淺談核心素養下的概念教學設計
——以《全反射》課堂為例

吳淑霞

(福建省莆田第一中學 351100)

中學教學最常見的情況：字認識,課也聽的懂，但就是學不好?究其原因在于學生對概念理解模糊，停在表層.筆者認為教師應在課堂上抓住概念教學的重難點，加深概念理解.以重難點為核心問題，順應學生的認知規律，激發學生的認知沖突，經過幾番科學探究，進行思維斗爭，恍然大悟，把概念深層理解內化，從而完成概念教學的核心素養培養.

本文以高中物理魯科版選修3-4第四章第二節全反射為例，淺談概念教學.

教學過程:

一、創設情境，提出問題

演示：用鐵絲吊著鐵球放在點燃蠟燭上均勻熏黑，然后將熏黑的鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中.現象：熏黑的鐵球在空氣中呈黑色，但放在水中的黑鐵球像渡了銀一樣發亮.學生大惑不解.

引導學生把現象轉為物理描述：熏黑的鐵球放在水中像渡了銀一樣，比在空氣中更亮.

更亮說明光線射入眼睛的更多.為什么鐵球放入水中后射入眼睛的光線會更多呢？類比：還有哪些現象與之類似，可以觀察到更亮的現象，如水中或玻璃中的氣泡.

(引導：這是光學現象，可以從光路，介質情況進行思考.)

問題：

1.光從一種介質(空氣)射入另一種介質(玻璃)中會發生什么？入射角與折射角哪個大？

2.不斷增大入射角，折射角如何？(兩者折射率不一樣，建立光疏、光密介質概念)

3.若光從光密介質(玻璃)射入光疏介質(空氣)，入射角為0°，折射角多少，光傳播方向如何？若增大入射角，折射角如何變化？

4.折射角先達到90°，若此時再增大入射角，會發生什么現象？折射光線沒了，只剩下反射光.

照此引發思考，推理，得出結論：光從光密介質射入光疏介質，當折射角達到90°后，再增大入射角，會產生折射光線沒了，只剩下反射光的現象.

總結：從現象引導建立物理模型，確定研究方向；根據研究方向從原有的知識引發思考，順利過渡，溫故知新——新概念學習的常用捷徑.

二、實驗探究，驗證推理

實驗探究：光從玻璃射入空氣中，從零度逐漸增加入射角，觀察折射光與反射光的變化情況.特別是當折射角達到90°后，再增大入射角，會產生什么現象.

問題：玻璃磚用哪種好，平行板玻璃磚還是半圓形玻璃磚？理由？

(半圓形玻璃磚.如果光線沿半徑方向射入玻璃磚，光從空氣射向玻璃，光線方向不發生改變.相當于光直接從玻璃入射.)

請一小組代表展示實驗研究成果：

1.0°入射，光線無偏折.

2.增大入射角，起初只觀察到兩條光線：入射光與折射光.隨著入射角度增加，漸漸看到反射光線，即隨著入射角度增大，反射光線增強，折射光線減弱.

3.入射光線不變，逆時針轉動玻璃磚，折射光線順時針轉動，反射光線逆時針轉動.

4.入射角增大到一定程度？(折射光線消失，只剩下反射光線.)

5.繼續增大入射角，反射角也增大，未看到折射光線.

學生自己總結定義全反射現象以及臨界角.

通過實驗探究，觀察，學生內化自然得出全反射概念.經歷科學發現的過程，使學生體驗發現科學探索的成就感，愛上物理.概念教學的核心應該是概念定義本身，當學生自然而然地得出概念本身，也就知道了概念的內涵，也就解決了概念教學的難點.

三、總結反思，得出結論

問題探究：發生全反射現象的條件是什么？引導從發生全反射的環境因素(光，玻璃，空氣)尋找條件.

問題：

1.光從玻璃射向空氣，會發生全反射，什么時候發生？若光從空氣射向玻璃，會不會？

2.發生全反射的條件？

3.臨界角多大？怎么求？

引導比較發現：折射率大的介質，相應的臨界角小，更容易發生全反射.

學生通過觀察實驗的環境因素，順利得出發生全反射的條件，獲得全反射概念的外延.

四、探究拓展，深入概念

通過激光照射半圓形玻璃磚，可觀察到全反射現象；若用平行板玻璃磚，能否獲得全反射現象呢？

請同學們畫光路圖， 從理論上分析、思考能否發生全反射？

學生討論得出結論：

1.光從光疏介質射入光密介質，入射角變化范圍0到90°，折射角范圍0到C.

2.光從光密介質射入光疏介質，入射角必須大于臨界角才能發生全反射.

3.光經過平行板玻璃磚，一定有出射光線，且入射光線與出射光線平行.

請同學們動手實驗：激光照射平行板玻璃磚，能觀察到出射光線？

學生實驗：有些同學觀察不到從另一界面上的出射光線，疑惑.

思考：觀察不到從另一界面上的出射光線，是因為發生全反射現象嗎？ (不是全反射，是因為光強！隨著入射角增大，折射光變弱，觀察不到，而不是沒有.在半圓形玻璃磚中可以觀察到光強變化.)

通過實驗設計鞏固對全反射條件的理解，使認知結構中概念更加清晰，使學生對原有的知識理解更加深刻，并學以致用.

五、聯系實際，解決問題

通過前后呼應，解釋課前實驗，并遷移知識：在生活與現代技術中的全反射現象.

這節課以全反射的重難點為核心問題，從引入現象引導建立物理模型，引出物理問題，通過實驗探究，觀察，自然得出全反射概念.觀察實驗的環境因素，順利得出發生全反射的條件，獲得全反射概念的外延.通過實驗設計深入理解概念，得出結論.層層遞進，學生經歷這一系列過程把概念內化為自己的東西，從而獲得物理核心素養的提高.