构建物理概念教学，培养学生合作学习的能力

王兴刚 王丽英

一、教学认知和理解

“科学探究：凸透镜成像”是九年义务教育教科版教材《物理》八年级上册第四章第五节的内容，共分为两课时，本节课是第一课时，是在学习了光的折射后，进一步学习透镜的基本知识，为后面学习透镜成像规律及透镜在日常生活中的应用奠定基础。对于学生来说，刚刚学过“光的折射”，对透镜仅凭在生活中的经验有些浅薄的认知，对透镜对光线的作用很难通过自学获得。因此本节课主要让学生了解主光轴、光心、焦点、焦距，两种透镜及对光的作用，并通过动手实验探究，养成良好的实验探究习惯，学会实验方法，增强学习兴趣。

对于这节课的教学，常规的方法是让学生通过生活中透镜的实际应用引入透镜的知识，通过观察透镜的种类，在实验探究过程中充分认识透镜对光线的作用。但这种教学设计往往忽视了学生在构建物理概念过程中的主观能动性。根据新课程的改革理念，物理教学在重视基本知识与技能的同时，还要关注学生的前认知，关注其构建物理概念的过程，在此过程中使学生体验到自主获取知识、掌握科学方法的喜悦。

二、教学片段、过程和分析

【教学片段1】

师：请同学观看一段视频。（视频的引入更加直观有效，从而激发学生学习的兴趣。）

师：为什么透镜能将纸点燃呢？所有的透镜都能将纸点燃吗？让我们共同走进透镜的世界。

师：在我们的生活中，透镜有着广泛的应用，这些透镜的作用是不同的，让我们来看看它们有什么不同。

在生活中引入不同透镜的不同應用，让学生分组体验和探究透镜的种类，引导学生自主总结出透镜的种类和特点，以构建学生自主探究学习的学习共同体，达到初步认知的目的。

生：透镜分两种，从外观结构分，一种是中间厚边缘薄，另一种是中间薄边缘厚。

师：通过外观结构的不同，我们将中间厚边缘薄的透镜叫做凸透镜，将中间薄边缘厚的透镜叫做凹透镜。

教师边总结边板演，并尺规作图。

学生小练习，区分凸透镜和凹透镜。

教师边尺规作图边进行光心和主光轴的简单介绍。

师：我们知道了透镜的种类，它们对光线的作用相同吗？下面让我们分组实验来探究透镜对光线的作用。

“设计实验、获取证据”是探究教学中的重点环节，也是培养学生自主探究学习、最终培养学生核心素养的重要手段，因为实验的过程能给学生提供正确丰富的感性材料，有利于学生对概念的构建。在以下的片段中充分体现了这一过程。

【教学片段2】

学生阅读白板上PPT实验过程，教师简要交代实验注意事项。学生分组实验，并按小组汇报实验结果。

生：我们小组发现凸透镜可以使光线会聚，而凹透镜可以使光线发散。

师：非常好，总结的非常充分，其他小组的结论有不同的吗？（重复上述步骤）

师边尺规作图边讲解焦点和焦距的定义。

师：如果在焦点处放一点光源，光线经凸透镜后将如何传播呢？请同学们分组讨论，告诉我你们的商讨结果。

（学生分组讨论。）

生1：我们探讨的结果是在焦点处放一点光源，会在另一侧形成平行光线。

师：你们小组的依据是什么呢？

生1：光路可逆。

生2：我们觉得焦点处放一光源其折射光线是毫无规律的。

师：那么实际情况到底怎样呢？让我们通过实验进行验证。

通过不同小组的不同结论，发现学生的个体差异，在此过程中，教师如何把握住学生的思路，组织学生继续学习是一个大问题，无论学生的回答肯定与否，首先应让学生明确实验是检验真理的唯一标准。

师：在焦点处放一光源，发现在另一侧得到平行于主光轴的光线。通过实验我们发现：在焦点处放一点光源，光线经凸透镜后会形成平行于主光轴的光线。那么根据刚才这个小组同学的讨论，其理论依据是光路可逆，得出的结论也是正确的。

师：光心这个点比较特殊，让我们通过实验验证一下光线通过光心时怎样传播。

（师演示实验，光线通过光心，传播方向并不改变。）

师：由此可见，通过光心的光线其传播方向不改变。

（师板书尺规作图，做出三条特殊光线。同时讲解凹透镜的三条光线。）

在此过程中，教师有意识地让学生动脑研究，本意是想让学生通过光路可逆的特点间接地总结出三条特殊光线，同时结合实验现象加深学生对三条特殊光线的理解。进一步解释对光线的会聚和发散作用以及如何实现发散和会聚。

学生的思维仅限于对平行光线的会聚，教师通过进一步讲解让学生明确什么是会聚和发散。

师：我们发现在原来传播路线的基础上，光线通过凸透镜时发生了向里的聚集，凹透镜使光线发生了向外的发散。那么是不是凸透镜仅仅对特殊光线有会聚作用呢？让我们来看一下凸透镜对一般光线的作用。

学生通过观察发现，除了通过光心的光线外，其他所有的光线通过凸透镜也都是会聚的。

师：凸透镜使光线会聚，放大镜能够将纸点燃，所以放大镜是凸透镜。

让学生通过实验体会到了凸透镜使光线会聚，凹透镜使光线发散之后，再结合理性探究巩固知识。

师：那么凸透镜使光线会聚，凹透镜使光线发散的根本原因是什么呢？下面老师想考查一下同学们对前面知识的掌握程度，请看白屏！三条光线从空气斜射入三个特殊形状的玻璃砖中，它们将怎样折射呢？请同学们分组讨论，将你们小组的成果画在白纸上。

（学生分组作图，师巡视。）

师：请同学汇报你们小组的作图结果，告诉我你们的依据是什么。

（让两个小组同学将画有折射光路图的白纸粘在黑板上。）

生1：根据光的折射规律，光从空气斜射入玻璃中时，入射角大于折射角，从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，而垂直射入的光线传播方向不改变，所以最后是这样的折射效果。

师：说得非常完整，有理有据，我们用掌声鼓励他！

这种方式给了学生充分表达自己观点的时间和空间，使学生最大限度地自己去发现问题和规律。教师在这个过程中充分体现了一个组织者、引导者的作用，真正实现了教学方式的转变。在这一过程中，教师不急于给出结论的目的就是为了让学生在画图中领悟透镜对光线作用的奥秘，从而实现教师的引领作用。

师：凸透镜其实就是由多个不同形状的玻璃构成，所以凸透镜使光線会聚，同理，凹透镜对光线有发散作用。

师：是不是所有的凸透镜对光线的作用都一样呢？

生：应该不是吧。

师：那好，让我们来看一看不同焦距的凸透镜对平行光线的作用，看看大家通过思考能得出什么结论。

（白屏展示不同焦距的凸透镜对光线的作用，让学生独立思考。）

生：我发现不同焦距的凸透镜对光的折射能力不同，焦距越大的凸透镜对光的折射能力越弱。

师：这是个神奇的发现，太棒了！

教师在实验探究中采用了恰当的教学策略，让学生参与科学思维过程，通过比较、分析、归纳等方式，抓住主要因素，找出所观察到的一系列实验现象和理性探究过程，引导学生逐步理解凸透镜使光线会聚，凹透镜使光线发散，同时也发现透镜焦距不同对光的折射能力也不同。不仅培养了学生的观察发现能力，也培养了学生理论联系实际的能力。

三、反思

本节课教学结构脉络清晰，让学生经历了对凸透镜的认识的构建过程。本课先通过创设“放大镜引火”的问题情境，激发起学生主动探究的欲望，同时让学生通过自主实验的方式对凸透镜和凹透镜进行探究，从而得出对光线的具体作用。教师给了学生充分交流、表达自己观点的时间和空间，使学生最大限度地自主发现问题和规律，在这个过程中，学生对凸透镜使光线会聚，凹透镜使光线发散有了进一步的感性认识，最终完成了凸透镜使光线会聚，凹透镜使光线发散的自主构建。 通过自主构建，学生明确了获得知识最直接有效的方式就是实验，也在小组实验分工合作中体会了在学习组织中的责任担当，提高了实验能力，培养了合作精神。

在本节课中，教师的课堂语言还不够严谨，并且在指导学生进行实验时没能立即抓住学生在实验时的薄弱环节进行指导，即在指导实验方面还有一定的欠缺。

评析：

授课教师在本节课中采取了分组实验探究方式，在小组完成实验之后，通过小组交流的形式与全体学生共同分享，这样不但在短时间内获得了更多的充足证据，也为得出规律提供了充足的论据。在理性探究过程中，利用作图的方式巩固了旧知，同时也让学生更加理解了凸透镜使光线会聚，凹透镜使光线发散的理论原理，促进了知识生成的过程。也让学生的认知过程由静态变为动态，由感性认识上升到理性认识，由宏观理解演变为微观理解。

物理概念是整个物理学知识的核心，它是学习物理学、理解物理公式含意、掌握其法则、规律等知识的基础，同时又能有效培养学生逻辑思维和分析推理能力。物理概念是物理知识结构的基础，在物理教学中有着举足轻重的地位，可被称为“最重要”的环节。学生能否形成清晰而准确的物理概念，能否真正理解概念，直接影响到学生的认识能力和思维能力的发展。所以，在教学中重视概念的建立过程，对学好物理是很重要的，也是很有效的。

物理概念的形成包括两个层次：一是科学家们创立物理概念的过程；二是学生建立物理概念的过程。

从认识论的角度看，两个层次的物理概念形成过程是一致的，都是以感觉、知觉和表象为基础，通过分析、综合、抽象、概括等思维活动，从个别到一般，从具体到抽象，从知识应用到逐步把握物理现象和物理过程的本质的过程。物理概念是经过一系列观察、分析、抽象等思维过程才建立的，概念建立以后，要用概念解决实际问题，也要运用一系列科学方法。在概念的建立与应用过程中，学生运用科学方法直接对所观察的现象进行比较、分析、综合、抽象、概括等思维活动，对发展学生的能力起着十分重要的作用。

有些概念还要用数学知识和数学方法来表达，反映出概念之间的因果关系。学习概念可以培养逻辑思维能力，也是学生学习、运用科学方法、提高能力的过程。

教学片段1中重点体现教师引导学生通过观察、比较、小组内部交流等方法建立凸透镜和凹透镜的概念，符合了物理概念教学中的“经过一系列观察、分析、抽象思维过程才建立的”这一教学理念。

教学片段2中体现的是教师在教学中引导学生从物理概念入手，进一步通过设计实验这一环节进行物理概念的巩固。初中学生在物理概念学习中往往不能抓住物理现象的本质属性并加以联结概括，需要教师不断加以引导。

概念课必须是一个由浅入深逐步加深的过程，在设计中要充分认识到学生的知识水平和智力水平，从而帮助学生理解物理概念。对概念的本质揭示得越深刻，就越能使学生深刻地理解概念的本质，而不致为非本质的东西所迷惑。但是在教学设计中，决不能为突出概念的严密性和科学性而忽视了概念教学的阶段性。设计中要紧密联系生活实际，做到从生活中去，回到生活中来，让学生体会到学习物理的快乐。此外还要了解知识的实用性，让学生通过应用知识解决问题，体会成功的乐趣，更大地激发学生学习物理的热情。