關(guān)注科學(xué)思維能力發(fā)展的初中物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“光現(xiàn)象”為例

章 強(qiáng)

(江蘇省南菁高級(jí)中學(xué)，江蘇 無錫 214437)

八年級(jí)是學(xué)生物理學(xué)習(xí)的起始階段，很多學(xué)生在初學(xué)物理時(shí)往往采用背記的方法，不能適應(yīng)物理學(xué)科的思維模式，造成學(xué)習(xí)困難，導(dǎo)致部分學(xué)生逐漸失去學(xué)習(xí)物理的興趣。筆者在“光現(xiàn)象”單元教學(xué)中，嘗試融合單元教材內(nèi)容、單元實(shí)驗(yàn)、課堂提問和單元評(píng)價(jià)等進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

1 科學(xué)思維與初中物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 科學(xué)思維

科學(xué)思維是從科學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式；是建構(gòu)物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用；是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同信息、觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑和批判，予以檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的品格與能力。科學(xué)思維主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。在初中物理教學(xué)中需要培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)思維的能力，而課堂教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、課堂問題、課后和單元評(píng)價(jià)、綜合實(shí)踐活動(dòng)等是培養(yǎng)科學(xué)思維的重要載體。在教學(xué)實(shí)施過程中，從單元目標(biāo)到課時(shí)目標(biāo)、從活動(dòng)板塊到問題設(shè)計(jì)、從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容到操作細(xì)節(jié)、從單元評(píng)價(jià)到課后習(xí)題，都可以從科學(xué)思維的視角對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行有效的整合，培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力、邏輯思維能力、實(shí)驗(yàn)和理論探究能力、創(chuàng)新能力等，而不是機(jī)械地記住結(jié)論，真正提升學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)他們的物理學(xué)習(xí)興趣，為以后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)

蘇科版初中物理教科書注重學(xué)生的感知和體驗(yàn)，學(xué)習(xí)內(nèi)容相對(duì)具體，例如：聲現(xiàn)象、物態(tài)變化、光現(xiàn)象、運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量等。在教科書的編排上，除小部分單元有一定關(guān)聯(lián)外，大部分相對(duì)獨(dú)立。而一個(gè)單元基本由4—5節(jié)內(nèi)容和1個(gè)綜合實(shí)踐活動(dòng)組成，每節(jié)內(nèi)容主要以活動(dòng)形式相串聯(lián)。同時(shí)，單元內(nèi)還包含學(xué)生實(shí)驗(yàn)、信息快遞、生活·物理·社會(huì)、方法·技巧、WWW、小節(jié)與評(píng)價(jià)、信息庫(kù)等欄目，科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方面，也是學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的必備能力，因此，在單元教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注科學(xué)思維的培養(yǎng)目標(biāo)。

根據(jù)教材的編排，從學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)出發(fā)，為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，在單元教學(xué)設(shè)計(jì)前，教師應(yīng)該關(guān)注以下幾點(diǎn)：(1) 不同單元課題之間的邏輯關(guān)系；(2) 單元內(nèi)需要學(xué)生建構(gòu)的物理模型和需要設(shè)計(jì)的探究實(shí)驗(yàn)；(3) 學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平與教學(xué)預(yù)設(shè)達(dá)到的思維能力之間的差距。

2 初中物理單元教學(xué)的實(shí)施過程

按照課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，筆者將教學(xué)實(shí)施過程歸納為“四階段五層次”(圖1)，其中四個(gè)階段為：(1) 分析課標(biāo)中的內(nèi)容要求；(2) 根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，從科學(xué)思維視角將教材內(nèi)容進(jìn)行有效整合和整體設(shè)計(jì)；(3) 對(duì)每節(jié)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行活動(dòng)設(shè)計(jì)，具體到提問、例題、實(shí)驗(yàn)和課后作業(yè)等；(4) 通過同步練習(xí)和單元檢測(cè)的反饋，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。在單元的整體設(shè)計(jì)和規(guī)劃中又包含了課題關(guān)系、課時(shí)安排、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、綜合實(shí)踐和單元檢測(cè)等五個(gè)層面。

圖1

3 教學(xué)設(shè)計(jì)分析

3.1 課標(biāo)要求和整體設(shè)計(jì)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》中關(guān)于“光現(xiàn)象”的內(nèi)容要求為：通過實(shí)驗(yàn)，了解白光的組成和不同色光混合的現(xiàn)象。通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解光的反射定律。通過實(shí)驗(yàn)，探究平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系，知道平面鏡成像的特點(diǎn)及應(yīng)用。本章教材內(nèi)容為“光的色彩顏色”“人眼看不見的光”“光的直線傳播”“平面鏡”“光的反射”和綜合實(shí)踐活動(dòng)。從知識(shí)聯(lián)系上來看，本章的知識(shí)可歸納為兩大主題：一是“光的特性”(第一、第二節(jié))，二是“光的傳播特點(diǎn)”(第三至第五節(jié))。在內(nèi)容編排上，從最常見的光現(xiàn)象入手，提出問題進(jìn)行研究，介紹光在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。從培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維角度來看，本章是通過主題一的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，讓學(xué)生逐步建立“光線”這一抽象的物理模型，并通過這一物理模型發(fā)現(xiàn)與光特性相關(guān)的物理現(xiàn)象，并由此得出結(jié)論，“光線”也是解決光的直線傳播和反射的基礎(chǔ)，本章整體教學(xué)設(shè)計(jì)如圖2。

圖2

3.2 實(shí)驗(yàn)選擇和教學(xué)安排

本章實(shí)驗(yàn)主要由學(xué)生實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐活動(dòng)三類組成，學(xué)生實(shí)驗(yàn)包括探究平面鏡成像的特點(diǎn)和探究光的反射規(guī)律，演示實(shí)驗(yàn)包括分解太陽光、觀察白光透過有色玻璃紙的現(xiàn)象、色光的混合、觀察彩色圖片、手影、光在水中傳播等，綜合實(shí)踐活動(dòng)有較多的選擇，一般有自制小孔成像儀、探究樹蔭下的光斑、制作簡(jiǎn)易潛望鏡和光學(xué)魔箱等。

實(shí)驗(yàn)選擇和編排應(yīng)該體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的課程理念，在幫助學(xué)生提升科學(xué)思維能力的同時(shí)，還應(yīng)著重引導(dǎo)學(xué)生理清物理問題解決的思路，通過生活現(xiàn)象和小實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并提出蘊(yùn)含“光”的物理問題，建立“光線”模型，利用物理模型探究深層次問題，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)開展綜合實(shí)踐活動(dòng)，感受科學(xué)技術(shù)的力量，實(shí)驗(yàn)安排如圖3所示。

圖3

3.3 教學(xué)問題設(shè)計(jì)

“光現(xiàn)象”一章內(nèi)容由多個(gè)教學(xué)活動(dòng)組成，在主題一“光的特性”中有分解太陽光、色光的混合、物體的顏色和人眼看不見的光，各部分之間既橫向相對(duì)獨(dú)立又有縱向遞進(jìn)關(guān)系，在邏輯關(guān)系上是按照分解、混合、應(yīng)用和推理的順序。教師在授課過程中需注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力，在問題設(shè)計(jì)時(shí)也需關(guān)注“問題串”的邏輯關(guān)系。

現(xiàn)以“物體的顏色”為例，展示“問題串”的設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境為：學(xué)校的校服是紅色外套和藍(lán)色運(yùn)動(dòng)褲，小明用藍(lán)色玻璃濾光片觀察穿校服的小東。

師：太陽光中可見光部分是由哪幾種顏色光組成的？

生：是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光組成的。

師：太陽光照射到校服上，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？

生：紅色外套反射紅光，藍(lán)色運(yùn)動(dòng)褲反射藍(lán)光，其他顏色的光都被吸收。

師：藍(lán)色玻璃濾光片具有什么光學(xué)特點(diǎn)？

生：藍(lán)色玻璃濾光片只能透過藍(lán)光。

師：小明用藍(lán)色玻璃濾光片觀察穿校服的小東，小明看到了什么？

生：小明看到小東的上衣是黑色，運(yùn)動(dòng)褲是藍(lán)色。

師：那么小明看到的小東的頭發(fā)是什么顏色？為什么？

生：黑色，因?yàn)樾|頭發(fā)是黑色的，吸收了所有顏色的光，沒有光線反射進(jìn)入小明的眼睛。

本章內(nèi)容還包含多個(gè)具有邏輯關(guān)系的問題，例如：人眼看不見光的發(fā)現(xiàn)、平面鏡成像實(shí)驗(yàn)的具體操作、光的反射定律的探究等。如果教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中注重問題的邏輯性，學(xué)生通過這種訓(xùn)練就可以提升科學(xué)推理能力。

3.4 優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)一般是通過課后作業(yè)和單元檢測(cè)的反饋進(jìn)行的。為了更好地評(píng)價(jià)學(xué)生在單元學(xué)習(xí)中科學(xué)思維提升的程度，教師應(yīng)在傳統(tǒng)的檢測(cè)方式的基礎(chǔ)上，優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)，可針對(duì)綜合實(shí)踐活動(dòng)增加展示、評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語

為了發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，在初中物理單元教學(xué)設(shè)計(jì)中，需要教師在授課前對(duì)全章內(nèi)容進(jìn)行重新整合和設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，設(shè)計(jì)富有邏輯性的問題串，增加對(duì)問題來龍去脈的深度挖掘，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的探究興趣，引領(lǐng)學(xué)生自主進(jìn)行模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑等思維活動(dòng)，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，切實(shí)提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。