楊濤

摘 要：本文旨在創(chuàng)設故事情境，激活認知需求，喚醒學生已有的經(jīng)驗和知識.開展問題串求解活動，激發(fā)學生認知沖突，增強學生實踐探究欲望和體驗.巧借習題教學，生成錯誤資源，誘導學生暴露錯誤前概念，產(chǎn)生對錯誤認知的批判意識與糾偏意愿，以準確把握科學概念的內涵與外延，發(fā)展學生的高階思維能力.同時，注重問題引領和過程性評價反饋，旨在提升物理課堂教學實效，增強知識學習的情感價值與意義.

關鍵詞：透鏡;深度教學;認知需求;認知沖突;認知體驗

中圖分類號：G633.7 ? ? 文獻標識碼：B ? ? 文章編號：1008-4134（2021）16-0046-04

基金項目： 徐州市教育科學規(guī)劃辦公室立項的個人課題“中學物理實驗教學適切性和有效性研究與實踐”（項目編號：G202022）.

作者簡介：楊濤（1992-），男，江蘇盱眙人，本科，中小學二級教師，研究方向：中學物理教學實踐優(yōu)化創(chuàng)新.

從深度學習走向深度教學，以深度教學促進深度學習，是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的必然選擇.深度教學是以發(fā)展學生高階思維為目標，基于整合知識的內在結構，通過對學習過程的深度參與和情感投入，達成對知識完整而深刻的處理，引導學生從符號學習走向學科思想和意義的理解和掌握，并導向學科核心素養(yǎng)與關鍵能力的教學.它力求克服學生對知識的表層學習、表面學習和表演學習，以及對知識的簡單占有和機械訓練的局限性.追求學生對知識內涵的深度理解和透徹把握，并能在面對實際問題時實現(xiàn)有效遷移與創(chuàng)新運用，達成個人知識的意義建構、科學思維的提升以及綜合能力與內在素養(yǎng)的培育.

下面就以義務教育蘇科版物理教材八年級上冊第四章第2節(jié)“透鏡”教學為例，闡述如何在課堂教學中實施深度教學、促進深度學習.

1 創(chuàng)設故事情境，點燃思索熱情，引發(fā)意義學習

加拿大渥太華大學教育學院的Timothy J.Stanley教授提出：“深度教學需要從學生的已有經(jīng)驗與知識背景出發(fā)，建立知識教學與學生文化背景的聯(lián)系.”

創(chuàng)設故事情境：將一支高強度激光筆、一塊遮擋板、一只內藏糖果的黑色薄皮氣球，吸附在黑板上，氣球位于擋板之后.

教師：嗜甜的黑色氣球星人盜走了地球上的“甜蜜因子”，致使人類陷入了悶悶不樂之中.現(xiàn)急需在咱班組建一支善于思考的精英部隊，使用這臺高強激光炮（僅能轉動炮口，不能移動炮臺），對躲在高山背后的氣球星人，實施精準打擊，重新奪回“甜蜜因子”，你想加入嗎？

問題1：激光炮目前無法直接命中氣球星人的原因是什么？背后隱含著什么光學原理？

設計意圖：恰如一位德國學者的妙喻：“將15g鹽放在你面前，無論如何你都難以下咽，但如果把這15g鹽放入一碗美味可口的湯里，你會不知不覺地在享用佳肴時，將15g鹽全部吸收了.”引人入勝的情境之于教育，猶如湯之于鹽.基于初中生的身心發(fā)展規(guī)律及其興趣所在，創(chuàng)設與其認知水平相適切，且更富認同感的趣味情境，才能真正激發(fā)學生的參與熱情.置身問題情境中，喚醒學生已有經(jīng)驗和知識.以此為起點，發(fā)現(xiàn)新的問題，打破原有認知結構，激活學生內在的認知需求，為新舊知識搭建聯(lián)系的橋梁，讓新知在原知識體系上穩(wěn)固生長，自然而然地融入學生的認知圖式.

給學生三種輔助法器：平面鏡、凸透鏡、凹透鏡，讓其思考并嘗試借助法器，擊中擋板后的氣球，獲得糖果.

問題2：借助平面鏡擊中氣球星人的光學原理是什么？

問題3：借助另外兩件法器，擊中氣球星人的光學原理又是什么？

設計意圖：行為科學研究表明，人具有“需求—動機—行為—滿足”的行為規(guī)律表現(xiàn)模式.當中學生認知需求被激活，應順勢組織實施能讓其更具成就感與獲得感體驗活動，讓學生在自主思考、親身實踐、解決情境問題的過程中，獲得精神上的滿足，并從改變光路的原理角度，初步認識透鏡，感知透鏡與平面鏡的區(qū)別.

2 體驗連串活動，達成思維進階，促進深度學習

深度教學是深度體驗性的教學，要注重學生在學習過程中對于各種關系的切身體會、對于自身充沛情感的投入體驗以及積極思維過程的感知.

活動1 初步觀察，描述特征，構建概念

學生觀察、對比在之前情境中所用的透鏡，如圖1所示，描述它們在外觀結構上的特征.培養(yǎng)學生善于觀察的習慣，提高概括表述能力.在此基礎上，師生協(xié)作，初步構建凸透鏡和凹透鏡概念.教師引導學生觀察凹凸兩字，巧借漢字字形，有效鞏固記憶.

活動2 立足概念，觸摸甄別，深入領會

給每位學生提供另外兩種在外觀上難以直接用肉眼觀察區(qū)分的透鏡，如圖2所示.使其基于新構建的透鏡概念，作進一步思考，交流討論，得出除了直接觀察外，用手觸摸也能辨別透鏡的類型.以此加深學生對于透鏡概念的認識.

活動3 即練反饋，消除誤解，靈活分辨

在活動1、2中所使用的透鏡，本質上都屬于雙凸、雙凹型透鏡，這容易給部分學生造成一種片面的認識：“凸透鏡必須兩面皆凸起;凹透鏡必須兩面皆凹陷”.為了讓學生走出思維誤區(qū)，對透鏡的概念形成全面且清晰的認識.給學生提供一組異形透鏡，如圖3所示，讓其加以區(qū)分.以便學生可以將透鏡概念，由表層機械記憶轉入深層理解應用，亦為平時靈活識別日常生活中的特殊透鏡的類型做鋪墊.

活動4 聯(lián)系實際，制造困境，想方設法

教師：實際生活中，為保護光學元件，一般嚴禁用手直接觸摸透鏡.此時，又該怎樣區(qū)分圖2中的透鏡類型？

實驗一：通過透鏡觀察物體.此過程可以充分發(fā)揮中學生愛玩的天性，不囿于教材所設的近距離限制.

若被觀測物體距透鏡較近，通過凸透鏡，看到的物體的像是放大的，如圖4所示;通過凹透鏡，看到物體的像是縮小的，如圖5所示.為便于比較，可以給學生分發(fā)圖示的對比觀察紙.

若被觀測物體距透鏡較遠，通過凸透鏡，看到的物體的像是倒立的;通過凹透鏡，看到物體的像是正立的.

實驗二：探究透鏡對光的作用.

教師借助投影光，做如圖6、圖7所示的演示實驗，學生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，初步得出凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發(fā)散作用.

教師為各組提供煙箱、常規(guī)透鏡、拉伸變焦式LED強光手電、三線光源和柱形透鏡，讓學生小組合作研討，自主選擇所需器材，嘗試設計多種方案，親自驗證透鏡對光的作用，促成知識的深度內化，如圖8、圖9、圖10所示.嘗試對上述各種判別透鏡類型的方法的優(yōu)劣做初步評估.在此基礎上，完成辨別放大鏡、近視眼鏡、遠視眼鏡（老花鏡）所用的透鏡類型.

設計意圖：深度教學強調學習的豐富性、沉浸性和層進性，實現(xiàn)學習的過程價值和實踐屬性.通過開展一系列問題求解活動，環(huán)環(huán)相扣、步步深入，不斷引發(fā)學生認知沖突，激起進一步探究的欲望.同時，教師要合理引導，善于傾聽，并能及時在活動進程中，給予學生良性的反饋和評價，以營造寬松的研學環(huán)境，促成合作互動的適學模式，讓學生在樂于參與、積極實踐、主動思考、勇于創(chuàng)造的良好氛圍中，逐步達成思維進階，提升綜合能力.

3 刻意布局設陷，暴露錯誤概念，有效突破難點

在科學概念得以建構之前，受環(huán)境的長期作用與影響，學生已經(jīng)形成大量的經(jīng)驗型認識.但有些經(jīng)驗型認識，存在一定的片面性，不足以反映事物的本質規(guī)律，甚至還有可能存在科學性錯誤，成為隱藏在學生思維深處的頑固前概念，對科學概念的構建產(chǎn)生負遷移.因此，為了讓學生暴露錯誤的前概念，主動破除“會聚光束即會聚作用，發(fā)散光束即發(fā)散作用”等難以撼動的錯誤執(zhí)念，如圖11所示，首先為學生設置甲、乙兩道典型習題，以引發(fā)內省.

問：基于對會聚和發(fā)散作用的認識，你認為在圖11甲、乙的矩形框中，應各自放入哪種透鏡？

教師：請使用手邊器材，對你的判斷加以驗證.

子曰：“不憤不啟，不悱不發(fā).”在學生發(fā)現(xiàn)錯誤認識，產(chǎn)生要重新修正認知的意愿后，教師針對圖11習題，并再現(xiàn)“小組合作自主實驗2”中出現(xiàn)的一些光路圖，啟發(fā)引導，學生總結歸納得出：對會聚或發(fā)散作用的判定，并不取決于折射光束的類型，而取決于折射光線與對應的入射光線的比較.若折射光線比入射光線更加靠近主光軸，則為會聚作用;若折射光線比入射光線更加遠離主光軸，則為發(fā)散作用.即：光路總是向著透鏡厚的部分偏折.

學生再自主閱讀課本中“會聚和發(fā)散的奧秘”部分，借已知來理解未知，揭開凸透鏡的會聚作用以及凹透鏡的發(fā)散作用的奧秘.

設計意圖：學生的認知建構過程，是一種不斷克服“迷思概念”，逐步同化、順應，再達成新平衡的復雜過程.同時，學習也是經(jīng)驗的逐步積累、經(jīng)由反思而提升能力的過程，學生深度學習的達成必須經(jīng)歷反思性學習以及批判思維能力的發(fā)展.因此，教師應巧思妙設，合理“布局設陷”，讓學生看清思維中的“迷思概念”，主動暴露出錯誤的“前概念”，引發(fā)認知沖突，激起更為強烈的“欲探求事物本質屬性與科學規(guī)律”的認知內驅力，助力科學思維往深度和廣度發(fā)展，完成對錯誤前概念的自主糾偏和對科學概念的深度構建，有效突破教與學的難點.

4 突出學生主體，培養(yǎng)遷移能力，倡導學以致用

學生深度學習的真正發(fā)生，需要建立在教師深度教學與有效引導之上.而深度教學強調在知識處理過程中，要對知識的形式理解進入意義理解的深度.這就要求教師在教學實施過程中，突出學生主體地位的同時，更要發(fā)揮好自身的主導作用，立足知識深層次理解和有效處理，來引導學生實現(xiàn)深度學習.

學生自學課本“焦點與焦距”的相關內容.隨后，教師請學生代表上臺，以小教師的身份，用演示器材，示范找出柱形凸透鏡的焦點，并測出其焦距，如圖12所示.隨后，教師補充演示，當平行光未平行于凸透鏡主光軸入射時，折射光線也有可能交于一點的情況，如圖13所示.但該點并非焦點，從而強化學生對于焦點的正確認識.

問題1：參考上述實驗，并喚醒學生兒時玩放大鏡的經(jīng)驗，進一步思考，如何利用太陽光，測量手持式凸透鏡的焦距？

搭建以上兩個實驗作為思維的腳手架，學生才能領悟：“正對著”凸透鏡的目的，是要讓太陽光平行于凸透鏡的主光軸;“最小最亮”的光斑的位置，即為焦點的位置.

問題2：觀察圖12所示的三條入射光線，有何共同特征？觀察圖12所示的三條折射光線，又有何共同特征？

問題3：若一束光恰好通過焦點入射，經(jīng)凸透鏡折射以后，將會怎樣出射？請用實驗驗證你的猜想.

問題4：你能否用已經(jīng)學過的光學原理，對如圖14所示的現(xiàn)象做出合理的解釋？

問題5：若再有一只點光源，你能否設法獲得平行光？如何操作？進而思考，前后拉伸LED強光手電燈頭的目的是什么？

問題6：再觀察圖14所示的情景，你又有什么新的發(fā)現(xiàn)？

師生總結歸納凸透鏡的三條特殊光線.在此基礎上，教師適當點撥，學生再結合課本圖片，對凹透鏡進行探究和驗證，難度將大為減小.

設計意圖：由自主學習指導親身實踐，用親身實踐檢驗自主學習.以更好地將知識整合、內化，并有效遷移至新情境中.與此同時，教師要注重多使用生活化的實際問題，對學生的學習效果和思維動態(tài)進行實時的跟蹤反饋.既落實了學以致用的理念，也為教師的教學反思指明了方向，更加強物理與生產(chǎn)生活的聯(lián)系.

5 結語

本節(jié)課以深度教學與深度學習的相關理念為指導，通過創(chuàng)設趣味故事情境，建立起有意義學習的起點;讓學生滿懷求知的愿望，經(jīng)歷問題求解過程，從光學原理角度，初識透鏡;通過開發(fā)一系列實驗資源，并

設計問題鏈思維載體，幫助學生在充分體驗、合作交流、自主探究、展示評估的基礎上，深探透鏡，達成對科學概念和自然規(guī)律的深度構建，實現(xiàn)知識的有效遷移與創(chuàng)新運用;同時，巧借經(jīng)典習題，引發(fā)學生認知沖突，生成教學資源，揭示學生的錯誤前概念，培養(yǎng)其批判性思維;并在整個教學過程中，適時滲透表現(xiàn)性評價，豐富學生知識學習的情感獲得.實踐表明，整節(jié)課學生的研學興趣濃厚，對實踐活動的參與度高，思維活躍的程度以及思維展開的深度明顯高于平常，而且能夠切實感受到學生的愉悅與滿足，深度教學的效果顯著.

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[5]楊濤.以活動串豐富體驗 以問題鏈引領思維——以“運動的相對性”教學為例[J].物理之友，2019，35（09）：20-22.

（收稿日期：2021-04-27）