構(gòu)建物理概念教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力

王興剛 王麗英

一、教學(xué)認(rèn)知和理解

“科學(xué)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(jí)上冊(cè)第四章第五節(jié)的內(nèi)容，共分為兩課時(shí)，本節(jié)課是第一課時(shí)，是在學(xué)習(xí)了光的折射后，進(jìn)一步學(xué)習(xí)透鏡的基本知識(shí)，為后面學(xué)習(xí)透鏡成像規(guī)律及透鏡在日常生活中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，剛剛學(xué)過(guò)“光的折射”，對(duì)透鏡僅憑在生活中的經(jīng)驗(yàn)有些淺薄的認(rèn)知，對(duì)透鏡對(duì)光線的作用很難通過(guò)自學(xué)獲得。因此本節(jié)課主要讓學(xué)生了解主光軸、光心、焦點(diǎn)、焦距，兩種透鏡及對(duì)光的作用，并通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)探究習(xí)慣，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方法，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。

對(duì)于這節(jié)課的教學(xué)，常規(guī)的方法是讓學(xué)生通過(guò)生活中透鏡的實(shí)際應(yīng)用引入透鏡的知識(shí)，通過(guò)觀察透鏡的種類，在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中充分認(rèn)識(shí)透鏡對(duì)光線的作用。但這種教學(xué)設(shè)計(jì)往往忽視了學(xué)生在構(gòu)建物理概念過(guò)程中的主觀能動(dòng)性。根據(jù)新課程的改革理念，物理教學(xué)在重視基本知識(shí)與技能的同時(shí)，還要關(guān)注學(xué)生的前認(rèn)知，關(guān)注其構(gòu)建物理概念的過(guò)程，在此過(guò)程中使學(xué)生體驗(yàn)到自主獲取知識(shí)、掌握科學(xué)方法的喜悅。

二、教學(xué)片段、過(guò)程和分析

【教學(xué)片段1】

師：請(qǐng)同學(xué)觀看一段視頻。（視頻的引入更加直觀有效，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。）

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

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

在生活中引入不同透鏡的不同應(yīng)用，讓學(xué)生分組體驗(yàn)和探究透鏡的種類，引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)出透鏡的種類和特點(diǎn)，以構(gòu)建學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)共同體，達(dá)到初步認(rèn)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(guò)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(xué)生小練習(xí)，區(qū)分凸透鏡和凹透鏡。

教師邊尺規(guī)作圖邊進(jìn)行光心和主光軸的簡(jiǎn)單介紹。

師：我們知道了透鏡的種類，它們對(duì)光線的作用相同嗎？下面讓我們分組實(shí)驗(yàn)來(lái)探究透鏡對(duì)光線的作用。

“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、獲取證據(jù)”是探究教學(xué)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)、最終培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要手段，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的過(guò)程能給學(xué)生提供正確豐富的感性材料，有利于學(xué)生對(duì)概念的構(gòu)建。在以下的片段中充分體現(xiàn)了這一過(guò)程。

【教學(xué)片段2】

學(xué)生閱讀白板上PPT實(shí)驗(yàn)過(guò)程，教師簡(jiǎn)要交代實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，并按小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

生：我們小組發(fā)現(xiàn)凸透鏡可以使光線會(huì)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(fù)上述步驟）

師邊尺規(guī)作圖邊講解焦點(diǎn)和焦距的定義。

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

（學(xué)生分組討論。）

生1：我們探討的結(jié)果是在焦點(diǎn)處放一點(diǎn)光源，會(huì)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(jué)得焦點(diǎn)處放一光源其折射光線是毫無(wú)規(guī)律的。

師：那么實(shí)際情況到底怎樣呢？讓我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

通過(guò)不同小組的不同結(jié)論，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)體差異，在此過(guò)程中，教師如何把握住學(xué)生的思路，組織學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)是一個(gè)大問(wèn)題，無(wú)論學(xué)生的回答肯定與否，首先應(yīng)讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

師：在焦點(diǎn)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(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)：在焦點(diǎn)處放一點(diǎn)光源，光線經(jīng)凸透鏡后會(huì)形成平行于主光軸的光線。那么根據(jù)剛才這個(gè)小組同學(xué)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(gè)點(diǎn)比較特殊，讓我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下光線通過(guò)光心時(shí)怎樣傳播。

（師演示實(shí)驗(yàn)，光線通過(guò)光心，傳播方向并不改變。）

師：由此可見(jiàn)，通過(guò)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(shí)講解凹透鏡的三條光線。）

在此過(guò)程中，教師有意識(shí)地讓學(xué)生動(dòng)腦研究，本意是想讓學(xué)生通過(guò)光路可逆的特點(diǎn)間接地總結(jié)出三條特殊光線，同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加深學(xué)生對(duì)三條特殊光線的理解。進(jìn)一步解釋對(duì)光線的會(huì)聚和發(fā)散作用以及如何實(shí)現(xiàn)發(fā)散和會(huì)聚。

學(xué)生的思維僅限于對(duì)平行光線的會(huì)聚，教師通過(guò)進(jìn)一步講解讓學(xué)生明確什么是會(huì)聚和發(fā)散。

師：我們發(fā)現(xiàn)在原來(lái)傳播路線的基礎(chǔ)上，光線通過(guò)凸透鏡時(shí)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(duì)特殊光線有會(huì)聚作用呢？讓我們來(lái)看一下凸透鏡對(duì)一般光線的作用。

學(xué)生通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，除了通過(guò)光心的光線外，其他所有的光線通過(guò)凸透鏡也都是會(huì)聚的。

師：凸透鏡使光線會(huì)聚，放大鏡能夠?qū)⒓堻c(diǎn)燃，所以放大鏡是凸透鏡。

讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)體會(huì)到了凸透鏡使光線會(huì)聚，凹透鏡使光線發(fā)散之后，再結(jié)合理性探究鞏固知識(shí)。

師：那么凸透鏡使光線會(huì)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(xué)們對(duì)前面知識(shí)的掌握程度，請(qǐng)看白屏！三條光線從空氣斜射入三個(gè)特殊形狀的玻璃磚中，它們將怎樣折射呢？請(qǐng)同學(xué)們分組討論，將你們小組的成果畫在白紙上。

（學(xué)生分組作圖，師巡視。）

師：請(qǐng)同學(xué)匯報(bào)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(gè)小組同學(xué)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(shí)，入射角大于折射角，從玻璃斜射入空氣時(shí)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(shuō)得非常完整，有理有據(jù)，我們用掌聲鼓勵(lì)他！

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

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

師：是不是所有的凸透鏡對(duì)光線的作用都一樣呢？

生：應(yīng)該不是吧。

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

（白屏展示不同焦距的凸透鏡對(duì)光線的作用，讓學(xué)生獨(dú)立思考。）

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

師：這是個(gè)神奇的發(fā)現(xiàn)，太棒了！

教師在實(shí)驗(yàn)探究中采用了恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，讓學(xué)生參與科學(xué)思維過(guò)程，通過(guò)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和理性探究過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生逐步理解凸透鏡使光線會(huì)聚，凹透鏡使光線發(fā)散，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)透鏡焦距不同對(duì)光的折射能力也不同。不僅培養(yǎng)了學(xué)生的觀察發(fā)現(xiàn)能力，也培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

三、反思

本節(jié)課教學(xué)結(jié)構(gòu)脈絡(luò)清晰，讓學(xué)生經(jīng)歷了對(duì)凸透鏡的認(rèn)識(shí)的構(gòu)建過(guò)程。本課先通過(guò)創(chuàng)設(shè)“放大鏡引火”的問(wèn)題情境，激發(fā)起學(xué)生主動(dòng)探究的欲望，同時(shí)讓學(xué)生通過(guò)自主實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)凸透鏡和凹透鏡進(jìn)行探究，從而得出對(duì)光線的具體作用。教師給了學(xué)生充分交流、表達(dá)自己觀點(diǎn)的時(shí)間和空間，使學(xué)生最大限度地自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和規(guī)律，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)凸透鏡使光線會(huì)聚，凹透鏡使光線發(fā)散有了進(jìn)一步的感性認(rèn)識(shí)，最終完成了凸透鏡使光線會(huì)聚，凹透鏡使光線發(fā)散的自主構(gòu)建。 通過(guò)自主構(gòu)建，學(xué)生明確了獲得知識(shí)最直接有效的方式就是實(shí)驗(yàn)，也在小組實(shí)驗(yàn)分工合作中體會(huì)了在學(xué)習(xí)組織中的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，提高了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ囵B(yǎng)了合作精神。

在本節(jié)課中，教師的課堂語(yǔ)言還不夠嚴(yán)謹(jǐn)，并且在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)能立即抓住學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)，即在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方面還有一定的欠缺。

評(píng)析：

授課教師在本節(jié)課中采取了分組實(shí)驗(yàn)探究方式，在小組完成實(shí)驗(yàn)之后，通過(guò)小組交流的形式與全體學(xué)生共同分享，這樣不但在短時(shí)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(guò)程中，利用作圖的方式鞏固了舊知，同時(shí)也讓學(xué)生更加理解了凸透鏡使光線會(huì)聚，凹透鏡使光線發(fā)散的理論原理，促進(jìn)了知識(shí)生成的過(guò)程。也讓學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程由靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，由宏觀理解演變?yōu)槲⒂^理解。

物理概念是整個(gè)物理學(xué)知識(shí)的核心，它是學(xué)習(xí)物理學(xué)、理解物理公式含意、掌握其法則、規(guī)律等知識(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)又能有效培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和分析推理能力。物理概念是物理知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，在物理教學(xué)中有著舉足輕重的地位，可被稱為“最重要”的環(huán)節(jié)。學(xué)生能否形成清晰而準(zhǔn)確的物理概念，能否真正理解概念，直接影響到學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力和思維能力的發(fā)展。所以，在教學(xué)中重視概念的建立過(guò)程，對(duì)學(xué)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(gè)層次：一是科學(xué)家們創(chuàng)立物理概念的過(guò)程；二是學(xué)生建立物理概念的過(guò)程。

從認(rèn)識(shí)論的角度看，兩個(gè)層次的物理概念形成過(guò)程是一致的，都是以感覺(jué)、知覺(jué)和表象為基礎(chǔ)，通過(guò)分析、綜合、抽象、概括等思維活動(dòng)，從個(gè)別到一般，從具體到抽象，從知識(shí)應(yīng)用到逐步把握物理現(xiàn)象和物理過(guò)程的本質(zhì)的過(guò)程。物理概念是經(jīng)過(guò)一系列觀察、分析、抽象等思維過(guò)程才建立的，概念建立以后，要用概念解決實(shí)際問(wèn)題，也要運(yùn)用一系列科學(xué)方法。在概念的建立與應(yīng)用過(guò)程中，學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法直接對(duì)所觀察的現(xiàn)象進(jìn)行比較、分析、綜合、抽象、概括等思維活動(dòng)，對(duì)發(fā)展學(xué)生的能力起著十分重要的作用。

有些概念還要用數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)方法來(lái)表達(dá)，反映出概念之間的因果關(guān)系。學(xué)習(xí)概念可以培養(yǎng)邏輯思維能力，也是學(xué)生學(xué)習(xí)、運(yùn)用科學(xué)方法、提高能力的過(guò)程。

教學(xué)片段1中重點(diǎn)體現(xiàn)教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)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(xué)中的“經(jīng)過(guò)一系列觀察、分析、抽象思維過(guò)程才建立的”這一教學(xué)理念。

教學(xué)片段2中體現(xiàn)的是教師在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生從物理概念入手，進(jìn)一步通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)進(jìn)行物理概念的鞏固。初中學(xué)生在物理概念學(xué)習(xí)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(dǎo)。

概念課必須是一個(gè)由淺入深逐步加深的過(guò)程，在設(shè)計(jì)中要充分認(rèn)識(shí)到學(xué)生的知識(shí)水平和智力水平，從而幫助學(xué)生理解物理概念。對(duì)概念的本質(zhì)揭示得越深刻，就越能使學(xué)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(xué)設(shè)計(jì)中，決不能為突出概念的嚴(yán)密性和科學(xué)性而忽視了概念教學(xué)的階段性。設(shè)計(jì)中要緊密聯(lián)系生活實(shí)際，做到從生活中去，回到生活中來(lái)，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)物理的快樂(lè)。此外還要了解知識(shí)的實(shí)用性，讓學(xué)生通過(guò)應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題，體會(huì)成功的樂(lè)趣，更大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。