深度学习视角下的综合实践活动的深度备课——以“探究树荫下的光斑”为例

张 楠

(江苏省宜兴市周铁中学 214261)

“综合实践活动是以学生的现实生活和发展需求为出发点，活动主题的生成来源于生活实际的情境，经过观察、探究、制作、体验等各种方式，提高学生全方面素质的跨学科实践性课程．”而在初中物理教学中，综合实践活动对知识的获取、建构的过程更为重视，并尝试用课堂所学来解释自然现象和生活实际，这是一种课内外结合的教学活动，在组织及实施过程中，教师要扮演好组织者、协调者、帮助者和评价者，让学生从中认识物理、理解物理、应用物理.这完全符合刘炳昇教授所说的“物理综合实践活动有益于学生在实践中验证知识的魅力，深化对物理现象的认识”.

深度学习，也称深层学习.它是指在理解的基础上，批判性地学习新知识和思想，并将新的知识和已有认知相融合，建立联系并能迁移到新情境中，作为决策和解决问题的一种学习方式＂.它注重对知识学习的批判性理解，强调新旧知识间的有机整合，面向的是真实问题的解决，关注学习和自我认知的反思.只有教师先展开深度备课，学生才能实现深度学习.笔者以“探究树荫下的光斑”为例，讲述深度备课的策略.

一、明确探究目标

以课程标准为核心，探究树荫下的光斑是苏科版物理第三章尾声的学习内容，对光学知识有了一定认识之后再进行研究.通过声现象、物态变化和光现象前面三章的学习，授课对象已具备初步探索新知的能力和探究过程的经历，具备了基础的实验观察与动手能力和思考分析讨论的学习习惯.本节课通过仔细观察树荫下的光斑，描述观察到的现象，分析讨论，使本节课可探究的中心问题自然生成.培养学生在观察自然现象的过程中学会提出有探究价值问题.并且体验探究树荫下的光斑的过程，能针对问题提出猜想，设计简单的实验，有控制变量的意识，并能用已学知识论证结果.

二、注重主题生成

在深度学习的视角下，物理综合实践活动是一种很有特色的学习活动，通过生活化的情境引发深度思考下生成有价值的探究主题，开展一系列探究活动.相比其他传统学科课程，综合实践活动明显具有深度学习的特征.

以“探究树荫下的光斑”为例，该综合实践活动正是起源于学生的生活发现.细心的学生正午时分走在林荫大道上，认真观察了树荫下的这些光斑(如图1)，发现这些光斑形状不一(大部分是圆形)、圆形光斑有大有小、光斑有亮有暗(圆形光斑较暗).对于学生发现的这些问题，笔者组织、带领学生开设了探究树荫下的光斑实践活动，并提出核心问题为何树荫下的光斑形状不一(大部分是圆形)？它的形状和什么有关？为何圆形光斑有大有小？为何圆形光斑比较暗？班级的学生穿上老师特制的服装借用箱子为何可以倒着在空中行走？学生从熟悉的自然、生活体验入手，明确探究方向，源于生活的探究主题生成，拉近了与学生的距离，使学生的注意被聚焦.学生探索的渴望被唤醒.学生在思考、探究、分析中学的新的内容，把课堂所学的知识运用于解释生活现象，让学生认清物理就在我们生活中，反过来又作用于生活、服务于社会的辩证关系，对学习物理知识的最终目的和意义所在又有了更清晰的认识.

三、优化实验资源

1.建构物理模型，简化实验

建构物理模型是物理学科中常见的一种思维方式.在针对复杂情况或生活情景教学中，建构物理模型的方式在教师的合理使用下把问题简约化、形象化.

要研究树荫下的光斑，分析形成光斑原因，需要哪些因素？学生思考得出:太阳光、树孔、地面.如果在室内利用桌面上提供的器材，如何模拟实验？学生选用蜡烛代替太阳、用小孔代替树孔、用光屏代替地面.这样一来研究光斑的模型就建构好了.

2.运用控制变量，设计实验

物理是一门具有独特魅力的学科，它的魅力之处就在于它是以观察和实验为基础的.控制变量法在物理探究实验方法中使用是普遍的方法之一.控制变量法字面意思分析，就是当又多个因素影响一个量时，让要变化研究的因素控制其他因素.

明确三个活动主线后，每个活动让学生经历科学探究.对于活动一、地面上的光斑为什么有不同的形状，教师提出小明的观点(光斑的形状和缝隙的形状相同)来降低难度.引导学生思考既然要研究光斑的形状是否和缝隙形状相同，那要如何设计这些小孔？请同学在学案上画出你的想法.在学生汇报和教师讲解的过程中，强调控制变量的运用，帮助学生在实验中寻得规律.

四、传统实验器材的优势和不足

苏科版物理教材“探究树荫下的光斑”的活动通常采用以下器材：蜡烛、“F”型光源、纸孔、光屏.教材之所以选用这些器材，是因为取材方便，便于学生开展实验，但是这些器材在实验过程中存在明显的缺陷：(1)三者位置不固定，可随意摆动，很有可能因为三者的中心不在同一直线或者不在同一高度而找不到光斑的位置，影响实验进度.(2)选用烛焰作为光源，一方面在实验过程中烛焰不断地燃烧，不够稳定.另一方面烛焰亮度不够，成像比较模糊，对像的形状没法准确认识.(如图2)(3)若选用“F”型光源，够稳定，亮度也够，问题是小孔成像时，若小孔是三角形，形成的倒立放大由各个小三角组成的“F”.若小孔是正方形，形成的倒立放大由各个小正方形组成的“F”.若小孔是圆形，形成的倒立放大由各个小圆组成的“F”.(如图3、4、5、6)(4)大小孔的尺寸问题，当孔太小时，小孔成像亮度太暗.在研究大孔形成光斑的过程中，发现大孔的尺寸为2厘米时，靠近小孔成的是一个和孔形状相同的光斑，但是远离小孔时，会出现一个模糊的倒立的像.(如图7、8、9)

五、实验资源的优化和创新

1.为了使实验更顺利，借助光具座来完成实验(如图10)，一方面，使光斑呈现在光屏中央，便于学生观察.另一方面，在探究圆的光斑有大有小时，便于记录光源和光屏到小孔的距离关系，为活动二、为何圆的光斑有大有小埋下伏笔.

2.对于光源的选择，最终确定用LED光带来自制光源.采用连续光源可以避免“F”型点光源出现的干扰现象.为了增加亮度，使实验现象更明显，采用四节干电池串联的方式增大电压.并且选用数字“9”作光源，当小孔成像时出现“6”更便于学习小孔成像的性质.(如图11、12)

通过以课程目标为核心的探究目标的确定、源于生活的主题生成、优化和创新实验资源、及时进行活动反思展开深度备课，在学生自主探究中获取新的知识，构建完整的知识体系，培养学生把课堂所学的知识运用于解释生活现象，完成对知识的迁移与应用，达成深度学习目标.实质上，在深度学习的视角下，主要来提升学生物理素养，促进学生物理思维的发展.