構(gòu)建物理概念教學，培養(yǎng)學生合作學習的能力

王興剛 王麗英

一、教學認知和理解

“科學探究：凸透鏡成像”是九年義務(wù)教育教科版教材《物理》八年級上冊第四章第五節(jié)的內(nèi)容，共分為兩課時，本節(jié)課是第一課時，是在學習了光的折射后，進一步學習透鏡的基本知識，為后面學習透鏡成像規(guī)律及透鏡在日常生活中的應用奠定基礎(chǔ)。對于學生來說，剛剛學過“光的折射”，對透鏡僅憑在生活中的經(jīng)驗有些淺薄的認知，對透鏡對光線的作用很難通過自學獲得。因此本節(jié)課主要讓學生了解主光軸、光心、焦點、焦距，兩種透鏡及對光的作用，并通過動手實驗探究，養(yǎng)成良好的實驗探究習慣，學會實驗方法，增強學習興趣。

對于這節(jié)課的教學，常規(guī)的方法是讓學生通過生活中透鏡的實際應用引入透鏡的知識，通過觀察透鏡的種類，在實驗探究過程中充分認識透鏡對光線的作用。但這種教學設(shè)計往往忽視了學生在構(gòu)建物理概念過程中的主觀能動性。根據(jù)新課程的改革理念，物理教學在重視基本知識與技能的同時，還要關(guān)注學生的前認知，關(guān)注其構(gòu)建物理概念的過程，在此過程中使學生體驗到自主獲取知識、掌握科學方法的喜悅。

二、教學片段、過程和分析

【教學片段1】

師：請同學觀看一段視頻。（視頻的引入更加直觀有效，從而激發(fā)學生學習的興趣。）

師：為什么透鏡能將紙點燃呢？所有的透鏡都能將紙點燃嗎？讓我們共同走進透鏡的世界。

師：在我們的生活中，透鏡有著廣泛的應用，這些透鏡的作用是不同的，讓我們來看看它們有什么不同。

在生活中引入不同透鏡的不同應用，讓學生分組體驗和探究透鏡的種類，引導學生自主總結(jié)出透鏡的種類和特點，以構(gòu)建學生自主探究學習的學習共同體，達到初步認知的目的。

生：透鏡分兩種，從外觀結(jié)構(gòu)分，一種是中間厚邊緣薄，另一種是中間薄邊緣厚。

師：通過外觀結(jié)構(gòu)的不同，我們將中間厚邊緣薄的透鏡叫做凸透鏡，將中間薄邊緣厚的透鏡叫做凹透鏡。

教師邊總結(jié)邊板演，并尺規(guī)作圖。

學生小練習，區(qū)分凸透鏡和凹透鏡。

教師邊尺規(guī)作圖邊進行光心和主光軸的簡單介紹。

師：我們知道了透鏡的種類，它們對光線的作用相同嗎？下面讓我們分組實驗來探究透鏡對光線的作用。

“設(shè)計實驗、獲取證據(jù)”是探究教學中的重點環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學生自主探究學習、最終培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的重要手段，因為實驗的過程能給學生提供正確豐富的感性材料，有利于學生對概念的構(gòu)建。在以下的片段中充分體現(xiàn)了這一過程。

【教學片段2】

學生閱讀白板上PPT實驗過程，教師簡要交代實驗注意事項。學生分組實驗，并按小組匯報實驗結(jié)果。

生：我們小組發(fā)現(xiàn)凸透鏡可以使光線會聚，而凹透鏡可以使光線發(fā)散。

師：非常好，總結(jié)的非常充分，其他小組的結(jié)論有不同的嗎？（重復上述步驟）

師邊尺規(guī)作圖邊講解焦點和焦距的定義。

師：如果在焦點處放一點光源，光線經(jīng)凸透鏡后將如何傳播呢？請同學們分組討論，告訴我你們的商討結(jié)果。

（學生分組討論。）

生1：我們探討的結(jié)果是在焦點處放一點光源，會在另一側(cè)形成平行光線。

師：你們小組的依據(jù)是什么呢？

生1：光路可逆。

生2：我們覺得焦點處放一光源其折射光線是毫無規(guī)律的。

師：那么實際情況到底怎樣呢？讓我們通過實驗進行驗證。

通過不同小組的不同結(jié)論，發(fā)現(xiàn)學生的個體差異，在此過程中，教師如何把握住學生的思路，組織學生繼續(xù)學習是一個大問題，無論學生的回答肯定與否，首先應讓學生明確實驗是檢驗真理的唯一標準。

師：在焦點處放一光源，發(fā)現(xiàn)在另一側(cè)得到平行于主光軸的光線。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)：在焦點處放一點光源，光線經(jīng)凸透鏡后會形成平行于主光軸的光線。那么根據(jù)剛才這個小組同學的討論，其理論依據(jù)是光路可逆，得出的結(jié)論也是正確的。

師：光心這個點比較特殊，讓我們通過實驗驗證一下光線通過光心時怎樣傳播。

（師演示實驗，光線通過光心，傳播方向并不改變。）

師：由此可見，通過光心的光線其傳播方向不改變。

（師板書尺規(guī)作圖，做出三條特殊光線。同時講解凹透鏡的三條光線。）

在此過程中，教師有意識地讓學生動腦研究，本意是想讓學生通過光路可逆的特點間接地總結(jié)出三條特殊光線，同時結(jié)合實驗現(xiàn)象加深學生對三條特殊光線的理解。進一步解釋對光線的會聚和發(fā)散作用以及如何實現(xiàn)發(fā)散和會聚。

學生的思維僅限于對平行光線的會聚，教師通過進一步講解讓學生明確什么是會聚和發(fā)散。

師：我們發(fā)現(xiàn)在原來傳播路線的基礎(chǔ)上，光線通過凸透鏡時發(fā)生了向里的聚集，凹透鏡使光線發(fā)生了向外的發(fā)散。那么是不是凸透鏡僅僅對特殊光線有會聚作用呢？讓我們來看一下凸透鏡對一般光線的作用。

學生通過觀察發(fā)現(xiàn)，除了通過光心的光線外，其他所有的光線通過凸透鏡也都是會聚的。

師：凸透鏡使光線會聚，放大鏡能夠?qū)⒓堻c燃，所以放大鏡是凸透鏡。

讓學生通過實驗體會到了凸透鏡使光線會聚，凹透鏡使光線發(fā)散之后，再結(jié)合理性探究鞏固知識。

師：那么凸透鏡使光線會聚，凹透鏡使光線發(fā)散的根本原因是什么呢？下面老師想考查一下同學們對前面知識的掌握程度，請看白屏！三條光線從空氣斜射入三個特殊形狀的玻璃磚中，它們將怎樣折射呢？請同學們分組討論，將你們小組的成果畫在白紙上。

（學生分組作圖，師巡視。）

師：請同學匯報你們小組的作圖結(jié)果，告訴我你們的依據(jù)是什么。

（讓兩個小組同學將畫有折射光路圖的白紙粘在黑板上。）

生1：根據(jù)光的折射規(guī)律，光從空氣斜射入玻璃中時，入射角大于折射角，從玻璃斜射入空氣時折射角大于入射角，而垂直射入的光線傳播方向不改變，所以最后是這樣的折射效果。

師：說得非常完整，有理有據(jù)，我們用掌聲鼓勵他！

這種方式給了學生充分表達自己觀點的時間和空間，使學生最大限度地自己去發(fā)現(xiàn)問題和規(guī)律。教師在這個過程中充分體現(xiàn)了一個組織者、引導者的作用，真正實現(xiàn)了教學方式的轉(zhuǎn)變。在這一過程中，教師不急于給出結(jié)論的目的就是為了讓學生在畫圖中領(lǐng)悟透鏡對光線作用的奧秘，從而實現(xiàn)教師的引領(lǐng)作用。

師：凸透鏡其實就是由多個不同形狀的玻璃構(gòu)成，所以凸透鏡使光線會聚，同理，凹透鏡對光線有發(fā)散作用。

師：是不是所有的凸透鏡對光線的作用都一樣呢？

生：應該不是吧。

師：那好，讓我們來看一看不同焦距的凸透鏡對平行光線的作用，看看大家通過思考能得出什么結(jié)論。

（白屏展示不同焦距的凸透鏡對光線的作用，讓學生獨立思考。）

生：我發(fā)現(xiàn)不同焦距的凸透鏡對光的折射能力不同，焦距越大的凸透鏡對光的折射能力越弱。

師：這是個神奇的發(fā)現(xiàn)，太棒了！

教師在實驗探究中采用了恰當?shù)慕虒W策略，讓學生參與科學思維過程，通過比較、分析、歸納等方式，抓住主要因素，找出所觀察到的一系列實驗現(xiàn)象和理性探究過程，引導學生逐步理解凸透鏡使光線會聚，凹透鏡使光線發(fā)散，同時也發(fā)現(xiàn)透鏡焦距不同對光的折射能力也不同。不僅培養(yǎng)了學生的觀察發(fā)現(xiàn)能力，也培養(yǎng)了學生理論聯(lián)系實際的能力。

三、反思

本節(jié)課教學結(jié)構(gòu)脈絡(luò)清晰，讓學生經(jīng)歷了對凸透鏡的認識的構(gòu)建過程。本課先通過創(chuàng)設(shè)“放大鏡引火”的問題情境，激發(fā)起學生主動探究的欲望，同時讓學生通過自主實驗的方式對凸透鏡和凹透鏡進行探究，從而得出對光線的具體作用。教師給了學生充分交流、表達自己觀點的時間和空間，使學生最大限度地自主發(fā)現(xiàn)問題和規(guī)律，在這個過程中，學生對凸透鏡使光線會聚，凹透鏡使光線發(fā)散有了進一步的感性認識，最終完成了凸透鏡使光線會聚，凹透鏡使光線發(fā)散的自主構(gòu)建。 通過自主構(gòu)建，學生明確了獲得知識最直接有效的方式就是實驗，也在小組實驗分工合作中體會了在學習組織中的責任擔當，提高了實驗能力，培養(yǎng)了合作精神。

在本節(jié)課中，教師的課堂語言還不夠嚴謹，并且在指導學生進行實驗時沒能立即抓住學生在實驗時的薄弱環(huán)節(jié)進行指導，即在指導實驗方面還有一定的欠缺。

評析：

授課教師在本節(jié)課中采取了分組實驗探究方式，在小組完成實驗之后，通過小組交流的形式與全體學生共同分享，這樣不但在短時間內(nèi)獲得了更多的充足證據(jù)，也為得出規(guī)律提供了充足的論據(jù)。在理性探究過程中，利用作圖的方式鞏固了舊知，同時也讓學生更加理解了凸透鏡使光線會聚，凹透鏡使光線發(fā)散的理論原理，促進了知識生成的過程。也讓學生的認知過程由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，由感性認識上升到理性認識，由宏觀理解演變?yōu)槲⒂^理解。

物理概念是整個物理學知識的核心，它是學習物理學、理解物理公式含意、掌握其法則、規(guī)律等知識的基礎(chǔ)，同時又能有效培養(yǎng)學生邏輯思維和分析推理能力。物理概念是物理知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，在物理教學中有著舉足輕重的地位，可被稱為“最重要”的環(huán)節(jié)。學生能否形成清晰而準確的物理概念，能否真正理解概念，直接影響到學生的認識能力和思維能力的發(fā)展。所以，在教學中重視概念的建立過程，對學好物理是很重要的，也是很有效的。

物理概念的形成包括兩個層次：一是科學家們創(chuàng)立物理概念的過程；二是學生建立物理概念的過程。

從認識論的角度看，兩個層次的物理概念形成過程是一致的，都是以感覺、知覺和表象為基礎(chǔ)，通過分析、綜合、抽象、概括等思維活動，從個別到一般，從具體到抽象，從知識應用到逐步把握物理現(xiàn)象和物理過程的本質(zhì)的過程。物理概念是經(jīng)過一系列觀察、分析、抽象等思維過程才建立的，概念建立以后，要用概念解決實際問題，也要運用一系列科學方法。在概念的建立與應用過程中，學生運用科學方法直接對所觀察的現(xiàn)象進行比較、分析、綜合、抽象、概括等思維活動，對發(fā)展學生的能力起著十分重要的作用。

有些概念還要用數(shù)學知識和數(shù)學方法來表達，反映出概念之間的因果關(guān)系。學習概念可以培養(yǎng)邏輯思維能力，也是學生學習、運用科學方法、提高能力的過程。

教學片段1中重點體現(xiàn)教師引導學生通過觀察、比較、小組內(nèi)部交流等方法建立凸透鏡和凹透鏡的概念，符合了物理概念教學中的“經(jīng)過一系列觀察、分析、抽象思維過程才建立的”這一教學理念。

教學片段2中體現(xiàn)的是教師在教學中引導學生從物理概念入手，進一步通過設(shè)計實驗這一環(huán)節(jié)進行物理概念的鞏固。初中學生在物理概念學習中往往不能抓住物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性并加以聯(lián)結(jié)概括，需要教師不斷加以引導。

概念課必須是一個由淺入深逐步加深的過程，在設(shè)計中要充分認識到學生的知識水平和智力水平，從而幫助學生理解物理概念。對概念的本質(zhì)揭示得越深刻，就越能使學生深刻地理解概念的本質(zhì)，而不致為非本質(zhì)的東西所迷惑。但是在教學設(shè)計中，決不能為突出概念的嚴密性和科學性而忽視了概念教學的階段性。設(shè)計中要緊密聯(lián)系生活實際，做到從生活中去，回到生活中來，讓學生體會到學習物理的快樂。此外還要了解知識的實用性，讓學生通過應用知識解決問題，體會成功的樂趣，更大地激發(fā)學生學習物理的熱情。