張婷玉

(北京市陳經(jīng)綸中學本部初中,北京 100021)

“平面鏡成像特點”一節(jié)是典型的實驗探究課，通過本節(jié)課的學習，讓學生經(jīng)歷一個完整的實驗探究過程，掌握探究過程背后所隱含的科學方法。筆者依據(jù)自組織轉(zhuǎn)變理論，針對學生的思維障礙點，提出彰顯物理教學邏輯的教學設計。

1 傳統(tǒng)教學的困境

“平面鏡成像的特點”一節(jié)，前承“光的直線傳播”與“光的反射”，后啟“凸透鏡成像規(guī)律”，是相關光現(xiàn)象知識的應用，通過本節(jié)課的學習，讓學生習得實驗探究方法，為探究凸透鏡規(guī)律夯實基礎。

傳統(tǒng)教學對本節(jié)課的處理存在一定的問題。首先，提到平面鏡成像時，學生習慣于用生活中的鏡子作為器材來探究本實驗，鏡子雖成像清晰，但像的位置難以確定，實驗設計中引導學生利用玻璃板代替平面鏡是本節(jié)課的難點。在傳統(tǒng)教學中，教師會將這一方法直接向?qū)W生陳述，學生并未深刻理解，為了應付考試學生只能死記硬背。其次，實驗教學注重學生親歷探究過程，在學習過程中探究規(guī)律，這就要求教學在生態(tài)化的環(huán)境中構建生命課堂。傳統(tǒng)教學以講授為主，學生的主體地位得不到體現(xiàn)，課堂呆板無趣，難以激發(fā)學生的學習興趣。由此，在開放性的環(huán)境下將知識、信息不斷向結(jié)構化、有序化的方向發(fā)展，由被組織向自組織轉(zhuǎn)變就顯得尤為重要。

2 體現(xiàn)生命課堂的教學設計

自組織轉(zhuǎn)變理論認為：學習者系統(tǒng)屬于自組織系統(tǒng)。在學習的過程中，知識的獲取不能靠教師的簡單傳授，應是學習者“自組織”的結(jié)果。這一過程不是學習者獨立能完成的，需要教師的引導與外部環(huán)境的協(xié)同，形成有序躍遷的交互，[1]這就需要教師在教學中為學生自組織系統(tǒng)的自我生成創(chuàng)造良好的外部條件，以更好地促進教學活動的有效開展。筆者將“平面鏡成像特點”的教學分為三個環(huán)節(jié)。

2.1 被組織：如何確定像的位置

在本環(huán)節(jié)中教師鋪設教學情境，開展教學活動。學生在教師的引導下，漸入問題情境，教師提出問題，引發(fā)學生的思考。

教師引導：我們通過畫光路圖學習了平面鏡成像的原理，當我們把一支蠟燭放在鏡子前，可以在鏡子里看到另外一支“蠟燭”，這是什么現(xiàn)象？學生已經(jīng)學習了“光的反射”及“平面鏡成像的原理”，回答：是光的反射現(xiàn)象。教師追問：鏡子里的“蠟燭”是實像還是虛像？為什么？學生回答：因為平面鏡所成的像是反射光線的反向延長線的交點，所成像是虛像。教師利用生活中的現(xiàn)象，幫助學生復習平面鏡成像原理，同時引出本節(jié)課所要研究的內(nèi)容。

教師提出問題：結(jié)合我們平時照鏡子的經(jīng)驗，你認為鏡前的蠟燭與鏡子里的“蠟燭”有什么關系？學生猜想：近大遠小，像和物到平面鏡距離相等，像與物的形狀相同……教師將學生的猜想分為兩大類：像的位置、像的大小(表1)。

表1

接下來我們的任務是通過實驗來驗證猜想，平面鏡所成的像是虛像，不能呈現(xiàn)在光屏上，確定像的位置是需重點突破的問題。

2.2 臨界狀態(tài)：用玻璃板代替平面鏡

德國物理學教授哈肯在研究由大量子系統(tǒng)構成的、相互間存在著復雜非線性相互作用的開放系統(tǒng)時提出了協(xié)同學理論。協(xié)同學采用序參量來描述一個系統(tǒng)的有序度，刻畫系統(tǒng)從無序向有序的轉(zhuǎn)變。

臨界狀態(tài)是指隨著教師講授及小組討論等教學活動的進行，學生的“序參量”的競爭逐漸被激化，當學生的“序參量”到達一定值時，某一序參量就會取勝，其他序參量隨之減退，最后由一種觀點主宰學生的認知結(jié)構，達到臨界狀態(tài)，實現(xiàn)科學思維能力從量到質(zhì)的飛躍。

確定像的位置是教學的關鍵環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，教師提出問題：如何確定像的位置？學生頭腦中必定出現(xiàn)大量的“序參量”，顯然鏡子不透光，即便學生應用“刻度尺”等實驗器材也很難確定像的位置。此時，少數(shù)的“序參量”必定支配學生的認知結(jié)構，如果鏡子能透光就好了，可是什么實驗器材既可以透光又可以成像呢？如果在嘗試“解決鏡子不透明”這一問題時，學生得到與實際不相符的結(jié)論，則需重新思考直至問題解決。此時學生的思維方式實現(xiàn)了質(zhì)的突變，提出：用玻璃板代替平面鏡，不僅可以看到蠟燭所成的像，還可以透過玻璃板看到另外一支蠟燭，另一支蠟燭可用來確定第一支蠟燭所成像的位置。

教師提出問題：是否可以直接用鏡子前的蠟燭與鏡子里的“蠟燭”進行比較？如果不可以，應該怎么比較二者大?。空埻瑢W到講臺前操作，比較像與物的大小。學生在確定像的位置實驗操作過程中，不斷移動后面的蠟燭(圖1)，其他同學在不經(jīng)意間發(fā)現(xiàn)：有一個位置，蠟燭剛好與第一支點燃的蠟燭所成的像重合，他們不難得出結(jié)論：可以用未點燃的蠟燭替代已點燃蠟燭的像，此時教師應該向?qū)W生強調(diào)其中隱含的科學方法——等效替代法。

圖1

2.3 自組織：實驗設計及評估

自組織是指在開放性教學環(huán)境下，通過學生與教師互動交流，學生自主發(fā)現(xiàn)、提出問題，問題不再由教師提出，使得學生原有的認知平衡被打破，系統(tǒng)偏離平衡態(tài)，使認知結(jié)構得到優(yōu)化或變革，要求學生不滿足已有的知識結(jié)構，具有懷疑與批判精神。

此時教師放手讓學生設計實驗，提出實驗步驟，引導學生思考：若想比較像與物的大小，測出像距與物距的關系，應選擇什么實驗器材？學生發(fā)揮主觀能動性，此時教師需要前后巡視，進行個別輔導，表達對學生實驗設計的認可與建議，關注學生在課堂上的生成，組織教學從無序到有序轉(zhuǎn)變。

實驗設計完成后，學生自主實驗，教師巡視，與學生討論在實驗中生成的問題，如：后面的蠟燭是否需要點燃？為什么玻璃板所成的像有重影，應如何改進？蠟燭尺寸較大，如何標記？最后教師引導學生將實驗結(jié)果記錄在表格中，提出問題：根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？在課上開展實驗交流、評估活動。

在交流、評估后，此時教師需要對學生的表現(xiàn)予以肯定，并順勢提出新問題，回到學生在實驗開展前的猜想上來，驗證猜想，得出實驗結(jié)論。此時學生完成了從被組織到自組織的轉(zhuǎn)變，指出實驗中存在的問題，自主解決問題。

3 教學反思

3.1 打破學生的思維定勢

本節(jié)課的關鍵是讓學生提出用玻璃板代替平面鏡的設計，“鏡子不透光，如何確定像的位置”的提問，成為學生遠離思維定勢、引發(fā)學生深入思考的關鍵。本節(jié)課中，學生為了解決這一問題，不得不搜腸刮肚，哪怕爭論得面紅耳赤，也要找出問題解決的方法，通過知識重構達到了訓練學生思維的目的，打破原有的思維定勢，隨著結(jié)論的浮現(xiàn)，也將“等效替代法”滲透到教學中。

3.2 注重教學中的分類方法

分類方法是根據(jù)問題本質(zhì)屬性的不同，將研究對象分為不同種類來解決問題的方法。在本實驗中將學生的猜想，予以恰當分類，使得無序、雜亂的猜想明晰化。不僅將學生原本眾多的猜想進行歸納、分類，自然而然引出教學的重點問題，實驗教學任務得以順利完成，而且將分類方法自然融入到物理教學中，達到以點帶面、觸類旁通的教學效果，從而提高了學生應用科學方法解決問題的能力。

3.3 關注課堂問題的生成

學生是教學活動的主體，根據(jù)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，學生的學習方式應從被動接受式學習向主動獲取式學習轉(zhuǎn)變，在課堂上學生在“悟”中不斷生成新的問題。鑒于大部分初中生的思維尚未達到形式運算的水平，加之“探究平面鏡成像特點”的開放性，這就要求教師關注學生的認知現(xiàn)狀，選擇恰當?shù)慕虒W內(nèi)容及提問方式，實現(xiàn)學生的思維由被組織達到臨界狀態(tài)，使其認知結(jié)構得到優(yōu)化或變革，實現(xiàn)從被組織到自組織學習的飛躍。