基于核心素養的初中物理教學策略探討
——以“光的反射”為例

王 莉

(江蘇省錫山高級中學實驗學校,江蘇 無錫 214100)

1 引言

物理學科核心素養是指學生在接受初中物理教育的過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展所需要的必備品格、價值觀念和關鍵能力，是學生通過物理學習而內化的帶有物理學科特征的品質。物理學科核心素養包含以下四個方面：“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任” 。[1]核心素養的培養目標如何在初中物理的課堂教學中得到落實？這是一線教師最關心的問題，筆者以蘇科版初中物理八年級上冊“光的反射”一課為例，結合初中物理課堂教學的實踐與思考，闡述基于核心素養的教學策略。

2 以終為始，制定素養目標

美國管理學大師史蒂芬.R.柯維(Stephen R. Covey)在《高效能人士的七個習慣》一書中提到：“一開始就在頭腦中想好結果和目標，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。”以終為始的逆向設計強調從預期的學習結果開始，逆向思考整個教學設計的過程，首先要闡明學習的預期結果，學生在教學活動中應該真正理解和深入思考的是什么，即學生應該知道什么、理解什么、能夠做什么。[2]精準的教學目標是教師設計課堂教學活動的起點，在實際教學中起著提綱挈領的作用。

2.1 課標要求

在《義務教育物理課程標準(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,對學生的認知性目標要求為“了解”。課標要求：學生經歷光的反射規律的探究過程，會描述光的反射現象，初步理解光的反射規律。光的反射規律是光學中的重要定律，是理解平面鏡成像原理的基礎，探究光的反射規律實驗是初中物理光學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 教學目標

根據課標的要求，將教學目標統一在核心素養的大框架下，制定了“光的反射”的教學目標(表1)。

表1

3 創設真實情景，形成物理觀念

物理觀念是對物理現象的基本認識，是學習物理概念與規律后形成的具有穩定心理特征的認知結構。[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，創設真實的情景進行教學，在培養學生的物理學科核心素養中起著關鍵作用。學生在學習物理概念之前已經具備了一定的生活經驗，學生對于光的反射現象并不陌生，在蘇科版初中物理教材 “3.1光的色彩 顏色”一課中，學生就已經知道人能夠看到本身不發光的物體與光的反射有關，對光的反射有一定的了解，關鍵在于呈現出光的反射路徑，利用自制教具半球型煙室，能讓各個方位的學生從空間立體的角度觀察光的反射現象，從而得出光的反射定義。

任務1：知道光的反射概念

演示：學生先是觀察到光在煙室內沿直線傳播，隨后教師改變光的傳播方向，使光照射在平面鏡上，發現光的傳播路徑發生了改變(圖1)。

圖1

教師利用半球型透明煙室顯示光路，學生觀察現象并做出總結，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為學生的直觀感受，真實的情景可以幫助學生理解抽象的物理概念，推動課堂教學的開展，激發學生的學習興趣。

4 模型建構，發展科學思維

學生關鍵能力發展的核心是培養創新思維，物理教學的關鍵任務是發展學生的科學思維、落實學生核心素養的培養，問題驅動是發展學生科學思維的主要策略。[3]在突破思維困境時，引導學生利用模型建構的方法解決問題，提升學生模型建構的能力。

任務2：認識光的反射

學生實驗：改變入射光照射到平面鏡上的角度，觀察光斑位置的變化。嘗試利用竹簽和泡沫塑料塊模擬光路，用紅色竹簽模擬垂直入射時的光路，用綠色竹簽模擬斜射時的入射光線和反射光線，并以問題鏈為思維載體，引導學生合理猜想。

問題鏈：在什么情況下入射光與反射光重合？當入射光與反射光重合時，入射光從該位置偏轉一定角度，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系？

利用竹簽和泡沫塑料塊進行實物模擬，并讓學生闡述這樣插竹簽的含義。讓學生嘗試描述兩條光線的位置關系，在描述過程中引導學生發現：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、準確、科學地描述入射光和反射光的位置關系，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 創新實驗，經歷科學探究

物理學科最大的特色就是科學探究，學生以“知識發現者”的身份參與物理規律的發現過程，帶著問題經歷科學探究過程，通過不同方式的學習，最終解決問題。通過多次實驗探究式的學習，在“問題、證據、解釋、交流”的探究環節中，引導學生掌握科學探究的一般方法。只有重視學生團隊的合作交流，重視科學探究過程的經歷與體驗,才能體會科學探究的艱辛，保持科學探究的熱情。

任務3：探究光的反射規律

學生小組合作、交流，思考以下問題，教師引導學生設計實驗方案，并完成探究。

問題鏈：我們需要證明什么？要測量什么？實驗裝置的關鍵是什么？

學生可能會回答：需要證明反射角與入射角大小的關系，需要證明反射光線、入射光線、法線是否在同一平面內，需要測量反射角和入射角的大小，實驗裝置的關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

學生利用自制學具，自主探究光的反射規律。如圖3和圖4所示，該學具是一個用餐盒自制的小型煙室，內部有一個可向前、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，演示旋轉煙室時，學生會發現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的一塊平面鏡及一塊碎鏡上。學生觀察實驗現象，歸納總結兩種反射的異同。

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)。該裝置能讓學生更好地體會到光的反射是存在一個空間立體的環境中，學生可以根據觀察到的現象總結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光的物體。

圖6

圖7

圖8

圖9

6 實踐應用，培養科學態度與責任

在落實學科核心素養的同時，需要注意讓學生在不同的情景中運用學到的概念、規律、觀點來解釋物理現象，解決實際問題。通過相關問題的解決，提高認知水平，從而產生新的學習動力。

任務5：學習評價

學生體驗：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。從側面看，鏡面和白紙哪個顯得更亮？。

圖10

學生制作：指導學生參考如圖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

學生調查：光的反射可能會造成光污染，請調查學校或家庭所在社區的光污染情況，并撰寫調查報告。

蘇科版初中物理教材中有一個“WWW”欄目，對學生的評價也可以從這三個方面展開。WHAT？本節課我們學習了什么？我們學習了光的反射，學生體驗后能夠利用基本概念解釋生活中的相關現象。WHY？我們為什么學習光的反射？通過學生制作簡易的潛望鏡，提高了學生的動手能力，了解光的反射在生產生活中的應用，科學的發展可以更好地服務于生活；HOW？學習了光的反射后怎樣做？學生調查學校或家庭所在社區的光污染情況，樹立保護環境及可持續發展的意識。

7 結語

落實核心素養培養目標的教學應該被視為一個整體，雖然核心素養所包含的四個方面的地位和作用不盡相同，但彼此之間相互聯系，無法割裂開來。在物理觀念的學習中會涉及科學思維的滲透，會有科學探究的應用，也離不開科學態度與責任的培養，當然最終的指向是提升學生解決實際問題的能力，培養學生科學素養和人文精神。筆者在 “光的反射”教學中運用基于核心素養的五個策略，創設真實的實驗情景，建立光的反射概念，探究光的反射規律,最后用物理理論指導實踐，解釋生活中的相關現象，讓學生在體驗及實驗中領悟規律、感受成功，體現了學生的學習主體地位，落實核心素養培養目標。