關(guān)注最近發(fā)展區(qū),搭建思維腳手架--基于光的反射教學(xué)片斷賞析

1、關(guān)注最近發(fā)展區(qū)，搭建思維“腳手架”基于光的反射教學(xué)片斷的賞析光的反射是初中物理光學(xué)部分的重要內(nèi)容，反射定律又是八年級(jí)物理知識(shí)的重點(diǎn)，本節(jié)課既是學(xué)習(xí)平面鏡知識(shí)的基礎(chǔ)，又是進(jìn)一步學(xué)習(xí)光的折射現(xiàn)象的過度，它集物理現(xiàn)象、概念、規(guī)律于一體。要上好本節(jié)課需要邁過四道坎：一是怎樣讓光線“顯形”；二是創(chuàng)設(shè)什么樣的情景讓學(xué)生感知反射現(xiàn)象，從而激發(fā)學(xué)生的探究愿望；三是如何給學(xué)生搭好思維最近發(fā)展區(qū)臺(tái)階，讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程，掌握探究方法,體驗(yàn)探究樂趣；四是學(xué)生空間想象能力較弱，如何促使學(xué)生在頭腦中建立起“三線共面”這一物理模型?！酒瑪嘁弧看罱▎栴}背景腳手架，依托媒介讓光線“顯形”師：光源發(fā)生的光是如何傳播的，是直的還

2、是彎的？生1:我們觀察到的日食和月食是由于光沿著直線傳播造成的。生2:我認(rèn)為光是沿著直線傳播的，如果不是，那教室內(nèi)的投影怎么能清楚的投在幕布上呢？生3:晚上聚光燈發(fā)生的光是沿直線傳播的。師：生活中許多的現(xiàn)象似乎給了我們光沿著直線傳播的啟示，光是否沿直線傳播呢？（教師打開激光手電，學(xué)生可以在墻壁上看到光點(diǎn)）同學(xué)們能看到光傳播的路徑嗎？請(qǐng)同學(xué)們利用老師給同學(xué)們準(zhǔn)備的生活中的物品把光的路徑顯現(xiàn)由來，并觀察光線是否是直的？比一比、看一看哪個(gè)小組的方案最多。（學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)器材分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)）（小組展示）小組1:用激光照射燒杯中的水可以看到光沿直線傳播，用激光照射有煙霧的空礦泉水瓶，也發(fā)現(xiàn)光

3、沿直線傳播（如圖1）。師：還有不同方案嗎？小組2:光在有機(jī)塑料中也是沿直線傳播的（如圖2）。小組3:讓激光筆與白板平行，可以在白板上看到光線（如圖3）。圖1圖2圖3評(píng)析：奧蘇伯爾的研究表明，學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)是學(xué)習(xí)者使具有潛在意義的新知與其原認(rèn)知結(jié)構(gòu)建立實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系，進(jìn)而擴(kuò)建新認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程。新的知識(shí)總是基于學(xué)生已有的舊知而建立起來的。因此，在教學(xué)中通過復(fù)習(xí)舊知，設(shè)制合理的背景支架，有利于幫助學(xué)生找準(zhǔn)新舊知識(shí)的連結(jié)點(diǎn)，從而使學(xué)生的原認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)新知的學(xué)習(xí)具有“召喚力”。許多老師在光的反射教學(xué)中會(huì)選擇通過煙霧、水霧等的演示來給學(xué)生呈現(xiàn)看不見的光線，但這些方法不是學(xué)生主動(dòng)探究的發(fā)現(xiàn)，而是教師強(qiáng)加給學(xué)生的一種

4、意志，是教師霸占課堂、替代學(xué)生思維的一種體現(xiàn)。而本片斷中，授課者首先通過追問“光是如何傳播的，是直的還是彎的”激活了學(xué)生思維，為呈現(xiàn)光路做了鋪墊，然后通過復(fù)習(xí)在研究光的直線傳播時(shí)呈現(xiàn)光線的方法這一背景支架，給學(xué)生提供水、有煙霧的空礦泉水瓶、透明的有機(jī)塑料、紙板等多種實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生在合作體驗(yàn)、展示交流中進(jìn)一步感知光線的存在，體會(huì)研究問題的方法。這一腳手架的設(shè)計(jì)，充分關(guān)注了學(xué)生學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū)，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)又為后面順利探究由光反射時(shí)的規(guī)律掃清了障礙。【片斷二】搭建情景腳手架，“歷史”照進(jìn)“現(xiàn)實(shí)”中感知光的反射現(xiàn)象設(shè)計(jì)一：歷史故事（回光陣破曹）中感知光的反射師：很多同學(xué)讀過三國演義

5、，請(qǐng)同學(xué)們看看投影上這三個(gè)人是否都認(rèn)識(shí)？生（齊答）：張飛、劉備、關(guān)羽師：那老師再考考同學(xué)們，這三個(gè)人中誰的物理學(xué)的最好呢？（學(xué)生大笑，激烈交流，無結(jié)果）師：老師認(rèn)為張飛物理學(xué)的最好，不信我們一起來看一段視頻（教師播放“張飛回光陣破曹”視頻片段，如下圖4）師：在剛才的影片中張飛是利用了什么物理知識(shí)擊潰曹軍的？生（齊）：光的反射。師：像剛才影片中那樣，光射到物體表面又反射回去的現(xiàn)象我們稱之為光的反射，今天我們就跟隨張飛一起來學(xué)習(xí)光的反射。圖小圖“設(shè)計(jì)二：現(xiàn)實(shí)情境（照亮房子）中感知光的反射師（在黑板上放置房子圖片和一只激光筆）：給你一面鏡子如何把房子照亮？一學(xué)生到黑板擺放平面鏡至合適位置，讓光線射到

6、了房內(nèi)（如上圖5）。師：當(dāng)光照到鏡子上后，傳播方向還是沿直線嗎？生（齊）：傳播方向發(fā)生了改變，不再沿著直線傳播。師：光照到物體表面后被物體反射生去的這種現(xiàn)象叫做光的反射。評(píng)析：建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)總是與一定的社會(huì)文化背景即“情境”相聯(lián)系的，在實(shí)際情境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以使學(xué)習(xí)者能利用自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)去同化和索引當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識(shí)，從而賦予新知識(shí)以莫種意義；如果原有經(jīng)驗(yàn)不能同化新知識(shí)，則要引起“順應(yīng)”過程,即對(duì)原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造與重組。這一理論強(qiáng)調(diào)了教學(xué)情境的重要性，教師要通過一定情境的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在真實(shí)的或類似于真實(shí)的情境中獨(dú)立探索并解決問題，為后面的有效學(xué)習(xí)搭建腳手架。對(duì)于初學(xué)者來說

7、，如何從紛繁的光現(xiàn)象中提取由本節(jié)課要研究的主題一一光的反射呢？設(shè)計(jì)一片斷中，授課者借助學(xué)生熟知的三國演義中“張飛回光陣破曹”的視頻，將歷史人文與物理學(xué)科有機(jī)整合在一起，震撼了學(xué)生的心靈，從中讓學(xué)生感知了光的反射現(xiàn)象，授課者這種影視情景的創(chuàng)設(shè)極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，但回光陣已是過眼云煙，真?zhèn)尾豢刹?，莽張飛是否有這樣高超的物理知識(shí)我們也無從考究，它讓學(xué)生感到不真實(shí)、不可觸摸，這也就給學(xué)生感知到的光反射現(xiàn)象打上了一個(gè)模糊的印記。反觀設(shè)計(jì)二片斷，授課者用簡單的道具給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)真實(shí)的探究情景，為了讓光線照進(jìn)“家中”就需要學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手，去體驗(yàn)、參與，從而順利解決問題。這樣的情景因真實(shí)而可觸摸、可感

8、知，學(xué)生對(duì)光反射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)也是清晰的、真切的。這種情感支架的搭建，讓學(xué)生有一種身臨其境的感覺，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程具有明顯的推動(dòng)力，能最大限度地激發(fā)學(xué)生探究物理新知的興趣，順利實(shí)現(xiàn)了背景創(chuàng)設(shè)可以對(duì)原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造與重組的目的?！酒瑪嗳繕?gòu)建空間模型腳手架，讓神秘的“法線”現(xiàn)形師（邊說邊演示）：讓激光射向燒杯中的鏡面，觀察反射光線的位置；改變?nèi)肷涔饩€的位置，我們觀察到反射光線的位置也發(fā)生了改變，這說明光在反射時(shí)有一定的規(guī)律，會(huì)有什么規(guī)律呢？請(qǐng)同學(xué)們利用激光筆和實(shí)驗(yàn)桌上的器材去觀察并探究。（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)）師：通過剛才體驗(yàn)光的反射現(xiàn)象你有什么發(fā)現(xiàn)？生1:入射光線與鏡面的夾角越大，反射光

9、線與鏡面的夾角也越大；生2:入射光線與鏡面的夾角與反射光線與鏡面的夾角可能相等；生3:當(dāng)入射光線與鏡面垂直時(shí)，入射光線與反射光線重合；生4:入射光線與反射光線位于法線兩側(cè)；師：你能說說什么是法線嗎？生4:過入射點(diǎn)與物體表面垂直的線是法線。師：那也就是說反射光線和入射光線在法線兩側(cè)，這也就是我們數(shù)學(xué)上所說的對(duì)稱。法線對(duì)于我們確定反射光線非常重要，所以我們引入了法線，我們把入射光線與法線的夾角稱為入射角，把反射光線與法線的夾角稱為反射角。評(píng)析：義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）在“課程內(nèi)容”中指由“義務(wù)教育物理課程應(yīng)讓學(xué)生通過觀察、操作、體驗(yàn)等方式，經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識(shí)物理概念和規(guī)律，學(xué)習(xí)科學(xué)

10、方法，樹立正確的世界觀”，這充分說明科學(xué)探索在形成概念和規(guī)律、學(xué)習(xí)科學(xué)方法的重要性。正是這一探索的過程，科學(xué)方法成為學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的信息單元，可隨時(shí)調(diào)用，從而得到能力的發(fā)展。為了讓學(xué)生充分了解光在反射時(shí)的規(guī)律，授課者設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生去探究體驗(yàn)。根據(jù)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，他們?cè)谔骄繒r(shí)首先會(huì)把光線與鏡面構(gòu)成一個(gè)夾角，從而探究光線與鏡面夾角的關(guān)系，這是非常符合學(xué)生學(xué)情的。為此，為扭轉(zhuǎn)探究方向的偏移，教師給學(xué)生提供了“法線”這一腳手架，將光線與鏡面的夾角問題轉(zhuǎn)化為光線與法線夾角問題，這使得學(xué)生對(duì)反射規(guī)律的認(rèn)識(shí)和探究目的逐漸清晰。不過在“法線”引入問題的處理上，現(xiàn)行各版本教材和授課者回避概念探究過程，直接給由

11、概念的處理方法有待商榷。探究時(shí)基于什么目的引入法線，怎樣引入能讓學(xué)生更好理解，其實(shí)不防通過建立空間模型的方式來實(shí)現(xiàn)：先清晰地呈現(xiàn)由反射光路AOB并用一平面去承接AOB如圖6。然后將不同方向射向同一入射點(diǎn)的對(duì)應(yīng)光線的平面組合到一起，發(fā)現(xiàn)不同平面均相交于同一條直線ON如圖7所示。也就是說，只要過入射點(diǎn)O的入射和反射光線所對(duì)應(yīng)的平面肯定都會(huì)過ON這條直線，這條直線對(duì)于找到過O點(diǎn)的反射光線至關(guān)重要，我們把這條過入射點(diǎn)且與鏡面垂直的直線抽象由來定義為法線，如圖8所示。有了它，反射光線與法線的面和入射光線與法線的面的位置就可以進(jìn)行定量研究，而兩線的關(guān)系也可用與法線的夾角來確定，這樣就將復(fù)雜的線面關(guān)系簡化為

12、簡單的線線關(guān)系，從而可以更好地描述光的反射規(guī)律。這種用建構(gòu)空間模型的方式逐步引由法線的方法，既與學(xué)生探究活動(dòng)無縫銜接又讓學(xué)生明確了引入法線的意義以下一步探究的方向，同時(shí)在研究過程中還滲透了探索者的科學(xué)思想，一舉三得!【片斷四】搭建立體模型腳手架，讓反射光路歷歷在目。師（邊說邊演示）：老師手頭有一個(gè)泡沫板，我們把它當(dāng)做平面鏡，帶紅色箭頭的木棍代表光線，間隔涂有黑白線條的木棍代表法線?，F(xiàn)有一條入射光線射向鏡面，哪位同學(xué)可以找由反射光線的位置呢？（一學(xué)生在泡沫板上“插入”“反射光線”）師：你為什么確定反射光線的位置在這里呢？生1:根據(jù)入射角可能等于反射角確定的。師：反射光線一定在這個(gè)位置嗎？哪位同學(xué)

13、還要嘗試一下。另一名學(xué)生用半圓儀進(jìn)行測量后在泡沫板上“插入”“反射光線”，如圖9。圖9師：一條入射光線對(duì)應(yīng)有幾條反射光線呢？剛才哪位同學(xué)確定的反射光線才是正確的呢？下面我們用老師自制的教具先來驗(yàn)證一下。現(xiàn)在這兒有一條入射光線，根據(jù)兩條線可以確定一個(gè)平面的道理，入射光線和法線就確定了一個(gè)平面，我們一起來找找反射光線可能在那兒？有幾條？教師轉(zhuǎn)動(dòng)面板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。師：剛才你看到了幾條反射光線？生：1條。師：這就說明了反射光線、入射光線和法線在同一平面上。一次實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明結(jié)論正確性嗎？生：一次實(shí)驗(yàn)不能說明結(jié)論的正確性，要想說明應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。師：光在反射時(shí)，反射角與入射角是不是如同學(xué)們猜想的相等關(guān)系呢，這得

14、需要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，我們要得由兩個(gè)角的確切關(guān)系，至少需記錄幾組數(shù)據(jù)？生：至少3次。比如讓入射角分別為30度、40度和50度,然后測量并記錄對(duì)應(yīng)的反射角度數(shù)的大小。師：下面請(qǐng)同學(xué)們利用手中的器材來驗(yàn)證你們的猜想。（學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)后分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后小組進(jìn)行展示）小組4:我們組第一次入射角為40度，反射角也為40度，反射角等于入射角；第二次入射角為50度，反射角也為50度，反射角等于入射角；第三次入射角為20度，反射角也為20度，反射角還是等于入射角，所以我們得由結(jié)論是反射角等于入射角。小組5:我們組還發(fā)現(xiàn)反射光線與入射光線位于法線兩側(cè)。小組6:我們組發(fā)現(xiàn)入射角增大，反射角增大；入射角減小，

15、反射角也減小。評(píng)析：教育心理學(xué)認(rèn)為，兒童可以掌握的知識(shí)大部分是具體的、可以直接感知的，思維活動(dòng)在很大程度上還是與面前具體事物或其生動(dòng)的表象聯(lián)系著。這就要求教師在平時(shí)的教學(xué)中，要通過教具、課件等的演示來搭建直觀支架，把抽象的知識(shí)具體化、形象化，既能降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，使學(xué)生牢固掌握所學(xué)知識(shí)，又能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和研究問題的方法。由于初中學(xué)生缺乏立體幾何的知識(shí)，所以他們對(duì)反射光線、入射光線和法線的空間關(guān)系很難想象，從而難以準(zhǔn)確描述。這個(gè)“代溝”的形成皆因教學(xué)中未直觀展示反射光線與入射光線的線路，造成法線的立體效應(yīng)的缺位。而該授課者用泡沫板和木棍給學(xué)生搭建的立體反射模型，清晰地呈現(xiàn)了反射光線、入射光線和法線的空間關(guān)系，既豐富了學(xué)生的空間想象力又便于學(xué)生的描述和理解，順利突破了學(xué)生空間思維的盲區(qū)。模擬實(shí)境的處理辦法，直觀直接，變平面思維為立體思維，直接銜接學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，引發(fā)邏輯生成?！澳銥?/p>