創(chuàng)設(shè)情境 激活思維 建構(gòu)概念
——基于“光的折射”教學(xué)片段賞析

吳天翔 南京師范大學(xué)附屬中學(xué)鄴城路初級中學(xué)

現(xiàn)代認知派教學(xué)理論認為，教學(xué)是需要讓學(xué)生在現(xiàn)實的問題情境中產(chǎn)生真實的學(xué)習(xí)需求，高效的課堂教學(xué)應(yīng)該給學(xué)生提供更多機會去建構(gòu)對知識深層次的理解，比如利用直觀、可操作的各種器材或教具，使原本較為抽象的概念變得具體化，幫助學(xué)生經(jīng)歷物理規(guī)律的誕生過程，內(nèi)化知識。之后，還要結(jié)合生活實際，讓學(xué)生應(yīng)用課堂中所學(xué)的知識來解決現(xiàn)實中出現(xiàn)的問題。“光的折射”是初中物理基礎(chǔ)光學(xué)部分的重要內(nèi)容之一，內(nèi)容集物理現(xiàn)象、概念、規(guī)律、應(yīng)用于一體。對于“光的折射”的教學(xué)，教師要創(chuàng)設(shè)怎樣的情境，運用哪些教學(xué)方式進行具體的教學(xué)活動呢？下面以我的一節(jié)公開課為例加以說明。

一、利用驚奇小實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

蘇霍姆林斯基說過：“每個人的內(nèi)心都有一種基本需求——總想讓自己成為研究者、探尋者和發(fā)現(xiàn)者。”但如果不能及時地向這種需求提供養(yǎng)料，不積極地接觸不同現(xiàn)象和實踐，缺乏認知的快樂，這種需求便會消失。對于“光的折射”教學(xué)的引入，教師該如何引起學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲呢？

片段1：教師通過“硬幣重現(xiàn)”的實驗引入“光的折射”一節(jié)的課題。將一枚硬幣放在碗底，將實物投影放到恰好看不到硬幣的位置。請一位同學(xué)向碗內(nèi)緩緩注水，請同學(xué)們觀察現(xiàn)象。

師：大家看到了什么？

生：重新看見了那個剛剛已經(jīng)看不見的硬幣。

師：你想到了什么？

學(xué)生踴躍發(fā)言（通過討論，部分同學(xué)講出了可能是光在傳播過程中方向發(fā)生偏折，另一部分同學(xué)則充滿困惑。）

評析：實驗和實踐在物理教學(xué)中具有非常重要的作用。因此，在教學(xué)過程中引入豐富有趣的實驗對于培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的興趣有著非常重要的作用。引入實驗的設(shè)置要足夠有趣、驚奇，使得學(xué)生在觀察實驗后產(chǎn)生了困惑的同時會提出疑問，而困惑和疑問又可以增強學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。

二、利用已有知識，引發(fā)認知沖突，順應(yīng)光的折射知識的誕生

構(gòu)建主義教學(xué)觀認為，教學(xué)應(yīng)該重視學(xué)生已有的知識經(jīng)驗，應(yīng)盡量把學(xué)生已有的知識作為新知識的生長點，盡可能讓學(xué)生從原有的知識中發(fā)現(xiàn)不足，從而生長出新的知識。經(jīng)過對第三章光現(xiàn)象的學(xué)習(xí)，我們的學(xué)生已經(jīng)對兩種介質(zhì)界面處發(fā)生的光的反射有了足夠的認識，但是對于透過界面的光線如何傳播學(xué)生卻并不了解，那么教學(xué)中我們就要激活學(xué)生腦海里的舊知識，通過學(xué)生之前對光學(xué)現(xiàn)象中已學(xué)到的知識觸發(fā)學(xué)生的認知沖突，進一步引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)光的折射的概念和具體內(nèi)容。

片段2：課堂上教師先板書出前面一章學(xué)生所學(xué)習(xí)的“當(dāng)一束光照在平面鏡上反射的光路圖”。

師：平面鏡是不透光的，入射的光全部被反射，反射的光路圖我們已經(jīng)會畫了，那么如果我們把平面鏡換成水面，會有什么變化？

生：會有一部分光依然被反射，但是由于水是透明的，所以同時有一部分光線會透過水面照進水中。

師：透過水面進入水中的光線是如何傳播的？

生：學(xué)生提出各種猜想，經(jīng)過討論卻并不能得出結(jié)果。師：那么我們來通過實驗給大家展示一下。（見圖1）

圖1

生：透過水面的光傳播方向發(fā)生了變化。

師：這種現(xiàn)象就是光的折射現(xiàn)象。

評析：課堂上我們通過回顧舊知識，提出了新的問題，引發(fā)了學(xué)生對以往積累知識的認知沖突，在學(xué)生普遍感到困難、迷茫的情況下，教師順著學(xué)生的困惑，進行有利的指導(dǎo)，讓學(xué)生認識到實驗的必要性，并非常主動地觀察實驗現(xiàn)象來解決自己內(nèi)心的困惑。

片段3

師：那么有沒有同學(xué)能夠根據(jù)我們觀察到的現(xiàn)象為“折射”下一個定義？

生：當(dāng)光從空氣斜射入水中時，光線發(fā)生偏折的現(xiàn)象稱為光的折射。

師：那么只有光從空氣進入水中能偏折？光從空氣進入玻璃呢？從玻璃進入水中呢？

生：只要光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)就會發(fā)生偏折，所以光的折射定義應(yīng)改為“當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，其傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象”。

師：我們要多次變化入射光線的角度，這樣才能得到普遍的規(guī)律，在我將入射光線垂直射入后大家看看進入水中的光線有沒有偏折？

生：并沒有，說明當(dāng)光垂直射入水中時，傳播方向不變，折射線只發(fā)生在“斜射”條件下。

評析：學(xué)生在多次實驗的基礎(chǔ)上自己總結(jié)出了折射的定義。筆者反對直接向?qū)W生教授知識，學(xué)生必須通過主動的觀察、體驗、探索研究來建構(gòu)自己的知識體系。由此可見，從學(xué)習(xí)者原有的知識經(jīng)驗中生長出新的認知結(jié)構(gòu)，正是立足于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)來構(gòu)建新的認知圖式，使學(xué)習(xí)成為學(xué)生的“研究”和“創(chuàng)造”的過程。在這個過程中，學(xué)生不僅理解了物理知識的本質(zhì)，同時激活了物理思維，提升了學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

三、通過活動體驗，深刻認識光的折射規(guī)律

在教學(xué)活動中，教師可以給學(xué)生呈現(xiàn)一種讓學(xué)生獨立思考與探究的場景或情景，而不是直接給學(xué)生提供一個現(xiàn)成的結(jié)論。

片段4：折射現(xiàn)象在生活中非常常見，那么光的折射有何特點呢？下面請同學(xué)們利用自己手邊的器材自己來探究（每組學(xué)生桌面上有一些器材，有激光燈、玻璃磚和白紙）。

師：在動手之前我們先來討論你們準備怎么做實驗，首先我們怎么來顯示光路呢？

生：讓光緊貼著白紙照射，這樣我們可以看見光路了。

師：但是老師在做實驗時發(fā)現(xiàn)的情況如圖2 所示，我們依然看不清光路，這樣我們能不能繼續(xù)做實驗?zāi)兀?/p>

圖2

生：能，我們可以在光源處、光線進入玻璃處、光線出玻璃處和最后出來的光線上點上四個點，最后在紙上連接這四個點，就是我們要找的光路了。分別在兩個界面處畫上法線，我們就可以去尋找規(guī)律了。（見圖3）

圖3

（學(xué)生們分組進行實驗，教師巡回觀察并及時進行指導(dǎo)）

師：結(jié)合光的反射定律，通過剛剛的實驗，你有什么發(fā)現(xiàn)？

生1：折射光線、入射光線和法線在同一個平面內(nèi)；折射光線與入射光線在法線的兩側(cè)。

生2：當(dāng)光從空氣中照進玻璃中，折射光線偏向法線，即折射角小于入射角；當(dāng)光從玻璃中斜射入空氣中時，折射光線偏離法線方向，即折射角大于入射角。

評析：物理學(xué)是一門實驗的學(xué)科，在實驗的過程中讓學(xué)生親身體驗物理知識的發(fā)生、形成和發(fā)展過程，讓物理思想在學(xué)生頭腦中萌發(fā)、成熟，使學(xué)習(xí)成為學(xué)生的“研究”和“創(chuàng)造”的過程，在這個過程中學(xué)生不僅理解了物理知識的本質(zhì)，同時還提升了探究能力。光的折射規(guī)律比較復(fù)雜，那么讓學(xué)生親歷探究活動是很有必要的。

四、回歸現(xiàn)象——感悟物理知識的實用價值

認知學(xué)習(xí)理論認為，學(xué)習(xí)知識是一個將外部的信息內(nèi)化為內(nèi)部認知的過程，而這個橋梁就是應(yīng)用，同時再應(yīng)用所學(xué)到的知識解釋生活中一些常見的物理現(xiàn)象，進一步使學(xué)生認識到物理學(xué)的使用價值。

片段5：

師：我們已經(jīng)認識了光的折射規(guī)律，那么我們一開始的那個“硬幣重現(xiàn)”的實驗該如何解釋呢？首先大家思考一下我們看見硬幣在水中，光線的傳播方向是從哪到哪？

生：從水中到空氣，因為是人眼感受到了硬幣反射的光線。

師：那么光線從水中到空氣如何傳播的？

生：傳播方向?qū)⑵x法線，但是人總是認為光是沿直線傳播的，所以我們看見的是硬幣折射所成的變淺的虛像。（見圖4）

圖4

評析：在應(yīng)用剛剛學(xué)到的知識去解決生活中所遇到的具體問題時，對于大多數(shù)同學(xué)一步到位是困難的，那么教師在教學(xué)中應(yīng)該將復(fù)雜的問題分解，給學(xué)生一個思維的腳手架，這個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)讓前面所學(xué)的知識有了用武之地，不僅解決了開始的問題，又鍛煉了學(xué)生的思維。

反思：在“光的折射”的教學(xué)活動中，利用驚奇的小實驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、建立真實的問題情景，學(xué)生基于活動感知、認知沖突和探究實踐理解光的折射原理。在探究光的折射特點的活動中，引導(dǎo)學(xué)生合作學(xué)習(xí)，在活動中實現(xiàn)知識的內(nèi)化，最后應(yīng)用所學(xué)的知識解決實際問題，使同學(xué)們真正領(lǐng)悟物理知識，同時感受物理知識的實用性。正如教育家波利亞所說，學(xué)習(xí)任何知識最佳的途徑都是自己在探索中去發(fā)現(xiàn)，這種發(fā)現(xiàn)往往理解得最透徹，也最能掌握事物最本質(zhì)的規(guī)律和聯(lián)系。