基于核心素養(yǎng)的初中物理教學(xué)策略探討
——以“光的反射”為例

王 莉

(江蘇省錫山高級中學(xué)實驗學(xué)校,江蘇 無錫 214100)

1 引言

物理學(xué)科核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受初中物理教育的過程中，逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格、價值觀念和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)而內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特征的品質(zhì)。物理學(xué)科核心素養(yǎng)包含以下四個方面：“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任” 。[1]核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)如何在初中物理的課堂教學(xué)中得到落實？這是一線教師最關(guān)心的問題，筆者以蘇科版初中物理八年級上冊“光的反射”一課為例，結(jié)合初中物理課堂教學(xué)的實踐與思考，闡述基于核心素養(yǎng)的教學(xué)策略。

2 以終為始，制定素養(yǎng)目標(biāo)

美國管理學(xué)大師史蒂芬.R.柯維(Stephen R. Covey)在《高效能人士的七個習(xí)慣》一書中提到：“一開始就在頭腦中想好結(jié)果和目標(biāo)，這意味著你對自己的目的有清晰的了解，這意味著你知道要去哪里,從而能夠更好地知道你現(xiàn)在的位置以及如何走才能保證你一直朝著正確的方向前進(jìn)。”以終為始的逆向設(shè)計強調(diào)從預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果開始，逆向思考整個教學(xué)設(shè)計的過程，首先要闡明學(xué)習(xí)的預(yù)期結(jié)果，學(xué)生在教學(xué)活動中應(yīng)該真正理解和深入思考的是什么，即學(xué)生應(yīng)該知道什么、理解什么、能夠做什么。[2]精準(zhǔn)的教學(xué)目標(biāo)是教師設(shè)計課堂教學(xué)活動的起點，在實際教學(xué)中起著提綱挈領(lǐng)的作用。

2.1 課標(biāo)要求

在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》中，“光的反射”屬于一級主題“運動和相互作用”下的二級主題“聲和光”部分,對學(xué)生的認(rèn)知性目標(biāo)要求為“了解”。課標(biāo)要求：學(xué)生經(jīng)歷光的反射規(guī)律的探究過程，會描述光的反射現(xiàn)象，初步理解光的反射規(guī)律。光的反射規(guī)律是光學(xué)中的重要定律，是理解平面鏡成像原理的基礎(chǔ)，探究光的反射規(guī)律實驗是初中物理光學(xué)部分的重要實驗之一，具體實驗要求為:“通過實驗，探究并了解光的反射定律”。[1]

2.2 教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)課標(biāo)的要求，將教學(xué)目標(biāo)統(tǒng)一在核心素養(yǎng)的大框架下，制定了“光的反射”的教學(xué)目標(biāo)(表1)。

表1

3 創(chuàng)設(shè)真實情景，形成物理觀念

物理觀念是對物理現(xiàn)象的基本認(rèn)識，是學(xué)習(xí)物理概念與規(guī)律后形成的具有穩(wěn)定心理特征的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。[3]在真實的問題解決過程中豐富情感體驗，逐步形成物理觀念，創(chuàng)設(shè)真實的情景進(jìn)行教學(xué)，在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)中起著關(guān)鍵作用。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念之前已經(jīng)具備了一定的生活經(jīng)驗，學(xué)生對于光的反射現(xiàn)象并不陌生，在蘇科版初中物理教材 “3.1光的色彩 顏色”一課中，學(xué)生就已經(jīng)知道人能夠看到本身不發(fā)光的物體與光的反射有關(guān)，對光的反射有一定的了解，關(guān)鍵在于呈現(xiàn)出光的反射路徑，利用自制教具半球型煙室，能讓各個方位的學(xué)生從空間立體的角度觀察光的反射現(xiàn)象，從而得出光的反射定義。

任務(wù)1：知道光的反射概念

演示：學(xué)生先是觀察到光在煙室內(nèi)沿直線傳播，隨后教師改變光的傳播方向，使光照射在平面鏡上，發(fā)現(xiàn)光的傳播路徑發(fā)生了改變(圖1)。

圖1

教師利用半球型透明煙室顯示光路，學(xué)生觀察現(xiàn)象并做出總結(jié)，知道光照射在物體表面上時，有一部分光會被物體表面反射回來，這就是光的反射。由教師講授概念改進(jìn)為學(xué)生的直觀感受，真實的情景可以幫助學(xué)生理解抽象的物理概念，推動課堂教學(xué)的開展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4 模型建構(gòu)，發(fā)展科學(xué)思維

學(xué)生關(guān)鍵能力發(fā)展的核心是培養(yǎng)創(chuàng)新思維，物理教學(xué)的關(guān)鍵任務(wù)是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、落實學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，問題驅(qū)動是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的主要策略。[3]在突破思維困境時，引導(dǎo)學(xué)生利用模型建構(gòu)的方法解決問題，提升學(xué)生模型建構(gòu)的能力。

任務(wù)2：認(rèn)識光的反射

學(xué)生實驗：改變?nèi)肷涔庹丈涞狡矫骁R上的角度，觀察光斑位置的變化。嘗試?yán)弥窈灪团菽芰蠅K模擬光路，用紅色竹簽?zāi)M垂直入射時的光路，用綠色竹簽?zāi)M斜射時的入射光線和反射光線，并以問題鏈為思維載體，引導(dǎo)學(xué)生合理猜想。

問題鏈：在什么情況下入射光與反射光重合？當(dāng)入射光與反射光重合時，入射光從該位置偏轉(zhuǎn)一定角度，反射光的方向怎樣變化？插竹簽代表什么含義？入射光線、反射光線和法線存在什么樣的位置關(guān)系？

利用竹簽和泡沫塑料塊進(jìn)行實物模擬，并讓學(xué)生闡述這樣插竹簽的含義。讓學(xué)生嘗試描述兩條光線的位置關(guān)系，在描述過程中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：如果以入射光與反射光重合的位置即紅色竹簽作為參照，更能清晰、準(zhǔn)確、科學(xué)地描述入射光和反射光的位置關(guān)系，由此引出法線的概念(圖2)。通過觀察光的反射路徑，知道法線并不是真實存在的，因此用虛線表示。

圖2

5 創(chuàng)新實驗，經(jīng)歷科學(xué)探究

物理學(xué)科最大的特色就是科學(xué)探究，學(xué)生以“知識發(fā)現(xiàn)者”的身份參與物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，帶著問題經(jīng)歷科學(xué)探究過程，通過不同方式的學(xué)習(xí)，最終解決問題。通過多次實驗探究式的學(xué)習(xí)，在“問題、證據(jù)、解釋、交流”的探究環(huán)節(jié)中，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)探究的一般方法。只有重視學(xué)生團(tuán)隊的合作交流，重視科學(xué)探究過程的經(jīng)歷與體驗,才能體會科學(xué)探究的艱辛，保持科學(xué)探究的熱情。

任務(wù)3：探究光的反射規(guī)律

學(xué)生小組合作、交流，思考以下問題，教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案，并完成探究。

問題鏈：我們需要證明什么？要測量什么？實驗裝置的關(guān)鍵是什么？

學(xué)生可能會回答：需要證明反射角與入射角大小的關(guān)系，需要證明反射光線、入射光線、法線是否在同一平面內(nèi)，需要測量反射角和入射角的大小，實驗裝置的關(guān)鍵是要能夠顯示光路，看到入射光線和反射光線，還要能方便地改變并測量入射角和反射角的大小，需要一個量角器測量入射角和反射角的大小。

圖3

學(xué)生利用自制學(xué)具，自主探究光的反射規(guī)律。如圖3和圖4所示，該學(xué)具是一個用餐盒自制的小型煙室，內(nèi)部有一個可向前、向后翻折的紙板，外部用一個強磁體控制。若入射光線的入射點為半圓形紙板的圓心，那么半圓形紙板即為量角器。教師利用自制教具半球型煙室，演示旋轉(zhuǎn)煙室時，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)在某一方向上只能觀察到一條光線，從而證明三線共面，該教具還可用于演示光路可逆(圖5)。

圖4

圖5

任務(wù)4：探究鏡面反射、漫反射的特點

教師演示：分別使用強光手電筒和三束平行光照射放置在煙室內(nèi)的一塊平面鏡及一塊碎鏡上。學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，歸納總結(jié)兩種反射的異同。

平行光線入射到平面鏡上，可觀察到反射光線的平行關(guān)系(圖6、7)。將鏡子打碎，這樣就獲得了一個“粗糙”的反射面，平行光線入射到碎鏡上，可見反射光線向各個方向射出(圖8、9)。該裝置能讓學(xué)生更好地體會到光的反射是存在一個空間立體的環(huán)境中，學(xué)生可以根據(jù)觀察到的現(xiàn)象總結(jié)鏡面反射和漫反射的特點，而且知道借助漫反射，我們才能在各個方向都看見不發(fā)光的物體。

圖6

圖7

圖8

圖9

6 實踐應(yīng)用，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

在落實學(xué)科核心素養(yǎng)的同時，需要注意讓學(xué)生在不同的情景中運用學(xué)到的概念、規(guī)律、觀點來解釋物理現(xiàn)象，解決實際問題。通過相關(guān)問題的解決，提高認(rèn)知水平，從而產(chǎn)生新的學(xué)習(xí)動力。

任務(wù)5：學(xué)習(xí)評價

學(xué)生體驗：如圖10所示，在暗室里，將一小平面鏡放在白紙上，用強光手電筒垂直照射鏡面。從側(cè)面看，鏡面和白紙哪個顯得更亮？。

圖10

學(xué)生制作：指導(dǎo)學(xué)生參考如圖11所示的制作方法，利用兩塊平面鏡自制一個簡易的潛望鏡。

圖11

學(xué)生調(diào)查：光的反射可能會造成光污染，請調(diào)查學(xué)校或家庭所在社區(qū)的光污染情況，并撰寫調(diào)查報告。

蘇科版初中物理教材中有一個“WWW”欄目，對學(xué)生的評價也可以從這三個方面展開。WHAT？本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了什么？我們學(xué)習(xí)了光的反射，學(xué)生體驗后能夠利用基本概念解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象。WHY？我們?yōu)槭裁磳W(xué)習(xí)光的反射？通過學(xué)生制作簡易的潛望鏡，提高了學(xué)生的動手能力，了解光的反射在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，科學(xué)的發(fā)展可以更好地服務(wù)于生活；HOW？學(xué)習(xí)了光的反射后怎樣做？學(xué)生調(diào)查學(xué)校或家庭所在社區(qū)的光污染情況，樹立保護(hù)環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展的意識。

7 結(jié)語

落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)應(yīng)該被視為一個整體，雖然核心素養(yǎng)所包含的四個方面的地位和作用不盡相同，但彼此之間相互聯(lián)系，無法割裂開來。在物理觀念的學(xué)習(xí)中會涉及科學(xué)思維的滲透，會有科學(xué)探究的應(yīng)用，也離不開科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)，當(dāng)然最終的指向是提升學(xué)生解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和人文精神。筆者在 “光的反射”教學(xué)中運用基于核心素養(yǎng)的五個策略，創(chuàng)設(shè)真實的實驗情景，建立光的反射概念，探究光的反射規(guī)律,最后用物理理論指導(dǎo)實踐，解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象，讓學(xué)生在體驗及實驗中領(lǐng)悟規(guī)律、感受成功，體現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。