構建物理概念教學，培養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”是九年義務教育教科版教材《物理》八年級上冊第四章第五節的內容，共分為兩課時，本節課是第一課時，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律及透鏡在日常生活中的應用奠定基礎。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。

對于這節課的教學，常規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。但這種教學設計往往忽視了學生在構建物理概念過程中的主觀能動性。根據新課程的改革理念，物理教學在重視基本知識與技能的同時，還要關注學生的前認知，關注其構建物理概念的過程，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，引導學生自主總結出透鏡的種類和特點，以構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，從外觀結構分，一種是中間厚邊緣薄，另一種是中間薄邊緣厚。

師：通過外觀結構的不同，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。

教師邊總結邊板演，并尺規作圖。

學生小練習，區分凸透鏡和凹透鏡。

教師邊尺規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。

“設計實驗、獲取證據”是探究教學中的重點環節，也是培養學生自主探究學習、最終培養學生核心素養的重要手段，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建。在以下的片段中充分體現了這一過程。

【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果。

生：我們小組發現凸透鏡可以使光線會聚，而凹透鏡可以使光線發散。

師：非常好，總結的非常充分，其他小組的結論有不同的嗎？（重復上述步驟）

師邊尺規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果。

（學生分組討論。）

生1：我們探討的結果是在焦點處放一點光源，會在另一側形成平行光線。

師：你們小組的依據是什么呢？

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論，發現學生的個體差異，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，發現在另一側得到平行于主光軸的光線。通過實驗我們發現：在焦點處放一點光源，光線經凸透鏡后會形成平行于主光軸的光線。那么根據剛才這個小組同學的討論，其理論依據是光路可逆，得出的結論也是正確的。

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出三條特殊光線，同時結合實驗現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散作用以及如何實現發散和會聚。

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散。

師：我們發現在原來傳播路線的基礎上，光線通過凸透鏡時發生了向里的聚集，凹透鏡使光線發生了向外的發散。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。

學生通過觀察發現，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，放大鏡能夠將紙點燃，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，凹透鏡使光線發散之后，再結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果，告訴我你們的依據是什么。

（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：根據光的折射規律，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，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現問題和規律。教師在這個過程中充分體現了一個組織者、引導者的作用，真正實現了教學方式的轉變。在這一過程中，教師不急于給出結論的目的就是為了讓學生在畫圖中領悟透鏡對光線作用的奧秘，從而實現教師的引領作用。

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

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：我發現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：這是個神奇的發現，太棒了！

教師在實驗探究中采用了恰當的教學策略，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，凹透鏡使光線發散，同時也發現透鏡焦距不同對光的折射能力也不同。不僅培養了學生的觀察發現能力，也培養了學生理論聯系實際的能力。

三、反思

本節課教學結構脈絡清晰，讓學生經歷了對凸透鏡的認識的構建過程。本課先通過創設“放大鏡引火”的問題情境，激發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現問題和規律，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，凹透鏡使光線發散的自主構建。 通過自主構建，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，培養了合作精神。

在本節課中，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節進行指導，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獲得了更多的充足證據，也為得出規律提供了充足的論據。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變為動態，由感性認識上升到理性認識，由宏觀理解演變為微觀理解。

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、規律等知識的基礎，同時又能有效培養學生邏輯思維和分析推理能力。物理概念是物理知識結構的基礎，在物理教學中有著舉足輕重的地位，可被稱為“最重要”的環節。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，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象和物理過程的本質的過程。物理概念是經過一系列觀察、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象進行比較、分析、綜合、抽象、概括等思維活動，對發展學生的能力起著十分重要的作用。

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

教學片段1中重點體現教師引導學生通過觀察、比較、小組內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，進一步通過設計實驗這一環節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象的本質屬性并加以聯結概括，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。對概念的本質揭示得越深刻，就越能使學生深刻地理解概念的本質，而不致為非本質的東西所迷惑。但是在教學設計中，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。設計中要緊密聯系生活實際，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，更大地激發學生學習物理的熱情。