初中物理自主合作探究课堂的构建

【摘 要】 《光的折射》是人教版初中物理八年级下第四章第四节的内容。通常教师教学是通过光的反射规律知识迁移以及教师演示光的折射现象，让学生学习光的折射规律。本文通过自主合作探究课堂的设计，探索实现自主探究和合作探究的有机结合、学生主体地位和教师主导地位的有机结合，营造出“有规则的自主合作探究”课堂氛围，实现“教与学方式”的真转真变。

【关 键 词】 自主探究；合作探究；学生主体；教师主导

【作者简介】 李谷彬，华东师范大学硕士，深圳市上步中学物理教师。

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0568 （2015） 31-0122-04

一、教学过程

（一）新课导入，目标解读

教师：首先，我们来做一个实验。每个小组都有一个纸杯，在纸杯中倒满水，将铅笔放入其中，观察有什么现象？

学生进行分组实验。

教师：请一位同学来分享下观察到的实验现象。

学生：观察到筷子向上偏折。

教师：这位同学观察得非常仔细，不但发现了筷子偏折，还观察到了筷子向上偏折。大家可以思考一下，这是为什么？带着这个问题，我们再来看一段视频。

（视频内容：小男孩叉鱼几次都叉不中，老爷爷叉鱼一次命中。小男孩向老爷爷问原因。老爷爷说鱼在你看到的位置偏上，不能叉看到的鱼的位置。）

教师：想一想为什么小朋友叉不到鱼，老爷爷能叉到鱼？老爷爷说“鱼在你看到的位置偏上”，对吗？

教师：接下来请同学们看一下这节课的目标，朗读一遍。

学生朗读学习目标。

（二）自主合作，展示交流

教师：请同学的目光转到这里来。激光仪发出一束光线，请一位同学描述所观察到的现象。

学生甲：我们前面学过，光在均匀介质中沿直线传播。但在这里我们看到，在空气和水交界的界面处，光线发生了偏折。

学生乙：我有补充。甲说光在均匀介质中沿直线传播，实际上应该是光在同种均匀介质中沿直线传播。如果只是均匀介质，不是同种的话，也会发生折射。

教师：很好。（学生鼓掌）我们之前讲的是光在同种均匀介质中沿直线传播。

教师：我们观察到了光的折射现象。接下来，请大家参考之前学习的光的反射，给出光的折射的定义，画出折射的光路图并找出其中的相关概念。

教师：请大家小组讨论一分钟。

学生小组讨论。

教师：请一位同学上台展示你们小组的讨论结果。

学生：光的折射的定义是：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，而且是朝法线方向偏折。

學生进行补充。

教师：看过光的折射光路图之后，我们可以联想到光的反射现象。在学习光的反射现象之前，请一位同学来说一下光的反射规律包括哪些内容。

学生：三线共面；两线分居；两角相等；光路可逆。

教师：由此，我们可以猜想，是否存在光的折射规律。①折射光线、法线和入射光线是否共面？②折射光线和入射光线是否分居法线两侧？③折射角是否等于入射角？④光路是否可逆？

教师：接下来，请大家利用激光笔和水槽完成导学案“自主合作，展示交流”第三部分的小组合作探究实验。探究内容如下：①设计实验，探究折射光线、法线和入射光线是否共面，并得出实验结论。②将光从空气射入水中，改变入射角的大小，将数据填入以下表格。通过对实验现象的观察和数据分析，得出至少两个结论。

学生完成小组合作探究实验，教师进行巡堂，观察各小组实验完成情况，并对实验操作存在误区的小组进行指导。

教师：请一个小组的同学上台展示你们小组的实验结果。

学生甲：我们组经过四次实验得出的实验结论是：当光从空气射入水中时，折射角始终小于入射角；当光垂直于界面时，折射角等于入射角。请问，同学们有什么问题吗？

学生乙：她第一次说光从空气射入水中时，并没有说是斜射，如果是垂直的话，入射角会等于折射角。

学生丙：我们通过实验得出折射光线、法线和入射光线是共面的。

教师：刚才回答的同学提到了三线共面，也部分总结了两角的关系。当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；当光从空气垂直入射到水中时，折射角等于入射角，且等于0度。但是，他们没有分析两线是否分居，以及当入射角减小时，折射角是如何变化的。

学生丁：当入射角减小的时候，折射角也减小。折射光线和入射光线分居法线两侧。

教师：如下图，当光沿AO从空气入射到水中，其折射光线为OB。当光沿BO入射到空气中，其折射光线有什么特点？说明什么？小组讨论。

教师：请一位同学进行展示。

学生：当光沿BO入射到空气中，其折射光线与AO重合。说明在光的折射现象中，光路是可逆的。

教师总结光的折射规律。

由一位学生指导教师完成三个光的折射光路图，教师在黑板上演示。

教师：我们完成了三个简单的光的折射光路图，接下来，我们要尝试处理稍微复杂的问题。本节课开始的时候，我们看过视频，小朋友叉不到鱼，老爷爷能叉到鱼。请大家进行自主探究，完成人看鱼的光路图，然后根据光路图，分析为什么小朋友叉不到鱼，老爷爷能叉到鱼。

教师：小组讨论一下。

教师：请一位同学展示小组讨论的结果。

学生甲：我们先画出光路图，先画法线，再画折射光线……请同学们进行补充。

学生乙：我认为甲说光路可逆是错的，因为我们看到的鱼应该是鱼身上发出的光线，不是我们眼睛发出的光线。

学生丙：我觉得乙说的也是错的，并不是鱼发出的光线，而应该是鱼反射的光线。

学生丁：我赞成丙的说法，光射入水中，射到鱼身上，反射回来，所以应该是鱼反射的光线。

教师：那如果是灯笼鱼呢？

学生丁：灯笼鱼自己是光源，自己发出光线。

教师：对，如果是灯笼鱼，那就是从鱼身上发出的光线。所以，为了回避这个问题，我们可以说，从灯笼鱼身上射过来的光线，到达水面时发生折射。另外，刚才甲说，下面的s是实像，上面的s是虚像，这句话对吗？

学生：s应该是物，而不是像。

画出筷子成像的光路图，分析其看起来折断的原因。

教师：在纸杯中放入一枚硬币，让视线逐渐下降至看不到硬币，保持身体不动，往纸杯中倒水，观察实验现象。通过画光路图分析其原理。下面进行小组合作探究。

学生描述观察到的实验现象，并通过画光路图分析其原理。

（三）释疑解惑，归纳总结

学生提出本节课学习过程中存在的疑惑，请其他同学自由回答。

学生小组讨论总结本节课所学习的内容，并进行展示。

（四）当堂检测，现场评优

学生自主完成“当堂检测，现场评优”的内容。教师请同学进行展示，其他同学进行补充。

二、教学反思

本堂课的教学设计，通过教师与学生、学生与学生之间的互动，实现了教师精心设计下的学生自主合作探究，从而引导学生培养创新能力、合作能力、探究能力。具体表现为两个结合：一是学生自主探究和合作探究的有机结合；二是学生主体地位和教师主导地位的有机结合。

（一）自主探究和合作探究的有机结合

作为一堂自主合作探究课，其核心是进行探究。学生在已有的知识和原始观念基础上，对新知识进行探究。根据探究难度和复杂性的不同，需要灵活采用自主探究和合作探究的方法。自主探究是让学生对遇到的问题进行单独思考，锻炼学生独立解决问题的能力。合作探究是让学生通过集体合作的形式来完成对问题的探究，在小组的互动过程中，激发学生的参与热情和学习兴趣，鍛炼学生的表达能力和沟通能力。学生不是一味地通过“听”来接收新知识，而是通过操作、观察、倾听、表达、反思体验知识生成的过程，加深对知识的理解。两者各有利弊，作为教师，在教学过程当中，应该灵活运用两种方法来激发学生的学习热情和兴趣，培养学生既独立思考又能开展团队合作的行为能力。

那么，何时采用自主探究，何时采用合作探究呢？需根据课程的具体内容和环节来选择。

1. 简单的知识学习或概括应以自主探究为主。例如让学生描述观察到的折射现象，学生只需将教师展示的物理现象用语言描述出来，思维过程较为简单，不是探究难点，可以让学生进行自主探究。

2. 既涉及知识学习又涉及知识演练应用，可选择自主探究和合作探究的结合。例如，让学生给出光的折射的定义，画出光的折射光路图并找出其中的相关概念，先进行自主探究，再进行小组合作探究的模式。因为这个探究难度中等，学生已经学过光的直线传播和光的反射，其中知识迁移能力较强的同学，可以通过观察光的折射现象画出光的折射光路图，但基本功较差的同学，让其独立完成该探究存在困难，所以加入合作探究。一方面旨在训练学生独立思考解决问题的能力，另一方面引导学生通过小组合作、相互检验自主探究的成果是否存在缺漏和不足，互帮互助完成探究，达到“兵教兵”的效果，培养团队合作精神。在爷孙叉鱼实验中，也是采用这种合作模式。

3. 复杂的实验探究以小组合作探究为主。例如：对于光的折射规律的探究，需要学生在教师提供的实验器材、实验问题设置以及实验数据记录表格的引导下设计、完成实验操作，进行数据分析，得出结论。由于初中学生处理复杂问题和程序的能力有限，复杂的实验探究难度较大，需要学生相互合作、互帮互助才有可能完成，所以，对于复杂的实验探究我们采用了小组合作探究的模式。

此外，对于如何灵活应用自主探究和合作探究，按照知识类型的划分，还可以归纳为两类：一是习题探究；二是实验探究。习题探究根据题目难度细分三种情况：容易的题目选择自主探究；中档题则以自主探究为主、合作探究为辅，采用"一对一"合作的探究模式；难题则以个人探究为辅、合作探究为主，采用小组合作的探究模式。实验探究也是以个人自主探究为辅、小组合作探究为主。可以说，自主探究是合作探究的基础，合作探究是自主探究的进一步深化。合理选择自主探究和合作探究的模式，既能达到完成探究的目的，又能高效率利用课堂时间，从而营造生动活泼的课堂氛围。

（二）学生主体地位和教师主导地位的有机结合

学生学习新知识的过程，既不能完全以教师灌输为主，学生被动接受，也不宜完全由学生无边界自由探索，失去方向。笔者认为，有效的课堂模式，应是学生在教师的引导、点拨下，通过操作、观察、思考、交流、反思形成新知识。这个过程，一方面要突出学生的主体地位，另一方面也要强调教师的主导地位，形成一种教师精心设计下学生自主学习、思维创新的学习过程和学习环境。

学生的主体地位，具体而言，在本堂自主合作探究课中，学生需进行独立思考、小组探究，再通过展示交流完成对新知识、新概念、新规律的探究，而不是完全由教师进行“满堂灌”。在展示交流环节，当一位同学展示结束以后，再由其他同学对展示的内容进行自由的质疑和补充，在这个过程中，学生之间进行思想的自由碰撞，体验知识的逐步生成，加深了对知识的全面深入理解。在释疑解惑环节，学生提出本节课学习过程中存在的疑惑，并请其他同学自由回答，通过这种方式，使得学生发现问题、分析问题的能力得以提高；通过思想的自由碰撞，让学生实现知识的内化。这些过程都充分的体现学生在课堂中的主体地位。

本课程强调，学生主体地位是以教师主导地位为前提的，教师把握着探究引导的大方向。具体而言，教师的主导地位首先体现在整堂课的设计上。通过精心设计导学案，将教学内容转化为一个个问题，学生在问题的引导下逐步进行对新知识的学习。例如学生可以通过联想光的反射规律来猜想光的折射规律的内容；对折射光线、法线和入射光线是否共面的探究可以由学生根据教师提供的实验器材完成；而对折射光线和入射光线是否分居法线两侧和折射角是否等于入射角这两个问题的探究，学生单独完成探究容易迷失方向，因此需要教师通过提供实验数据记录表格的方式“搭梯子”，引导学生完成实验。其次，作为一堂自主合作探究课，学生自主合作探究的成果不一定成熟，可能不全面、不深入、存在偏差，这时就需要发挥教师的主导作用。在学生进行自主探究和合作探究的过程中，教师进行巡堂，掌握学生探究过程中出现的问题，并及时进行指导。在展示交流环节，教师一方面要引导学生自由碰撞，一方面要合理掌握交流的方向。例如，在进行光的折射规律探究结论展示时，学生并不能完整的阐述光的折射规律的内容，这时就需要教师及时介入，引导学生得出完整的结论。

总体而言，学生主体地位和教师主导地位并非两个毫无关联的甚至对立的存在，在实际课堂中，考虑到中学生的思维能力、学习能力等仍是一个发展成熟的过程，因此反而需要将学生的主体地位更多地与教师的主导地位融合，营造一个“有规则的自主合作探究”的课堂环境，实现“教与学方式”的真转真变。

（编辑：胡 璐）