rèn)識(shí)，從而為探究第3節(jié)“凸透鏡的成像規(guī)律”做一個(gè)鋪墊，起到一個(gè)承上啟下的作用．從實(shí)際教學(xué)實(shí)施過(guò)程來(lái)看，因?yàn)檎障鄼C(jī)、投影儀和放大鏡這3種生活中的透鏡學(xué)生們都比較熟悉，它們的成像特點(diǎn)學(xué)生也很容易感知，此時(shí)可借助智慧課堂教育云平臺(tái)以翻轉(zhuǎn)課堂的模式開(kāi)展本堂課的教學(xué)，把感知的基礎(chǔ)內(nèi)容前置，而利用課堂上的有效時(shí)間指向深度學(xué)習(xí)，讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)物理思維的訓(xùn)練和拓展．

1 利用電子書(shū)包平臺(tái)和微課將基礎(chǔ)內(nèi)容前置形成初步感知

學(xué)生們對(duì)照相機(jī)、投影儀和放大鏡這3種生活用品都不陌生，對(duì)于照相機(jī)成縮小的像，投影儀成放大的像和放大鏡成放大的像都有一定的感知，只不過(guò)沒(méi)有從物理角度去感知它們成像的特點(diǎn)．可以利用Camtasia Studio 6錄屏軟件做好微課，借助知好樂(lè)教育云平臺(tái)提前推送給學(xué)生，讓學(xué)生在家里觀看微課，初步認(rèn)識(shí)照相機(jī)、投影儀和放大鏡的基本結(jié)構(gòu)和成像特點(diǎn)，看完后學(xué)生在云平臺(tái)完成課前學(xué)情診斷題，教師通過(guò)診斷題反饋了解學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況．

課前學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解照相機(jī)、投影儀、放大鏡的光學(xué)構(gòu)造及成像原理，會(huì)制作簡(jiǎn)單的照相機(jī)模型、幻燈機(jī)模型．

課前推送資源：“生活中的透鏡光學(xué)構(gòu)造及成像原理”微課，“照相機(jī)模型制作方法”微課，“幻燈機(jī)模型制作方法”微課，學(xué)習(xí)任務(wù)單．

課前學(xué)習(xí)反饋：通過(guò)云平臺(tái)推送課前學(xué)情診斷題．

通過(guò)本環(huán)節(jié)的自主學(xué)習(xí)，學(xué)生完成了對(duì)“生活中的透鏡”的淺層學(xué)習(xí)，了解了照相機(jī)、投影儀和放大鏡的光學(xué)構(gòu)造和成像原理．但并沒(méi)有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的感受和理論的分析，所以還需課堂通過(guò)進(jìn)一步的體驗(yàn)、分析、推理、應(yīng)用來(lái)加強(qiáng)對(duì)3種透鏡成像的深層次理解．

2 動(dòng)手實(shí)踐利用模型制作進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)物理現(xiàn)象的生動(dòng)感知

課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)：

(1)通過(guò)照相機(jī)模型、幻燈機(jī)模型及放大鏡進(jìn)一步感知凸透鏡在3種常見(jiàn)儀器上成像的不同，進(jìn)一步區(qū)分照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像特點(diǎn).

(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和光路圖兩條思路認(rèn)識(shí)到物距和像距會(huì)影響成像特點(diǎn)，為下節(jié)課成像規(guī)律打下基礎(chǔ).

(3)知道數(shù)碼相機(jī)和現(xiàn)代投影儀的光學(xué)原理．

深度學(xué)習(xí)是基于實(shí)踐和經(jīng)歷體驗(yàn)的學(xué)習(xí)，從認(rèn)知心理學(xué)的角度看，任何知識(shí)的形成都需經(jīng)過(guò)體驗(yàn)、經(jīng)歷和感悟，通過(guò)豐富的表象進(jìn)而對(duì)其抽象形成規(guī)律的過(guò)程才能完成知識(shí)的形成．因此，在上“生活中的透鏡”之前，布置學(xué)生利用卡紙、透鏡等制作好照相機(jī)和幻燈機(jī)模型．如圖1和圖2所示.

圖1 照相機(jī)模型

圖2 幻燈機(jī)模型

初二的學(xué)生剛剛接觸物理，對(duì)物理充滿了好奇，物理教師在上課過(guò)程中要理解孩子愛(ài)玩的天性，嚴(yán)肅的物理課堂中也增加一些趣味．以往總是讓學(xué)生看蠟燭倒立的像，缺乏趣味．我們可以讓學(xué)生用眼睛觀看投影幕上一個(gè)老太太的頭像，然后拿著照相機(jī)模型再次觀看頭像，看到的卻是一個(gè)美少女，如圖3所示．在驚奇和趣味中感受照相機(jī)成的是一個(gè)倒立縮小的像．

圖3 體會(huì)“倒立的像”

同樣的道理，也可以把類(lèi)似的圖片印在幻燈片上，通過(guò)幻燈機(jī)模型看到倒立的像，通過(guò)放大鏡看到正立的像，學(xué)生通過(guò)這種生動(dòng)的體驗(yàn)，對(duì)照相機(jī)成倒立縮小的像和投影儀成倒立放大的像以及放大鏡成正立放大的像會(huì)有深刻的感知．

3 注重邏輯推理在深度思考中培養(yǎng)科學(xué)思維能力

深度學(xué)習(xí)是基于學(xué)生由觀察到的物理現(xiàn)象進(jìn)行思維加工，產(chǎn)生疑問(wèn)，進(jìn)而提出猜想，再進(jìn)行推理和論證，從而達(dá)到培養(yǎng)科學(xué)思維能力的過(guò)程．學(xué)生通過(guò)3種透鏡模型體驗(yàn)到了對(duì)應(yīng)的成像特點(diǎn)，有了很深刻的感知，但這只是教育活動(dòng)的開(kāi)始，對(duì)透鏡的成像認(rèn)識(shí)不能僅僅停留在感知層面．教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：3種儀器成像的特點(diǎn)都不一樣，是不是意味著這里面的透鏡都不一樣呢？如果用同一個(gè)透鏡來(lái)看能不能分別找到與照相機(jī)、投影儀和放大鏡所對(duì)應(yīng)的成像特點(diǎn)呢？引導(dǎo)學(xué)生把實(shí)驗(yàn)臺(tái)面上的同一個(gè)凸透鏡放在光具座上，在不同的位置觀察光具座上的F光源，如圖4所示．

圖4 凸透鏡在不同位置時(shí)的成像

圖5是直接用眼睛透過(guò)凸透鏡尋找3種不同的成像情況(此處不借助光屏，因?yàn)閷W(xué)生還沒(méi)有建立實(shí)像虛像的概念)．

圖5 焦距相同，物距不同時(shí)的成像

讓學(xué)生把觀察到的不同成像位置記錄在下面的表1中，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)到原來(lái)同一個(gè)凸透鏡，由于物距不同，會(huì)導(dǎo)致成像的特點(diǎn)不同．

表1 焦距相同，物距不同時(shí)的成像特點(diǎn)

注：凸透鏡的焦距為10 cm.

教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生深度思考：凸透鏡成像的不同是不是只與物距有關(guān)，如果是同一個(gè)物距，用不同焦距的凸透鏡觀察，所成的像會(huì)如何呢？ 再讓學(xué)生進(jìn)行第二次探究:光具座上F光源與凸透鏡之間的距離15 cm不動(dòng)，但改用焦距分別為10 cm和5 cm的兩種凸透鏡，再次研究其成像特點(diǎn)．

如圖6所示，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)在物距都是15 cm的情況下，通過(guò)焦距為10 cm和5 cm的兩種凸透鏡所成像的特點(diǎn)是不同的．一個(gè)是倒立放大的像，一個(gè)是倒立縮小的像，從而得出凸透鏡的成像特點(diǎn)不僅跟物距有關(guān)，還跟焦距有關(guān)．物距相同，焦距不同的凸透鏡成像特點(diǎn)記錄在表2中.

圖6 物距相同焦距不同時(shí)的成像

注：物距u=15 cm.

學(xué)生通過(guò)本環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)到了凸透鏡成像特點(diǎn)的不同與物距和焦距有關(guān)，這為接下來(lái)的理論研究提供了事實(shí)依據(jù)．

4 理論結(jié)合實(shí)踐在深度學(xué)習(xí)中形成正確的科學(xué)思維方法

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)到了凸透鏡成像特點(diǎn)的不同與物距和焦距有關(guān)．但一個(gè)真正的深度學(xué)習(xí)活動(dòng)并未結(jié)束，凸透鏡成像的物理成因是什么？為什么凸透鏡的成像會(huì)跟物距和焦距有關(guān)？真正的深度學(xué)習(xí)是應(yīng)該讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步形成使用科學(xué)證據(jù)的意識(shí)和評(píng)估科學(xué)證據(jù)的能力，能運(yùn)用證據(jù)對(duì)研究的問(wèn)題進(jìn)行描述、解釋和預(yù)測(cè)．上一環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了凸透鏡成像原理的事實(shí)證據(jù)，還需要有理論證據(jù)來(lái)支撐，才能對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的影響因素進(jìn)行描述和解釋?zhuān)?/p>

上一課時(shí)剛剛學(xué)過(guò)凸透鏡和凹透鏡對(duì)光線的作用，學(xué)生也認(rèn)識(shí)了3條特殊的光線以及它們通過(guò)透鏡之后形成的折射光線．可讓學(xué)生完成圖7中的3幅光路圖(焦距相同，物距不同)，然后從光路圖分析出凸透鏡的成像特點(diǎn)與物距有關(guān)．

圖7 焦距相同，物距不同時(shí)的光路作圖

再完成圖8的兩幅圖(物距相同，焦距不同)，再一次從理論分析得出凸透鏡成像特點(diǎn)不僅與物距有關(guān)，還與凸透鏡的焦距有關(guān)．

圖8 物距相同，焦距不同時(shí)的光路作圖

5 結(jié)合真實(shí)的生活情境應(yīng)用物理知識(shí)深度拓展科學(xué)思維

深度學(xué)習(xí)重視學(xué)習(xí)的遷移運(yùn)用和問(wèn)題解決．深度學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)情境的深入理解，對(duì)關(guān)鍵要素的判斷和把握，在相似情境能夠做到 “舉一反三”，也能在新情境中分析判斷差異并將原則思路遷移運(yùn)用．學(xué)生既然已經(jīng)認(rèn)識(shí)到凸透鏡的成像與物距和焦距有關(guān)，如果拋出一個(gè)生活情境：如圖9所示照相機(jī)如何由原來(lái)的拍不到全景轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢耘牡饺埃?/p>

圖9 全景拍攝

這里要理清的思路就是通過(guò)使景物變小來(lái)拍到全景，如圖9所示．如何使景物變??？學(xué)生最熟悉的真實(shí)生活場(chǎng)景就是攝影師往后退，從物理角度來(lái)說(shuō)，學(xué)生由已有的知識(shí)儲(chǔ)備思考得出兩個(gè)途徑：一是改變物距u，二是改變焦距f．?dāng)z影師往后退就是增大物距u．這是在教學(xué)中教師期待學(xué)生回答的一種常規(guī)方法，通常研究活動(dòng)就到此結(jié)束了，這也是教材安排的難度，我們無(wú)需深究，但深度學(xué)習(xí)就是要我們的學(xué)生能夠利用所學(xué)的知識(shí)去解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，而學(xué)生已經(jīng)了解物距和焦距都會(huì)影響成像大小，他們很容易得到通過(guò)改變焦距f來(lái)拍全景．這就是變焦照相機(jī)(圖10)的光學(xué)原理．

圖10 變焦相機(jī)

我們?cè)谝酝慕虒W(xué)中習(xí)慣避開(kāi)講變焦照相機(jī)，怕學(xué)生不理解，但通過(guò)對(duì)凸透鏡成像本質(zhì)的剖析，回過(guò)頭來(lái)自然而然地過(guò)渡到了變焦照相機(jī)的誕生，學(xué)生也就很自然理解了實(shí)際的照相機(jī)內(nèi)部為什么有那么多個(gè)透鏡組合．

“舉一反三，學(xué)以致用”也是深度學(xué)習(xí)的特征，了解了變焦照相機(jī)的原理，那么我們能不能自己制作出一個(gè)變焦照相機(jī)呢?可以提供多個(gè)不同焦距的凸透鏡和凹透鏡，讓學(xué)生在光具座上通過(guò)改變他們的位置，來(lái)尋找和比較成像大小的改變，如圖11所示．

圖11 自制變焦相機(jī)的原理

課堂只有45 min，利用信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂讓學(xué)生在教師的指引下實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，是可行的．當(dāng)然這對(duì)教師在知識(shí)體系的把握、視頻制作技術(shù)及課堂活動(dòng)的設(shè)計(jì)等方面提出了更高要求，同時(shí)對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與自我控制能力的要求也更高．