多轮认知结构教学模式在初中物理教学中的应用

邹伟忠

摘 要：本文以苏科版“凸透镜成像的规律”一课为例，阐释了多轮认知结构教学模式在初中物理教学中的应用，即按照“初识新课知识结构→检视原有认知结构→打破原有认知结构→建立新的认知结构→巩固新的认知结构”的教学流程，对凸透镜成像规律的教学进行了设计与探讨，希望能为初中物理的有效教学提供一些有益的启示。

关键词：多轮认知结构教学模式;应用

中图分类号：G633.7          文献标识码：A     文章编号：1992-7711（2020）19-077-2

多轮认知结构教学模式的理论基础是建构主义理论和概念图理念。其基本程序是：初识新课知识结构——检视原有认知结构——打破原有认知结构——建立新的认知结构——巩固新的认知结构。笔者在多年教学实践中发现，一些学生学到凸透镜成像规律就感到困难，对于如何突破这一难点，有效的方法就是要重视多轮认知结构教学模式在教学中的应用。

一、多轮认知结构教学模式在初中物理教学中的应用

依据多轮认知结构教学模式的基本程序，下面笔者以苏科版八年级上册第四章第三节《凸透镜成像的规律》教学为例，谈谈具体的操作建议：

1.初識新课知识结构

《凸透镜成像的规律》是学生学习了《光的折射》和《透镜》之后前两节知识的延伸，是继续学习《照相机与眼球视力的矫正》和《望远镜与显微镜》的重要基础。由于凸透镜成像的规律比较复杂，一直是初中物理教学内容的重点和难点之一，以往的教材多数是先直接让学生把物体放在二倍焦距以外做几次实验，然后看光屏上什么样的像，并分析像距的范围;再把物体放在二倍焦距处、二倍焦距和一倍焦距之间、焦点处，最后把物体放在焦点以内观察看到的像，并分析像距的范围。现在苏科版教材先是通过学生实验得到凸透镜可以成倒立缩小和倒立放大的实像，然后再来分别研究成某种性质的像时物距和像距满足什么条件。所以教材通过现象去分析现象产生的条件更能体现知识的形成过程，更符合学生的认知规律。

2.检视原有认知结构

初二的学生通过前三章的学习已经初步掌握了科学探究的基本要素：提出问题，猜想与假设，设计实验和制订计划，进行实验与收集证据，分析与论证，评估，交流与合作。初二的学生在日常生活中，已经认识到凸透镜可以作为放大镜使用，成一个正立放大的像，但对于凸透镜能成倒立放大的实像和倒立缩小的实像了解不多。如果学生课上发现实验现象与原有的认知结构不同时，就会产生强烈的探究欲望，渴望获得其中的奥妙之所在。

3.打破原有认知结构

为了打破原有认知结构，本课可以组织学生自己完成下面三个实验：

（1）透过透镜观察近处课本上的字。

（2）伸直手臂，透过凸透镜看窗外建筑。

（3）把凸透镜正对窗外建筑，后面放一张白纸，适当调节白纸到凸透镜的距离，从凸透镜一侧观察白纸，也能看到建筑的像。大家做一做。

实验（1）初二学生原有认知结构中已经知道凸透镜可以作为放大镜使用。实验（2）学生看到倒立缩小的像，实验（3）学生在纸上看到了倒立缩小的像。关于凸透镜成倒立缩小的实像，学生了解不多。通过以上活动学生原有认知结构中的不足的已暴露：凸透镜既能成正立放大的像，也能成倒立缩小的像。据此引导学生思考：同一个凸透镜，为什么有时成放大的像，有时成缩小的像？这可能与什么因素有关？学生在体验的基础上，提出猜想和假设。

4.建立新的认知结构

（1）实验探究凸透镜成像，建立感性认识

在完成猜想的基础上，请学生完成以下实验与记录：

当物距小于焦距时，移动光屏，在光屏上能看到像吗？此时通过凸透镜观察物体，你能看到像吗？看到了物体怎样的像？将光屏置于看到的像的位置，你能直接在光屏上看到像吗？

上面的实验结束后，每组学生均会获得相关信息，得到一些感性认识，但这些认识是散乱的、不完整的。此时教师可引导学生对成像情形进行比较、梳理，使结论条理化，为下一步教学奠定基础。

（2）分析透镜成像，完善感性认识

在学生再次试验获得充分感性认识的基础上，教师再次提出问题：物体成像有多种情形，看似复杂，有没有规律可循呢？请同学们从记录的信息中寻找成像的规律，完成下表。

5.巩固新的认知结构

新的认知结构建立起来后，需要及时巩固。本课可以通过以下三种方式进行巩固。

①利用多媒体模拟演示进行巩固。可以利用动画来演示凸透镜成像的情况（播放动画，重复成像的规律），同时一起分析解释开始上课时的三个实验现象。多媒体动画的使用旨在带给学生直观的、系统的关于凸透镜成像像随物距变化的规律特点。

②课堂学习过程反思巩固。教师可以提出以下问题：（1）实验前，关于像的性质，你有哪些猜想？提出猜想的依据是什么？（2）在实验过程中，你们做的最成功的地方在哪里？哪些地方做的不够好，原因是什么？（3）你认为采用什么方法可以较好地描述和记忆凸透镜成像规律？

③课后体验巩固。课后，老师可以请同学利用装水的玻璃杯来观察玻璃杯后的不同物体，看看都有哪些发现，又产生了哪些疑问？

学生的课后体验，让学生进一步体会凸透镜成像的规律，这样学生会对凸透镜成像规律有更清晰的认识，同时又能给学生提供很大的探究空间，学生还能通过观察到所成像的不同，引发思考和再次探究的欲望。

二、多轮认知结构教学模式对物理教学的启示

1.应凸显重要规律的教学

应用多轮认知结构教学模式进行教学，促进重要规律的自主建构应成为课堂教学的重要目标，因此，要求教师在开始规律教学之前，认真研读课程标准和教材，分析并罗列出所学规律中包含的基本要素，以及材料之间存在的内在联系、课程标准对规律的教学要求等，使教师对所教规律的教学内容清晰，同时在制定教学目标的过程中，教师需要思考所学规律与学生原有知识的联系，对所学规律进行细化，根据目标精选恰当的教学内容，这些内容可以是文本、图片、演示，也可以是探究活动，目的都是为了学生对新规律的深层理解。

2.应重视学生的有意义学习

在多元认知结构教学模式的实施流程中，教师应重视学生原有认知结构，再用适当的情境打破学生原有的认知结构，使学生产生强烈的探究欲望，从而积极、主动地进行意义建构，并从中掌握学习方法，促进学生的有意义学习。

3应重视认知结构的巩固

新的认知结构建立起来以后，教师可以充分利用信息技术来进行巩固，可以通过变式训练来进行巩固或在新的情境中运用新建立的认知结构来解决新问题进行巩固。

总之，在多轮认知结构教学模式的实施流程中，应重视学生相关的原有认知结构，再用合理的方法打破学生原有的认知结构，使学生产生不满足感，从而积极、主动地进行意义建构，让其巩固新的认知结构，从而高效而有针对性地学习新知识。

[参考文献]

[1]陶本友.探讨凸透镜成像的教学[J].中学物理教学参考，2012（05）.

[2]苏科版初中物理教材编写组.8年级上册物理教师教学用书[M].江苏科学技术出版社，2018.

注：本文系江苏省教育科学“十三五”规划课题《基于物理核心素养的课堂教学“单元设计”》（批准号Rc/2016/07）研究成果

（作者单位：无锡市后宅中学，江苏 无锡214145）