追“本”溯“源”还原概念教学的“本质”——对“法线”教学价值

追“本”溯“源”还原概念教学的“本质”—对“法线”教学价值的再思考占晨达汤丽芩摘要:现行教材中并没有明确“法线”的具体含义，而“法线”概念的缺失却导致了学生关于“入射角”、“反射角”、“三线共面”概念的错误认知。

笔者尝试将模型法引入到“法线”概念教学中，重新审视“法线”的教学价值，还原探究课堂应有的意义。

关键词：法线；概念教学;教学价值;本质当学生在面对“未知概念”时，往往会出现认知上的困惑，这使得学生认知结构中和“未知概念”相关的认知单元始终无法澄清，造成了学生概念学习的困难。

教师应该借助多元化的教学手段，帮助学生认识概念的本质,还原概念应有的意义。

笔者以浙教版初中科学“光的反射”一节为例,重新审视法线的教学价值。

_、牵思回虑，追寻学生错误之“本”“光的反射”一课中，有一个问题始终都在困扰着教师的教学，即学生经常会将平面镜和入射光线的夹角当作是入射角，将平面镜和反射光线的夹角当作是反射角。

那么，究竟是什么原因造成了学生认知的错误之“本”呢？笔者从教材中“法线”的引人方式中找到了答案。

首先，教材是这样引入入射角的：① 在桌面上放一块平面镜，将激光笔（或 其他光源）发出的光束射到平面镜上，观察光传播方向的变化情况。

② 试着移动平面镜,你能够使激光射到教 室里的不同位置的物体上。

学生通过实验1中的活动可以明显观察到入射光线和平面镜夹角与反射光线的夹角相等,而且学生每次改变入射光线和平面镜角度时，反射光线与平面镜间的角度也会随之改变。

此时，学生其实在心理上已经形成了自己关于“入射角”的错误概念。

紧接着教材中就直接给出了有关入射角和反射角的定义:入射角和反射角分别为入射光线与法线的夹角、反射光线与法线的夹角。

突然引人的概念显然使得学生无法接受,使学生对法线的本质内涵产生了疑惑：为什么要有法线，法线究竟有何作用呢？然而,教材对于法线并没有更多的解释，直接进入了下一步“光反射定律”的探究中。

建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得，即知识的学习是学习者同化和顺应的结果。

在“光的反射”一课的教学中,学生自己的“错误认知”和教师直接给出的入射角概念产生了矛盾，引发了学生占晨达，浙江省衢州市实验学校（新湖校区），二级教师；汤丽芩，浙江省衢州市实验学校（菱湖校区），高级教师—60 —的认知冲突，这个认知冲突的矛头直接指向了 突然引入的“法线”。

但是，教材却没有给出 “法线”的具体作用，学生思维长期处于不平衡 状态，这也就是学生错误来源之“本”。

二、研精覃思，探索法线作用之“源”那么法线在光的反射教学中究竟有何作用，教材中为何又没有对这个教学难点做出应有的 阐述呢？这就需要教师关注到法线的功能。

通过图1实验我们可以发现，当入射光线 沿着A O方向射入的时候，反射光线O B也就随 之确定（如图1a)。

如果用光屏去承接光线，我 们可以发现入射光线A O和反射光线O B在同 一个平面内（如图1b)。

但如果我们利用学生 的思维来定义反射角，即反射光线与平面的夹 角，就会出现一定的问题。

在几何模型帮助下 (如图1c)，错误现象得到了还原：让线段OB 中的B点沿着模型上方的圆N做绕行运转，线 段O B和底面所成的角度都是相同的，这样的 定义就造成了许多“反射光线”的存在。

因此，依靠反射光线和镜面的夹角来确定反射光线位 置的方法是不正确的。

为了探究确立反射光线所在位置的方法，我们将光线沿着不同方向射入平面镜，发现了 反射光线和入射光线同在一个垂直于平面镜的 平面内（如图2)。

这就说明了我们在确立空间 内反射光线位置时，不仅要关注到“角度”，还 要关注到“平面”。

基于此问题，我们在实际空间作图的过程中，需要归纳出某些共性的规律作为寻找“平 面”的手段。

郑伟尝试着将图2中的情况组合在一起（如图3a)，发现了不同的平面均相交于同一条直线ON(如图3b)，即O N始终都在经过入射点O的入射光线和反射光线所构成的平面内[1、2]。

由于这条光线至关重要，于是我们将其抽象出来，称作为法线，作为寻找反射光线所在平面的一种依据，这就是法线存在的“源”。

b图3三、推陈出新，还原概念教学的“本质”由此反观教材中“法线”概念的直接引入以及通过翻转纸面OF(见图4)从而实现“三线共面”的教学方式，确实不符合学生认知发展的规律，学生只是被动而机械接受着知识，探究活动失去了应有的意义。

然而初一的学生处于形象思维到抽象思维的过渡时期，贸然将复杂的立体几何引入到课』堂教学中也不能将知识 图4落在学生的最近发展'区。

现行教材中的处理方式，着实也是无奈之 举。

三维模型可以使得复杂的问题简单化、直观化、明了化，教师如能将三维模型引入到课堂 中，就可以攻克教学上的难点。

具体教学流程:活动一：制造认知冲突、破除思维定势(1) 实验活动材料橡皮泥、废弃的圆珠笔芯。

(2) 实验活动流程① 请你根据入射光线，作出它的反射光线。

② 请你用激光笔照射平面镜，观察反射线的实际位置，说说你发现了什么？一61—③请用笔芯模拟“入射光线”和“反射光 线”，用橡皮泥模拟“入射点”并进行固定，旋转 “反射光线”寻找出所有和底平面成45°角的反 射光线（如图5)。

图5在本活动中，由于学生受到错误概念和思 维惯性的影响，仍会用自己“错误”的反射角定 义用于实际作图（如图6)，学生错误的概念认 知得到了彻底的暴露。

教师再引导学生利用激光笔进行上述实验②，并观察入射光线与反射 光线的实际位置，学生就会发现自己的作 图和实际存在着巨大 的差别：反射光线并 不在自己预想的平面之中。

实验①和②的鲜明对比，让学生产生了 对错误认知的疑惑，但此时学生仍然不明白尝 试错误的原因。

利用实验③可以帮助学生寻找 错误的原因，学生在移动笔芯模拟“反射光线” 的过程中，发现了无数条和地面成45°角的“反 射光线”，明白了利用镜面和反射光线夹角来 定义反射角的方法是错误的。

学生通过三个步 骤的实验，逐渐了解到了错误之“本”，为接下 去的法线的引出埋下了铺垫。

活动二:建立空间模型、寻找“法线”踪迹(1)实验活动材料画有模拟“反射光线”和“入射光线”的纸片各3张，承接光线用的白纸1张，废弃的笔芯 若干，橡皮泥1块。

(2)实验活动流程①用激光笔分三次沿着不同方向朝平面镜上的定点0射入光线，用白纸去承接入射光线和反射光线，说说你发现了什么？②用画有模拟“入射光线”和“反射光线”的纸片来模拟上述实验①中的光线，这些平面 有什么特点？一 62 —③ 用橡皮泥和废弃的笔芯来模拟寻找到直线。

④先利用笔芯，随意模拟一条“入射线”；然后试一试你能否用“入射光线”和“法 线”来确定光的反射所在的平面呢？⑤找一找，在三维空间内“入射光线“法线”的夹角与“人射光线”和“平面镜”的夹 角哪个更容易找？实际教学中，学生通过本实验活动①的多 次实验(如图7)，利用归纳法彻底明确了 “入射 光线”、“反射光线”应在同一个平面内，自己之 前的“错误”总结是在已知“平面”的情况下展 开的，所以要寻找反射光线的首要条件不是寻 找“角度”，而是要先寻找到“光线反射”所在的 平面。

此时，教师应该引导学生利用“共性”和 “普遍”的方法来寻找“光线反射”所在的平面。

可是初一的学生三维空间思维能力尚处于萌芽 阶段，没有经过系统的学习，让学生尝试这样的 任务无疑脱离了学生的实际学情。

实验流程② 中的模型搭建使得复杂的立体几何问题趋于简 单，学生可以通过“纸片”模型看到三个平面相 交且相交于一条直线的实际情境：“入射光线” 和“反射光线”的所在平面都经过了这条虚拟 的直线。

但是此时，学生还是不能明确这条虚 拟直线的含义。

本实验流程④则让学生利用废 弃笔芯模拟的“入射光线”和这条抽象出的“直 线”寻找“反射光线”的平面，学生会发现“入射 光线”和这条“直线”有且只能确定一个“平面”(如图8)，即反射光线所在的平面。

这就满足 了先寻找“光线反射”所在的平面的要求。

鉴 于这条虚拟直线的重要性，我们就将这条垂直 于平面镜的直线抽象出来，称作“法线”。

至于 入射角和反射角，学生通过本实验流程⑤自然 可以明白，在空间内利用“法线”和“入射光线”来寻找“入射角”的方法显然更为简单（如图 9)，反射角也亦然。

至此，学生有关“光的反 射”的概念才彻底明晰，“法线”的本质才得以 彻底还原。

在实际教学中，教师关注的往往是概念本 身，有关概念本质的教学内容却摒弃。

学生因图7图8图9此无法理解概念的本质内涵，导致了学习中的 漏洞百出。

通过多元化的教学手段，让学生在 探究过程中完成概念的主动建构，不仅可以有 效地融合三维目标，同时带给学生概念认知上 的有效支撑，实现概念的有效内化。

因此，教师 在教育教学中应该追“本”溯“源”，还原概念教 学的“本质”。

参考文献：[1]郑伟.难点突破：法线的作用及如何引入[DB/OL]./view/c58f4a0dbb68a98271fefa7e.html,2012 -09 -02.[2] 孙丰富，于爱文.关注最近发展区搭建思维脚手架——基于“光的反射”教学片断的赏析[J].中学 物理教学参考.2015(11):17 -20.在科学本质观前提下的一次探究活动—单液电池锌电极表面的黑色物质探究颜成摘要：针对锌铜原电池在锌片表面出现黑色物质的异常现象，提出黑色物质可能为杂质、氢氧化锌、细颗粒锌粉等多种假说；学生最终进行实验分析认定，认为固体是细颗粒锌粉与杂质的混合物。

关键词：锌铜原电池；黑色物质；实验探究；科学本质观一、问题背景科学本质观是人们对科学问题的认识，它 通常是指科学知识的本质和促进科学知识发展 的内在价值观和假设。

科学探究，是学生积极 主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重 要实践活动，它一般包括提出问题、猜想与假 设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结颜成，江苏省溧水高级中学，中学一级教师论、反思与评价等过程[1]。

因此，在科学本质 观前提下进行的科学探究，对学生深刻理解物 质变化的内在规律、培养学生科学严谨的认知 态度具有重要的意义。

在人教版《必修2》教材40页有一个实验2 -4:“将锌片和铜片用导线连接（导线中间接 入一个电流表），平行插入盛有稀硫酸的烧杯 中，观察现象。

”[2]在课堂分组实验时，由于事一63—。