基于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的物理規(guī)律教學(xué)探索

范傳東

摘 要：本文探索基于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)的物理規(guī)律課教學(xué)，以粵滬版初中物理八年級“探究光的反射規(guī)律”教學(xué)為例，通過學(xué)生對“法線”的自我發(fā)現(xiàn)和自主建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成，通過探究光的反射規(guī)律中三線空間位置關(guān)系，讓學(xué)生經(jīng)歷光的反射空間模型構(gòu)建和審辨過程，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力.

關(guān)鍵詞：物理規(guī)律，核心素養(yǎng)，自主建構(gòu)，物理模型

文章編號：1008-4134（2020）08-0043 ? ?中圖分類號：G633.7 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

中學(xué)物理是以基本概念和基本規(guī)律為主干而構(gòu)成的一個(gè)完整體系，其中基本概念是基石，基本規(guī)律是核心，基本方法是紐帶.物理規(guī)律是物理知識教學(xué)的核心內(nèi)容，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體.

下面以粵滬版初中物理八年級“探究光的反射規(guī)律”教學(xué)為例，談?wù)勗谖锢硪?guī)律教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的做法.

1 創(chuàng)設(shè)需求，自主發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成

愛因斯坦《物理學(xué)的進(jìn)化》指出“在建立一個(gè)物理學(xué)理論時(shí)，基本觀念起到了最主要的作用，物理書上充滿了復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式，但是所有的物理理論都起源于思想和觀念，而不是公式.” 物理觀念與物理知識有密切聯(lián)系，相互作用、相互影響，物理觀念的形成，要以物理知識學(xué)習(xí)和內(nèi)化為前提，同時(shí)又超越知識，知識往往容易遺忘，但相應(yīng)的物理觀念卻往往長存于學(xué)生的頭腦中.

在“探究光的反射規(guī)律”教學(xué)中，法線是其中一個(gè)重要的概念，它反映入射光線與反射光線空間的對稱關(guān)系，如何引入”法線”，讓學(xué)生明白引入“法線”的意義，是對光的反射具有空間對稱這一重要物理觀念形成的關(guān)鍵.

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師往往對“法線”教學(xué)重視不足，通常教學(xué)是列舉生活實(shí)例，引出光的反射現(xiàn)象，然后介紹入射光線、反射光線、法線、入射角以及反射角等五個(gè)概念，這樣的教學(xué)直接、效率也高，但這種告知方式的教學(xué)，顯得生硬.教學(xué)之余，教師有困惑，學(xué)生真的明白法線的內(nèi)涵嗎？學(xué)生也對“法線”知其然，不知所以然.如何創(chuàng)設(shè)需求，促進(jìn)學(xué)生對“法線”的自我發(fā)現(xiàn)，自主建構(gòu)？為此，我們采取如下教學(xué).

1.1 教師演示，感知光的反射現(xiàn)象

教師利用激光筆、平面鏡在黑板上演示光的反射，學(xué)生觀察演示，教師介紹光的反射含義，介紹入射光線、反射光線和鏡面.

1.2 學(xué)生體驗(yàn)，定性了解光的反射

如圖1所示，學(xué)生根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察光的反射現(xiàn)象，教師引導(dǎo)學(xué)生，改變?nèi)肷涔饩€與鏡面的夾角，再觀察反射光線的變化，目的是讓學(xué)生定性了解反射光線與鏡面的夾角會(huì)隨著入射光線與鏡面夾角的變化而變化.

1.3 光路作圖，創(chuàng)設(shè)需求，自主發(fā)現(xiàn)“法線”

根據(jù)剛才實(shí)驗(yàn)，教師請同學(xué)們用帶箭頭的實(shí)線表示入射光線和反射光線，在白紙上畫出光路圖，如圖2所示.教師引導(dǎo)學(xué)生，同一入射點(diǎn)，改變?nèi)肷涔饩€方向，在白紙上再畫兩組光路圖，引導(dǎo)學(xué)生觀察三組入射光線和反射光線位置特點(diǎn)，學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)入射光線和反射光線可能有對稱特點(diǎn)，教師引導(dǎo)學(xué)生在剛才實(shí)驗(yàn)白紙上畫出過入射點(diǎn)，垂直鏡面的軸線，并將白紙沿著軸線對折，學(xué)生發(fā)現(xiàn)入射光線和反射光線位置重合，驗(yàn)證了反射光線與入射光線對稱特點(diǎn).為了清晰反映這種對稱關(guān)系，我們把過入射點(diǎn)，垂直鏡面的軸線稱為法線.進(jìn)而介紹入射角、反射角概念，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究反射角與入射角相等關(guān)系.

到目前為止，學(xué)生在平面上認(rèn)識法線，實(shí)際上，法線也是一個(gè)空間概念，學(xué)生對法線的認(rèn)識，需要一個(gè)由淺入深的過程，對此，在下一步探究三線空間位置關(guān)系時(shí)，將進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生深化對法線概念的認(rèn)識.

2 模型構(gòu)建，探究三線空間關(guān)系，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維

通過前面光的反射探究，學(xué)生們知道入射光線、反射光線、法線、入射角以及反射角等概念，了解到反射光線與入射光線關(guān)于法線的對稱特點(diǎn)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究反射光線、入射光線和法線的空間位置關(guān)系？傳統(tǒng)教學(xué)中，教師常常先展示如圖3所示實(shí)驗(yàn)裝置，然后進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究三線位置關(guān)系.這種教學(xué)簡單、直接，缺少問題情境的創(chuàng)設(shè)，知識學(xué)習(xí)缺乏必要的邏輯銜接，學(xué)生主動(dòng)探究熱情不足.

建構(gòu)主義理論認(rèn)為：學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個(gè)積極主動(dòng)的建構(gòu)過程，教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)置適當(dāng)問題情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生探究的熱情.為此，我們進(jìn)行了如下的教學(xué)改進(jìn).

2.1 化虛為實(shí)，嘗試光的反射模型建構(gòu)

在前面學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，請學(xué)生用三條長竹簽條分別代表入射光線、反射光線和法線，用泡沫薄板代替平面鏡，模擬光的反射，如圖4所示.

2.2 交流展示，提出三線空間位置關(guān)系問題

教師展示學(xué)生模擬光的反射模型，請學(xué)生觀察、比較不同組同學(xué)構(gòu)建模型的異同.教師注意引導(dǎo)學(xué)生比較法線的方向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識法線是通過入射點(diǎn)，垂直于鏡面的一條空間直線.實(shí)驗(yàn)中，多數(shù)學(xué)生注意到反射角和入射角相等關(guān)系，而不少學(xué)生也發(fā)現(xiàn)，有的組同學(xué)三線在同一平面，但有的組同學(xué)三線不在同一平面上.反射光線、入射光線、法線在空間上究竟有怎樣的位置關(guān)系呢？學(xué)生帶著疑問，進(jìn)入下一步的探究環(huán)節(jié).

2.3 自制實(shí)驗(yàn)教具，探索三線空間位置關(guān)系

為了讓學(xué)生直觀觀察反射光線、入射光線和法線三線的空間位置關(guān)系，教師自制如圖5所示光的反射實(shí)驗(yàn)立體演示教具，引導(dǎo)學(xué)生觀察.根據(jù)觀察情況，學(xué)生不難猜想到，反射光線、入射光線和法線在空間上有共面關(guān)系.再利用圖3實(shí)驗(yàn)裝置，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探究，得出三線空間位置關(guān)系.

2.4 矯正模型，深化對三線空間位置關(guān)系認(rèn)識

請學(xué)生重新觀察剛才小組構(gòu)建的光的反射模型，對錯(cuò)誤之處進(jìn)行矯正，進(jìn)一步深化對反射光線、入射光線和法線三線空間位置關(guān)系的認(rèn)識.

3 結(jié)束語

本文以粵滬版初中物理八年級“探究光的反射規(guī)律”教學(xué)為例，探索基于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)的物理規(guī)律教學(xué)，在“法線”的教學(xué)環(huán)節(jié)中，尊重學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗(yàn)，突出學(xué)生對“法線”的自我發(fā)現(xiàn)和自主建構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生對“法線”知識的理解和內(nèi)化，促進(jìn)學(xué)生正確物理觀念的形成.在探究光的反射中三線空間位置關(guān)系時(shí)，教師讓學(xué)生經(jīng)歷光的反射空間模型構(gòu)建和審辨過程，創(chuàng)新探究環(huán)節(jié)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力和建模能力，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力.

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（收稿日期：2020-02-20）