基于問題鏈的初中物理單元復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)

馬愷晨

［摘 要］文章對現(xiàn)行義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)和“光現(xiàn)象”單元內(nèi)容進(jìn)行了分析整理，設(shè)計(jì)了本單元的復(fù)習(xí)教學(xué)流程圖，將問題鏈與活動學(xué)習(xí)相結(jié)合設(shè)計(jì)了復(fù)習(xí)教學(xué)方案。期望文中所提的小階梯高目標(biāo)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠?yàn)槌踔形锢斫處煹摹肮猬F(xiàn)象”單元復(fù)習(xí)教學(xué)提供參考。

［關(guān)鍵詞］問題鏈；單元復(fù)習(xí)；初中物理；光現(xiàn)象

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）20-0039-04

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在課程實(shí)施的教學(xué)建議中提到：要靈活運(yùn)用多種教學(xué)方式，其中一個(gè)建議便是突出問題教學(xué)?！墩n標(biāo)》中提到“問題教學(xué)”為學(xué)生提供了一個(gè)交流、合作、探索、發(fā)展的平臺，促使學(xué)生在問題解決中主動運(yùn)用知識。

“光現(xiàn)象”單元是蘇科版教材八年級上冊第三章的內(nèi)容，是初中學(xué)生剛接觸物理之后碰到的第一個(gè)較難理解的內(nèi)容，也是應(yīng)用性、實(shí)踐性、抽象性較強(qiáng)的基礎(chǔ)物理知識。在學(xué)完光現(xiàn)象單元之后，很多學(xué)生表示還沒有完全理解“光線”這一抽象概念，對光的反射、漫反射等現(xiàn)象都還是一知半解的。尤其是教師在下一單元將光的折射與光的反射作對比時(shí)，那些本來就對光學(xué)知識拿捏不準(zhǔn)的學(xué)生疑惑更甚。因此，在“光現(xiàn)象”這一單元學(xué)習(xí)結(jié)束后進(jìn)行復(fù)習(xí)是很有必要的。教師設(shè)計(jì)的復(fù)習(xí)課中，問題應(yīng)當(dāng)追求真實(shí)、有趣、有效、扎實(shí)。

一、“光現(xiàn)象”單元教學(xué)研究現(xiàn)狀

有關(guān)光學(xué)單元的文獻(xiàn)，主要有以下幾種：

1.對初中學(xué)生有關(guān)光現(xiàn)象的前概念的專題研究。這類研究大多數(shù)是先定義前概念，而后對不同年齡段學(xué)生的前概念展開調(diào)查。陜西師范大學(xué)某篇文章研究初一學(xué)生存在的“光現(xiàn)象”的前概念，具體有：①人的眼睛發(fā)出的光照射在物體上才能看到物體；②光傳播是要消耗時(shí)間的；③光通過放大鏡或者眼鏡之后會變多，所以才看得更清楚；④物體到平面鏡的距離發(fā)生變化，平面鏡所成的像的大小也會隨之發(fā)生變化；⑤光沒有顏色，物體本身的顏色會在光照射到時(shí)把光染色。

山東師范大學(xué)某篇文章研究的初中學(xué)生“光現(xiàn)象”的前概念，具體有：①視覺和光之間沒有直接聯(lián)系；②真空里光無法傳播；③人靠近平面鏡，像會變大，遠(yuǎn)離平面鏡，像會變??；④必須要有光屏才能夠成像；⑤光的形狀取決于光源的形狀。

其中最為獨(dú)特的是有學(xué)者專門研究了師范類院校學(xué)生對光現(xiàn)象存在的前概念，具體有：①人眼、物體和像在同一直線上時(shí)才能夠看到像；②像的位置的影響因素之一是觀察者的位置；③像成在平面鏡上；④關(guān)于凸透鏡成像過程有的大學(xué)生不甚明了，有的大學(xué)生無法畫出凸透鏡成像的光路圖。

不少學(xué)者從外部及內(nèi)部因素分析學(xué)生光學(xué)典型前概念的形成原因，并提出聯(lián)系生活實(shí)際、同化物理概念、開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)、巧設(shè)生活情境等幫助學(xué)生理解掌握光現(xiàn)象相關(guān)知識的措施。

2.對初中光學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與突破。在光學(xué)單元的學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)對學(xué)生的影響是巨大的。學(xué)生在還未系統(tǒng)接觸光學(xué)知識前，教師運(yùn)用實(shí)驗(yàn)引入時(shí)要特別注意演示實(shí)驗(yàn)的呈現(xiàn)形式，實(shí)驗(yàn)操作的可行性等因素。在運(yùn)用實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)時(shí)，一方面，教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多按照固定模式進(jìn)行，缺少實(shí)驗(yàn)該有的靈活性和探究性；另一方面，學(xué)生受制于傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，遇到實(shí)驗(yàn)時(shí)縮手縮腳，只是按照教師講的步驟進(jìn)行一遍實(shí)驗(yàn)，走一下流程。這樣的實(shí)驗(yàn)效果不盡如人意。有學(xué)者提出應(yīng)當(dāng)從學(xué)情出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且要關(guān)注學(xué)生對概念和規(guī)律的理解，以鍛煉學(xué)生的物理思維能力。

3.對初中物理光學(xué)單元教學(xué)質(zhì)量低下的原因進(jìn)行分析。學(xué)生在學(xué)習(xí)光現(xiàn)象時(shí)主要有以下幾個(gè)方面的困惑：實(shí)驗(yàn)效果不清晰、理論和實(shí)踐缺少聯(lián)系、相近概念容易混淆。①實(shí)驗(yàn)效果不清晰主要是因?yàn)楸阌趯?shí)驗(yàn)用的激光源沒有大量投入到實(shí)際教學(xué)中，在演示實(shí)驗(yàn)中背景法和散射呈現(xiàn)法往往受制于實(shí)驗(yàn)器材的選擇。②理論和實(shí)踐缺少聯(lián)系主要是因?yàn)榇蟛糠謱W(xué)生學(xué)習(xí)光學(xué)時(shí)是通過大量的習(xí)題來鞏固知識的；課堂上除教師進(jìn)行的演示實(shí)驗(yàn)外，學(xué)生能夠參與的自主探究很少；課后除教師布置的作業(yè)外，也沒有實(shí)際動手探究過程。③相近概念混淆主要出現(xiàn)在光的反射與折射的區(qū)分不清，凹（凸）透鏡與凹（凸）面鏡混淆不清。由于凹（凸）面鏡在教材中的篇幅短，教師上課時(shí)也不把這部分內(nèi)容作為教學(xué)重點(diǎn)，常常是簡略帶過。在問及凹（凸）面鏡的知識時(shí)，學(xué)生常常會以透鏡的知識來回答。

二、“光現(xiàn)象”單元教學(xué)內(nèi)容分析

（一）“光現(xiàn)象”單元課程標(biāo)準(zhǔn)分析

《課標(biāo)》提出五個(gè)基本理念：①面向全體學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)；②從生活走向物理，從物理走向社會；③以主題為線索，構(gòu)建課程結(jié)構(gòu)；④注重科學(xué)探究，倡導(dǎo)教學(xué)方式多樣化；⑤發(fā)揮評價(jià)的育人功能，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

從表1可以看出課程目標(biāo)的設(shè)計(jì)立足于《課標(biāo)》提出的五個(gè)基本理念，在此基礎(chǔ)上又對物理教學(xué)如何拓展學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)、如何將物理學(xué)科與其他學(xué)科建立廣泛聯(lián)系等提出了進(jìn)一步的要求。

“光現(xiàn)象”單元被《課標(biāo)》歸類為“運(yùn)動與相互作用”這一科學(xué)內(nèi)容。與此同時(shí)《課標(biāo)》給出了整個(gè)單元的內(nèi)容要求和活動建議，筆者將其分成幾部分來闡明：

1.物理觀念維度

（1）了解白光的組成和不同色光的混合情況；知道人如何看見物體的顏色；知道存在不可見的光；了解光具有能量；認(rèn)識光沿直線傳播。

（2）了解光的反射定律及其特點(diǎn)。

（3）知道平面鏡成像的特點(diǎn)及應(yīng)用。

2.科學(xué)思維維度

（1）通過生活現(xiàn)象分析光的傳播是否需要介質(zhì)的。

（2）通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光的傳播特點(diǎn)。

（3）根據(jù)光傳播特點(diǎn)建立光線模型。

3.科學(xué)探究維度

（1）通過實(shí)驗(yàn)探究兩種光源分別射出的不同色光的混合情況。

（2）通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解光的反射定律。

（3）通過實(shí)驗(yàn)，探究平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任維度

（1）了解光對人類生活以及生產(chǎn)方式的影響，使學(xué)生初步學(xué)會從生活和自然現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，以及如何恰當(dāng)?shù)乇硎鰡栴}。

（2）開闊學(xué)生的視野，使學(xué)生把理論與實(shí)際相結(jié)合，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，感受現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的力量。

（二）“光現(xiàn)象”單元教材內(nèi)容分析

為了更好地研究“光現(xiàn)象”這部分內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)，本文從教材地位與作用、教學(xué)重難點(diǎn)、知識結(jié)構(gòu)這幾個(gè)方面對“光現(xiàn)象”單元的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析。

1.教材地位與作用

“光現(xiàn)象”單元是蘇科版教材八年級上冊第三章的內(nèi)容，共26頁。作為初中生初探光學(xué)的第一個(gè)單元，它既是學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)光學(xué)知識的起點(diǎn)，也是后面章節(jié)光的折射、透鏡等內(nèi)容的鋪墊。作為一個(gè)全新知識體系的開篇之作，對學(xué)生后續(xù)的光學(xué)學(xué)習(xí)意義重大。這一單元的知識較多且與生活息息相關(guān)，教師可以運(yùn)用生活中常見的現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，層層遞進(jìn)設(shè)計(jì)教學(xué)過程以提升學(xué)生分析綜合問題的能力。從表2中可以看出“光的色彩 顏色”和“光的反射”這兩個(gè)小節(jié)是初中光學(xué)中比重最大的。前者是介紹光的基礎(chǔ)知識，后者則是光學(xué)的核心概念。

2.知識邏輯結(jié)構(gòu)

“光現(xiàn)象”單元是初中物理中抽象性較強(qiáng)的一個(gè)單元，也是學(xué)生學(xué)習(xí)光學(xué)的基礎(chǔ)。初中生所學(xué)的“光現(xiàn)象”知識以光線概念為基礎(chǔ)，以光的反射定律為核心，以光的反射現(xiàn)象為表現(xiàn)形式?；趯滩募罢n標(biāo)的解讀確定了如下的思維導(dǎo)圖：

3.教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)是學(xué)科結(jié)構(gòu)中的重要節(jié)點(diǎn)，是對其他知識起著統(tǒng)領(lǐng)作用的內(nèi)容。教學(xué)重點(diǎn)對實(shí)際教學(xué)中教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成起著關(guān)鍵作用。教學(xué)難點(diǎn)是學(xué)生在已有知識的基礎(chǔ)上需要經(jīng)過一定的努力才能理解的內(nèi)容。教學(xué)重點(diǎn)一般由教學(xué)內(nèi)容決定，而教學(xué)難點(diǎn)則是由教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情共同決定?；谏鲜鰧虒W(xué)內(nèi)容邏輯結(jié)構(gòu)的分析以及學(xué)生學(xué)情的分析，再結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)的要求綜合得出“光現(xiàn)象”單元的教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)在于“光的反射”這一核心概念，教學(xué)難點(diǎn)則是“平面鏡成像”這一探究實(shí)驗(yàn)。

教學(xué)重點(diǎn)：光的折射這一知識的突破方式，即綜合運(yùn)用生活實(shí)例和多媒體教學(xué)工具并輔以圖像分析。

教學(xué)難點(diǎn)：平面鏡成像這一知識包含探究與應(yīng)用兩個(gè)方面的內(nèi)容，難點(diǎn)可拆分為虛像概念的理解和像的位置的確定。前者是概念型難點(diǎn)，突破方法：用虛實(shí)像對比增強(qiáng)概念的可辨別性。后者是實(shí)驗(yàn)操作性難點(diǎn)，突破方法：學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)器材說明書并進(jìn)行組內(nèi)交流討論，教師在學(xué)生討論時(shí)輔以適當(dāng)引導(dǎo)。

三、設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)教學(xué)流程圖

基于上述思維導(dǎo)圖，運(yùn)用進(jìn)階式的項(xiàng)目活動學(xué)習(xí)來設(shè)計(jì)教學(xué)流程圖，圍繞項(xiàng)目“探究在運(yùn)動的鏡子中看到的自己是怎樣的”將單元內(nèi)容統(tǒng)整于圖2。

復(fù)習(xí)教學(xué)路線從最基礎(chǔ)的光學(xué)概念開始逐步轉(zhuǎn)向抽象的深層的光學(xué)部分（光的直線傳播、光的反射）最后到更高層次的探究（動鏡問題）。將一個(gè)難度較高的問題分解成幾個(gè)難度進(jìn)階的問題來處理，形成問題鏈。通過每一個(gè)問題的解決，把碎片拼成整體。在這樣的活動項(xiàng)目中復(fù)習(xí)，學(xué)生既可以鍛煉科學(xué)探索能力，又可以提高與他人交流合作的能力。

四、“光現(xiàn)象”單元復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)分析

本單元以“動鏡問題”為統(tǒng)領(lǐng)引出一系列問題。從光學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)開始，一步步遞進(jìn)，逐步揭開問題的核心，最終以開放式的學(xué)習(xí)報(bào)告的形式鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主探究。在基于問題鏈的復(fù)習(xí)中，考慮到學(xué)生的心理發(fā)展水平和認(rèn)知能力，教師并未完全按照教材的安排來進(jìn)行教學(xué)，而是以層層遞進(jìn)式的問題把多個(gè)知識點(diǎn)重新融合排布。

1.為什么能看到物體？

第一個(gè)問題包含了光的色散、色光的混合等知識。這一環(huán)節(jié)教師運(yùn)用多媒體播放視頻、演示實(shí)驗(yàn)以達(dá)到激發(fā)學(xué)生對光學(xué)單元復(fù)習(xí)的興趣，使學(xué)生感到物理與生活之間存在千絲萬縷的聯(lián)系。本環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)在輕松愉悅的氛圍中使學(xué)生回顧新模塊的基礎(chǔ)性知識，并且為下一個(gè)環(huán)節(jié)的開展埋下伏筆。

2.存在看不見的光嗎？（紫外線和紅外線具有能量）

承接上一環(huán)節(jié)的伏筆，教師引導(dǎo)學(xué)生對“聲音具有能量”這一性質(zhì)進(jìn)行發(fā)散性思考，并猜想“光是否也具有能量”。緊接著，教師引導(dǎo)學(xué)生類比聯(lián)想，并思考紫光外側(cè)是否同樣存在人眼看不見的光。學(xué)生通過回顧課本找出答案，并了解紅外線和紫外線在生活中的應(yīng)用。此環(huán)節(jié)的內(nèi)容可以看作上一環(huán)節(jié)基礎(chǔ)性知識的補(bǔ)充。主要教學(xué)目標(biāo)是通過讓學(xué)生嘗試運(yùn)用可見的熱效應(yīng)來研究不可見的事物加深學(xué)生對轉(zhuǎn)換法的認(rèn)識。

3.光如何傳播？

教師引導(dǎo)學(xué)生在手影游戲中回憶影子形成的原因。教師在復(fù)習(xí)過程中更多地扮演一個(gè)引導(dǎo)者，在學(xué)生遇到困難時(shí)加以點(diǎn)撥，而不是讓學(xué)生完全按書本復(fù)習(xí)操作。如此設(shè)計(jì)是為了使學(xué)生能夠知道光的傳播規(guī)律并能夠運(yùn)用光的直線傳播解釋小孔成像、日食等現(xiàn)象。

4.人如何看到鏡子中的自己？

要研究動鏡問題，可以先從一般的靜止?fàn)顟B(tài)的平面鏡來研究成像問題。這里就涉及兩個(gè)問題：一是平面鏡成像有什么特點(diǎn)？（即平面鏡成像特點(diǎn)的探究）二是平面鏡成像背后的原理是什么？（即光的反射定律）問題逐層遞進(jìn)。對平面鏡成像的特點(diǎn)和光的反射定律的回顧均采用開放式的自主學(xué)習(xí)方式，所以教師應(yīng)當(dāng)在課前準(zhǔn)確把握學(xué)生對知識的掌握情況，在課堂上及時(shí)做好引導(dǎo)工作，以保證活動能夠順利進(jìn)行。

5.動鏡問題

作為這一單元統(tǒng)領(lǐng)性的也是難度最高的問題，學(xué)生需要在這一項(xiàng)目中解決為什么能看到像、像有什么特點(diǎn)等綜合性問題，這無疑是建立在前面的小階梯目標(biāo)達(dá)成的基礎(chǔ)上的。教師可采取綜合實(shí)踐活動的形式對此問題進(jìn)行設(shè)計(jì)。學(xué)生課后分小組搜集資料（教師可提供一些建議），圍繞“如何用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想”和“實(shí)驗(yàn)需要哪些器材”兩個(gè)問題進(jìn)行討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。例如，可對鏡面的運(yùn)動方式進(jìn)行分類，分成平動、轉(zhuǎn)動等（每個(gè)小組可僅對其中的一種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究），小組根據(jù)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)整理收集到的信息，整合撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，用于課堂上的交流討論。這一設(shè)計(jì)十分考驗(yàn)學(xué)生對所學(xué)知識的整體把握能力，分小組進(jìn)行可以彌補(bǔ)個(gè)人單獨(dú)實(shí)驗(yàn)的各種缺陷。此綜合活動的目的是進(jìn)一步提高學(xué)生通過觀察現(xiàn)象提出問題和假設(shè)、根據(jù)研究目的制訂研究計(jì)劃、設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集和辨別處理信息的能力。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提交報(bào)告可不涉及詳細(xì)的公式計(jì)算，給出示意圖并加以分析即可。

圖3展示了光是如何從一面以一半光速遠(yuǎn)離光源的鏡子中反射出來的。一束光線在τ時(shí)刻離開F，此時(shí)鏡子位于[xT]，鏡子以?光速遠(yuǎn)離光源，它的軌跡是M[']。照在鏡子上的光線被追蹤到同一時(shí)間[T0]。反射的光線就像是在[T'=T+2a/c]時(shí)刻從[F']那里來的，并且形成一個(gè)半徑為[R]的圓弧。[R=c（T0?T）?2a]。照射在高于[H0]點(diǎn)的光線顯示出向前反射。

圖4展示了光是如何從一面以一半光速靠近光源的鏡子中反射出來的。一束光線在τ時(shí)刻離開F，此時(shí)鏡子位于[xT]，鏡子以[12]光速靠近光源，它的軌跡是[M']。照在鏡子上的光線被追蹤到同一時(shí)間[T0]。反射的光線似乎是在[T'=T?2a/c]時(shí)刻從[F']那里來的，并且形成一個(gè)半徑為[R]的圓弧。

五、結(jié)語

初中生對光的反射現(xiàn)象及其應(yīng)用有著濃厚的興趣，但又存在著知識之間不連貫、對知識一知半解的問題?！肮猬F(xiàn)象”單元的學(xué)習(xí)與把握是初中生學(xué)習(xí)物理的一個(gè)難點(diǎn)。本文通過對當(dāng)前初中“光現(xiàn)象”單元教學(xué)按課程標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)在邏輯等進(jìn)行分析研究，對本單元的復(fù)習(xí)教學(xué)提出切實(shí)可行的符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的可行方案，希望通過強(qiáng)化學(xué)生在課堂及課后的動手、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、推理、歸納總結(jié)等實(shí)踐操作，為教師組織這一單元復(fù)習(xí)提供多種思路參考。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］? 陸瑾. 初中光學(xué)教學(xué)研究［D］.蘇州：蘇州大學(xué)，2017.

［3］? 高喜存.以“大概念”的理念進(jìn)行物理教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2016（21）：39-41.

［4］? 王少琴.初中物理光學(xué)前概念及其轉(zhuǎn)變策略研究［D］.上海：上海師范大學(xué)，2019.

［5］? 謝貴宇.初中物理“光的反射”“光的折射”實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新［J］.課程教育研究，2019（3）：158，161.

（責(zé)任編輯 易志毅）