關(guān)注情境體驗 提升常態(tài)化教學(xué)境界
——“光的色彩 顏色”一課教學(xué)設(shè)計與實施評析

張月蘭 申 潔

(1. 蘇州工業(yè)園區(qū)星海實驗中學(xué)，江蘇 蘇州 215000； 2. 蘇州振華中學(xué)，江蘇 蘇州 215000)

提升常態(tài)化教學(xué)境界,體現(xiàn)在教學(xué)應(yīng)基于學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn),聚焦核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力培養(yǎng),使學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)而內(nèi)化形成學(xué)科特征素養(yǎng)與品質(zhì),以促進(jìn)其全面發(fā)展．筆者經(jīng)歷半年多時間,對常態(tài)教學(xué)的優(yōu)化及其境界提升有所實踐和感悟,在精心,靜心,用心的狀態(tài)下努力促成了一節(jié)好課——“光的色彩顏色”,并獲得了2018年江蘇省初中物理優(yōu)課評比一等獎．本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計與實施,重點關(guān)注學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)提升,凸現(xiàn)學(xué)科內(nèi)涵與特征;關(guān)注學(xué)生學(xué)科知識學(xué)習(xí)的進(jìn)階,呈現(xiàn)課堂教學(xué)的生動與多彩;積極拓展實驗教學(xué)資源及條件,充分預(yù)設(shè)與動態(tài)生成相融合;立足于實驗優(yōu)化與創(chuàng)新,增強實驗的可視化效果;豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維和探究能力的不斷提升．

1 創(chuàng)設(shè)問題情境,促進(jìn)概念的科學(xué)建構(gòu)與形成

通過情境觀察和現(xiàn)實生活舉例,認(rèn)識并會判斷光源是本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)．幫助學(xué)生建構(gòu)光源的概念,是本節(jié)課教學(xué)設(shè)計需關(guān)注的重點．

初設(shè)計:使用暗盒通過攝像頭同步投影畫面的方式,呈現(xiàn)漆黑與明亮兩種不同情境,引導(dǎo)學(xué)生體驗“無光入眼便是黑”,也嘗試用視頻的方式進(jìn)行引入,但畫面帶來的真實性和體驗感不夠．

終設(shè)計:利用現(xiàn)場聲控彩燈發(fā)光和視頻呈現(xiàn)不同的發(fā)光體,學(xué)生置身其中的體驗感大大增強,通過師生互動尋找物體之間的共同點與不同點,知道本身發(fā)光的物體稱之為光源,進(jìn)而認(rèn)識人造光源、天然光源和白光、色光．

評析:課堂創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活、且能引起學(xué)生認(rèn)知沖突的問題情境,有利于引導(dǎo)學(xué)生在情境中生疑、質(zhì)疑、解疑．營造師生互動、平等交流的氛圍,通過分析概括事物本質(zhì)特征,能夠促進(jìn)學(xué)生在體驗過程中建構(gòu)光源的概念．這個過程讓學(xué)生經(jīng)歷從物理現(xiàn)象獲得物理感覺,進(jìn)而形成物理知覺,是課堂教學(xué)前期引入,學(xué)生收獲學(xué)習(xí)最初體驗的開篇．從教學(xué)實施過程中看出,學(xué)生沉浸于五光十色的情境中,興趣盎然地觀看視頻,能很快找到這些物體之間的共同點與不同點;在建立光源概念后,通過對不同狀況彩燈的觀察,進(jìn)一步辨析光源,啟發(fā)學(xué)生分析能看到不工作的彩燈是因為彩燈反射的光進(jìn)入了人眼．教師創(chuàng)設(shè)“知識→問題→情境”的教學(xué)流程,學(xué)生經(jīng)歷“情境→問題→知識”的學(xué)習(xí)進(jìn)程,在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的同時,深化了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗與概念建構(gòu)的思考過程,促進(jìn)了學(xué)生概括與分析能力的提升．

2 優(yōu)化實驗效果,關(guān)注學(xué)習(xí)進(jìn)階與科學(xué)探究能力培養(yǎng)

通過實驗探究,知道白光是由多種色光組成是本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)．進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)探究能力和思維能力,是本節(jié)課教學(xué)設(shè)計需關(guān)注的重點與難點所在．

設(shè)計的切入點:從物理學(xué)史、教材結(jié)構(gòu)等方面看,光的色散與合成實驗先后完成,是知識形成不可或缺的過程．學(xué)生通過自主探究光的色散實驗,完成第一次學(xué)習(xí)進(jìn)階——白光可以分解成多種色光．教師通過演示實驗,利用水霧呈現(xiàn)光發(fā)生色散時的光路,完成第二次學(xué)習(xí)進(jìn)階——白光及色光傳播的路徑,顯示色散現(xiàn)象確實是白光通過三棱鏡時發(fā)生的．教師進(jìn)一步通過演示實驗,利用兩個三棱鏡的恰當(dāng)組合,將分解后的多種色光復(fù)合成白光,完成第三次學(xué)習(xí)進(jìn)階——證實白光是由多種色光組成的．

設(shè)計的著眼點:實驗的可視化效果是反映學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階梯度的決定性因素,在反復(fù)進(jìn)行實驗器材的調(diào)整以及調(diào)試中發(fā)現(xiàn):選擇合適的光源能確保白光的純正度,選取大號、玻璃材質(zhì)的三棱鏡能確保分解出來的色光鮮亮,三棱鏡、光源、光屏的位置設(shè)置恰當(dāng),能保證分解的色光有明顯的色彩變化,并能合成理想的白光．特別是通過實驗過程中水霧的噴射,能清晰呈現(xiàn)色散、合成過程中光的色彩變化,

使學(xué)生看見白光及色光的路徑(如圖1),認(rèn)識到色散與合成發(fā)生的空間位置,有利于學(xué)生建立光的色散的立體感,深入認(rèn)識并分析現(xiàn)象與問題本質(zhì)所在,實現(xiàn)教學(xué)重、難點的突破．在實驗優(yōu)化的過程中,嘗試了多種霧化方式,發(fā)現(xiàn)煙霧機噴出煙霧分布均勻且持久,實驗效果更理想,水霧機噴出的水霧無色、無味,更為環(huán)保．

圖1 光的色散與和合成路徑

評析:在白光可以分解成多種色光的教學(xué)實施過程中,教師先利用白光照射滴有牛奶的水產(chǎn)生黃光,引發(fā)學(xué)生猜想色光的存在,然后學(xué)生借助手電筒、三棱鏡、光屏進(jìn)行光的色散實驗的初步體驗．教師利用大號三棱鏡演示光的色散實驗,學(xué)生被色彩鮮亮的光譜所吸引,此時教師用屏遮擋白光來幫助判斷色光是否來自于白光,又通過水霧的效果使色散的路徑清晰可見,在學(xué)生驚嘆聲迭起的同時,實驗結(jié)論自然很容易得出．教師不斷優(yōu)化實驗的可視化效果,實現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的深度體驗,產(chǎn)生了生生互動、師生互動、生本互動的課堂效應(yīng),有效關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)階和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的過程,升華了課堂教學(xué)的智慧．

3 豐富實驗呈現(xiàn)方式,拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)與認(rèn)知視野

通過學(xué)生活動體驗,認(rèn)識光的三原色及不同色光的混合是本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)．讓學(xué)生認(rèn)識世界的多彩與美麗,也是本節(jié)課教學(xué)設(shè)計需關(guān)注的重點．

光的色散和色光的混合實驗都是利用“霧化路徑”來增強實驗的可視化效果,引導(dǎo)學(xué)生在可視化光路中進(jìn)行深度分析．不同的是,利用水霧呈現(xiàn)光的色散與合成,是為了清晰地顯示色散與合成過程中光的色彩變化及其形成．而利用煙霧顯示色光的混合情況,是在豐富和增強學(xué)生對光的混合認(rèn)識的感官體驗的同時,拓寬并完善對色光混合在立體空間中客觀存在的認(rèn)知．

設(shè)計環(huán)節(jié)1:利用強光手電通過有色玻璃紙產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)3種色光,將3種色光進(jìn)行混合得到其他色光,顯示色光混合形成的光斑．

設(shè)計環(huán)節(jié)2:在此基礎(chǔ)上,利用煙霧實現(xiàn)不同色光混合路徑可視的效果,以說明色光混合的過程不是局限于光斑的合成．

設(shè)計環(huán)節(jié)3:在進(jìn)行實驗優(yōu)化的過程中發(fā)現(xiàn),用煙霧機噴灑出的煙霧可以充滿整個教室,色光混合于教室空間的路徑清晰可見(如圖2),適當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度,每個學(xué)生都能從不同方向觀察到現(xiàn)象,且混合光的路徑顏色鮮亮,范圍廣．由于煙霧彌漫于教室有一定的污染性,于是改用水霧機噴灑水霧,但水霧在空間滯留的時間較短,實驗效果不理想．

圖2 色光混合路徑

設(shè)計環(huán)節(jié)4:將煙霧充在透明塑料筒或塑料盒中,實驗效果好且環(huán)保．反復(fù)嘗試和優(yōu)化改進(jìn)后,選用了透明度較好、輕巧、易操作的圓筒塑料薄膜,用熱熔器加工成一個長度約為2 m,直徑大約50 cm的平底長“塑料筒”,在其中充入一定濃度的煙霧．實驗觀察發(fā)現(xiàn),離塑料筒縱向約小于20°的范圍,觀察效果可達(dá)到最佳,如充入不易附著、顆粒更小的煙霧,實驗效果更為理想,最終實現(xiàn)了特定空間中的光路混合可視．

評析:從教學(xué)實施過程看,學(xué)生能夠自主完成色光混合的實驗,但僅限于觀察色光混合形成的光斑．而當(dāng)教師演示長“塑料筒”空間中色光混合的實驗時,學(xué)生被長“塑料筒”中呈現(xiàn)多彩的混合光路深深吸引了,生動的教學(xué)情境給現(xiàn)場聽課的老師和評委專家也留下了深刻的印象．讓學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)的狀態(tài),有必要對教學(xué)實驗資源進(jìn)行獨到的選擇,對實驗呈現(xiàn)方式進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新．生命成長是伴隨生命個體經(jīng)歷學(xué)習(xí)的過程,作為教師,提供更豐富、更多元、更美好的學(xué)習(xí)場景,拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)與認(rèn)知視野,體現(xiàn)提升核心素養(yǎng)的教學(xué)意境,是常態(tài)教學(xué)成為學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得生命體驗的必然．

4 開拓實驗資源渠道,關(guān)注學(xué)生求真求實科學(xué)態(tài)度與精神的培養(yǎng)

通過實驗探究,知道看到物體的顏色是由其反射的色光決定的,這是本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo),也是教學(xué)需要突破的難點．鑒于教學(xué)目標(biāo)達(dá)成,教學(xué)環(huán)境因素限制,如何實現(xiàn)與這部分學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的學(xué)生實驗具有更精彩的效果,開拓實驗資源以增強實驗可視化效果是教學(xué)設(shè)計需要特別關(guān)注的．

設(shè)計1.0版本:用牙膏盒制作暗盒,將牙膏盒內(nèi)涂成黑色,插入三色鸚鵡小圖片,分別打開紅、綠、藍(lán)三色光進(jìn)行照射,發(fā)現(xiàn)觀察到的顏色效果不佳,特別是藍(lán)光和綠光分別照射下的藍(lán)色區(qū)域和綠色區(qū)域,顏色區(qū)分度不明顯．

設(shè)計2.0版本:受夜間進(jìn)行實驗可以排除自然光對實驗影響的啟發(fā),多次實驗分析總結(jié)后發(fā)現(xiàn),光源和色卡顏色匹配、光照強度調(diào)節(jié)是影響觀察的重要因素．色卡顏料的優(yōu)化是關(guān)鍵,選用色粉顏料涂色,其顆粒物質(zhì)可使畫面相對粗糙,不容易形成反光且吸收光的能力較強．對色卡材料的改進(jìn)有利于提升實驗效果,先后嘗試過打印紙、宣紙、磨砂紙等,最終確定選用黑色投影幕布,可減少區(qū)域反光的影響．用上述材料設(shè)計半開放的暗盒,基本實現(xiàn)了觀察不同色光照射下物體顏色變化的可視性效果．

設(shè)計3.0版本:輔助材料的精選確保了觀察的色覺效果,色卡底座選用黑色海綿,筒內(nèi)裝有黑色卡紙,大大增強了對余光的吸收．

考慮到不同環(huán)

境明亮程度的差異,設(shè)計并制作成伸縮筒暗盒(如圖3),并匹配光照強度合適的三色光源,實現(xiàn)了更為理想的觀察物體顏色的效果．

圖3 暗盒改進(jìn)的實驗裝置

評析:人眼對光的感受程度不同,即不同的觀察者色覺不一樣．借助伸縮筒暗盒進(jìn)行觀察和探究,學(xué)生能順利得出 “看到物體的顏色是由其反射的色光決定的”結(jié)論．“素材源于生活,物理就在身邊”,教師千方百計開拓實驗資源渠道、精心設(shè)計與制作實驗器材,方能帶給學(xué)生更深、更真的體驗,引領(lǐng)學(xué)生從現(xiàn)象中感悟和思考,培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度和精神．

常態(tài)教學(xué)是因人、因時、因地而異的,發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng),基于多角度、多維度的學(xué)習(xí)體驗是必須的．對這節(jié)課的策劃與設(shè)計,準(zhǔn)備與實施,凝煉了教師對優(yōu)化教學(xué)設(shè)計與實驗創(chuàng)新的深度思考,是對學(xué)生核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力培養(yǎng)的積極探索,是“以人為本”及“教學(xué)相長”啟蒙性教育價值的彰顯,也是教師對專業(yè)素養(yǎng)與常態(tài)教學(xué)境界提升的不懈追求．