淺談核心素養(yǎng)下的概念教學設計

吳淑霞

摘 要：以高中物理魯科版“全反射”這節(jié)課的教學設計為例，展現(xiàn)基于學生核心素養(yǎng)的概念教設計，從五個方面層層遞進，取得一定的教學效果.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);概念;全反射

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(guī)律，激發(fā)學生的認知沖突，經(jīng)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(nèi)化，從而完成概念教學的核心素養(yǎng)培養(yǎng).

本文以高中物理魯科版選修3-4第四章第二節(jié)全反射為例，淺談概念教學.

教學過程：

一、創(chuàng)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(xiàn)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(fā)亮.學生大惑不解.

引導學生把現(xiàn)象轉(zhuǎn)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(xiàn)象與之類似，可以觀察到更亮的現(xiàn)象，如水中或玻璃中的氣泡.

（引導：這是光學現(xiàn)象，可以從光路，介質(zhì)情況進行思考.）

問題：

1.光從一種介質(zhì)（空氣）射入另一種介質(zhì)（玻璃）中會發(fā)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(zhì)概念）

3.若光從光密介質(zhì)（玻璃）射入光疏介質(zhì)（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(fā)生什么現(xiàn)象？折射光線沒了，只剩下反射光.

照此引發(fā)思考，推理，得出結(jié)論：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當折射角達到90°后，再增大入射角，會產(chǎn)生折射光線沒了，只剩下反射光的現(xiàn)象.

總結(jié)：從現(xiàn)象引導建立物理模型，確定研究方向;根據(jù)研究方向從原有的知識引發(fā)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(chǎn)生什么現(xiàn)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(fā)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(zhuǎn)動玻璃磚，折射光線順時針轉(zhuǎn)動，反射光線逆時針轉(zhuǎn)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(xù)增大入射角，反射角也增大，未看到折射光線.

學生自己總結(jié)定義全反射現(xiàn)象以及臨界角.

通過實驗探究，觀察，學生內(nèi)化自然得出全反射概念.經(jīng)歷科學發(fā)現(xiàn)的過程，使學生體驗發(fā)現(xiàn)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(nèi)涵，也就解決了概念教學的難點.

三、總結(jié)反思，得出結(jié)論

問題探究：發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件是什么？引導從發(fā)生全反射的環(huán)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(fā)生全反射，什么時候發(fā)生？若光從空氣射向玻璃，會不會？

2.發(fā)生全反射的條件？

3.臨界角多大？怎么求？

引導比較發(fā)現(xiàn)：折射率大的介質(zhì)，相應的臨界角小，更容易發(fā)生全反射.

學生通過觀察實驗的環(huán)境因素，順利得出發(fā)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(xiàn)象;若用平行板玻璃磚，能否獲得全反射現(xiàn)象呢？

請同學們畫光路圖， 從理論上分析、思考能否發(fā)生全反射？

學生討論得出結(jié)論：

1.光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，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(zhì)射入光疏介質(zhì)，入射角必須大于臨界角才能發(fā)生全反射.

3.光經(jīng)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(fā)生全反射現(xiàn)象嗎？ （不是全反射，是因為光強！隨著入射角增大，折射光變?nèi)酰^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(jié)構(gòu)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(lián)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(xiàn)代技術(shù)中的全反射現(xiàn)象.

這節(jié)課以全反射的重難點為核心問題，從引入現(xiàn)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(huán)境因素，順利得出發(fā)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(jié)論.層層遞進，學生經(jīng)歷這一系列過程把概念內(nèi)化為自己的東西，從而獲得物理核心素養(yǎng)的提高.

參考文獻：

[1]譚敏， 楊海英，徐曉梅.創(chuàng)設“問題鏈”發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)———以“光的全反射”為例[J].物理通報，2019（5）：77-85.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011 版）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中課程標準實驗教科書·物理選修3-4[M].北京：人民教育出版社，2018.

[責任編輯：李 璟]