基于探究式教學(xué)提升學(xué)生核心素養(yǎng)

趙琪 程宏亮

摘 要：物理教學(xué)過(guò)程培養(yǎng)的核心素養(yǎng)是中國(guó)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要部分，探究式教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要教學(xué)方式.本文以初中物理《光的折射》一節(jié)為例，探討如何運(yùn)用物理思維與探究式教學(xué)提升學(xué)生的核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：探究式教學(xué);核心素養(yǎng);光的折射

中圖分類(lèi)號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2022）23-0110-03

收稿日期：2022-05-15

作者簡(jiǎn)介：趙琪（1994.5-），女，山西省古交人，研究生，中學(xué)三級(jí)教師，從事初中物理教學(xué)研究.

在學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)，構(gòu)建物理知識(shí)體系，走入物理知識(shí)大廈的過(guò)程中，學(xué)生逐漸形成適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和個(gè)人發(fā)展的能力和品質(zhì)，而物理學(xué)科核心素養(yǎng)是上述過(guò)程中重要的一部分.物理核心素養(yǎng)分為四個(gè)方面：物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.它們是相互聯(lián)系，共同發(fā)展的.探究式教學(xué)是提升物理核心素養(yǎng)的有效途徑.探究式教學(xué)是在教師的主導(dǎo)下可以落實(shí)以學(xué)生為主體的教學(xué)觀念，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)品質(zhì)有著很大的幫助.人教版初中物理八上《光的折射》是經(jīng)典的培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)的教學(xué)案例.該節(jié)課將物理現(xiàn)象、物理觀念、物理規(guī)律和拓展應(yīng)用集于一體，非常值得我們深入探究.

光學(xué)現(xiàn)象之一《光的折射》不僅與前序內(nèi)容--光的反射相互聯(lián)系，同時(shí)也是后序內(nèi)容--透鏡成像的基礎(chǔ).雖然學(xué)生在學(xué)習(xí)光的反射時(shí)已然具備了一定的學(xué)習(xí)能力和基礎(chǔ)，但這節(jié)內(nèi)容對(duì)學(xué)生而言仍然是學(xué)習(xí)的重難點(diǎn).為了讓學(xué)生能較深層次的認(rèn)識(shí)光的折射規(guī)律和解釋光的折射現(xiàn)象，這里采用“探究式教學(xué)”的形式進(jìn)行課堂教學(xué).教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解光的折射現(xiàn)象及其特點(diǎn);知道光的折射現(xiàn)象的一些實(shí)例;能利用光的折射規(guī)律作圖.

1 案例過(guò)程

1.1 創(chuàng)設(shè)情景，引出話(huà)題

情景設(shè)置：播放視頻《小人叉魚(yú)》.如圖1.

師：為什么前兩個(gè)小人將鋼叉瞄準(zhǔn)了魚(yú)，卻沒(méi)有扎到魚(yú)？而第三個(gè)小人將鋼叉瞄準(zhǔn)了魚(yú)的下方，卻扎到了魚(yú)？

學(xué)生思考并討論，教師引出光的折射.

探究式教學(xué)的高效開(kāi)展需要提高學(xué)生的積極性，而創(chuàng)設(shè)生活中的情景可以提高學(xué)生的探究興趣.“叉魚(yú)”情景貼近生活，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.從對(duì)比情境出發(fā)，引入能引起學(xué)生認(rèn)知沖突的問(wèn)題情景，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)折射現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用，進(jìn)而獲得對(duì)生活的熱愛(ài)和解決生活問(wèn)題的能力.

1.2 建立模型，提出概念

情景設(shè)置：利用“光的折射”器材進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn).將一束激光斜射入空的透明容器中，在P點(diǎn)形成光斑.

師：請(qǐng)同學(xué)們猜想，容器中加水后，光斑P的位置是否不變？

學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)，光斑的位置改變.

師：光斑位置為什么改變了，請(qǐng)猜想？

生：光從空氣斜射入水中時(shí)，傳播方向發(fā)生了偏折.

師：請(qǐng)同學(xué)們描述該現(xiàn)象.

圖2生：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折的這種現(xiàn)象叫做光的折射.如圖2.

師：請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P82頁(yè)最上面一段話(huà)，并以光的折射圖為主，認(rèn)識(shí)入射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)、法線(xiàn)、入射角和折射角.然后請(qǐng)一位同學(xué)用鉛筆指認(rèn)以上物理要素.

根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，建立容易理解的物理模型，讓學(xué)生能夠?qū)⒖吹降模汗庠诳罩行鄙淙胨袝r(shí)，光線(xiàn)發(fā)生偏折的現(xiàn)象以光路模型的形式表示出來(lái).同時(shí)入射光線(xiàn)等概念的引出，也為折射規(guī)律的探究打下了基礎(chǔ).要特別指出，折射角是折射光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角.

1.3 科學(xué)探究，尋找規(guī)律，得出結(jié)論

師：上面的實(shí)驗(yàn)還有什么現(xiàn)象？

引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出光的折射與光的反射是同時(shí)發(fā)生的，并共同回顧光的反射定律：三線(xiàn)共面、兩線(xiàn)分居、兩角相等和光路可逆.類(lèi)比前序內(nèi)容光的反射，請(qǐng)同學(xué)們猜想光的折射規(guī)律.探究過(guò)程從以下幾方面一一展開(kāi)：

[提出問(wèn)題]

光的折射有著怎樣的規(guī)律？

[猜想和假設(shè)]

師：請(qǐng)同學(xué)們猜想可能存在的規(guī)律？

生：折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、法線(xiàn)三線(xiàn)共面？折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)總是在法線(xiàn)的兩邊？折射角、入射角總是相等？

教師將學(xué)生的猜想在黑板上記錄下來(lái)，方便學(xué)生在接下來(lái)的時(shí)間里進(jìn)行逐個(gè)驗(yàn)證.學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)的光的反射定律來(lái)猜想光的折射規(guī)律，可使知識(shí)有連接和遷移，進(jìn)一步“溫故而知新”.

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]

教師先介紹實(shí)驗(yàn)器材：光源、底座、演示屏和玻璃磚，然后引導(dǎo)性提問(wèn)學(xué)生，幫助學(xué)生化解難點(diǎn)，形成一定的實(shí)驗(yàn)操作思路.

師：如何證明三線(xiàn)共面？

生：以演示屏的中線(xiàn)為法線(xiàn)，將演示屏向后翻折，觀察是否還有折射光線(xiàn).

師：如何證明兩角關(guān)系？如圖3.

生：首先觀察當(dāng)光從空氣斜射入玻璃時(shí)的入射角，通過(guò)后面的刻度板讀出大小以及光從玻璃斜射入空氣時(shí)的折射角，同樣通過(guò)后面的刻度板讀出大小.同時(shí)多次改變?nèi)肷涞慕嵌龋^察兩個(gè)角的變化，是否存在某些關(guān)系.

合適的實(shí)驗(yàn)器材可以使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常清楚和直觀.學(xué)生在動(dòng)手操作過(guò)程中有助于較為深刻地理解物理概念，發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，具備探究能力，從而提高課堂效率并更好地培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

[實(shí)驗(yàn)探究]

師：現(xiàn)在給同學(xué)們8min的時(shí)間，請(qǐng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想，并完成導(dǎo)學(xué)案，記錄表格見(jiàn)表1.

提醒：1.激光不要照射眼睛;2.請(qǐng)多次實(shí)驗(yàn)，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在偶然性.

師：實(shí)驗(yàn)完畢，請(qǐng)關(guān)閉電源.請(qǐng)各小組派一名代表分享結(jié)果.

生1：三線(xiàn)共面.兩線(xiàn)分居.

生2：當(dāng)光從空氣斜射入玻璃時(shí)，光線(xiàn)向法線(xiàn)偏折，折射角小于入射角;當(dāng)光從玻璃斜射入空氣時(shí)，光線(xiàn)向遠(yuǎn)離法線(xiàn)的方向偏折，折射角大于入射角.當(dāng)增大入射角時(shí)，反射角跟著一起增大.

師：我們深度挖掘規(guī)律，與光的反射定律相比，它們最大的區(qū)別是哪點(diǎn)？

生：兩角不等.

師：請(qǐng)大家觀察在哪種介質(zhì)中的角比較大？

生：空氣中角大.

[得出結(jié)論]

師：請(qǐng)同學(xué)們歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論.如圖4.

生：“三線(xiàn)”關(guān)系：折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面內(nèi).折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)分別位于法線(xiàn)兩側(cè).

“兩角”關(guān)系：空氣中角大;折射角隨入射角的增大而增大.

[拓展延伸]

匯總規(guī)律后，教師逐步引導(dǎo)學(xué)生一起探究特殊情況.

演示實(shí)驗(yàn)1：將紅色激光從水中斜射入空氣，然后將綠色激光逆著折射光線(xiàn)的方向入射.

師：光線(xiàn)是否逆著原入射光線(xiàn)方向射出，說(shuō)明了什么？

生：光路重合，說(shuō)明了光折射時(shí)，光路是可逆的.

演示實(shí)驗(yàn)2：將紅色激光從水中垂直射入空氣（或?qū)⒐鈴目諝獯怪鄙淙胨校?

師：垂直入射時(shí)，入射角，反射角和折射角分別是多少度？

生：當(dāng)光垂直入射時(shí)，折射角，反射角和入射角都等于0°.

師：我們可以總結(jié)為：垂直入射，三個(gè)0°.請(qǐng)將以上結(jié)論記錄在導(dǎo)學(xué)案中.

得出以上結(jié)論后請(qǐng)各小組間交流討論，看所得的結(jié)論是否具有普遍性.

一些同學(xué)在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中會(huì)觀察到，當(dāng)以特殊角度入射時(shí)，折射光線(xiàn)消失的現(xiàn)象，即全反射現(xiàn)象.這時(shí)教師要鼓勵(lì)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)并敢于質(zhì)疑的態(tài)度，然后簡(jiǎn)單介紹這是全反射現(xiàn)象，將在高中階段進(jìn)行學(xué)習(xí)，并鼓勵(lì)學(xué)生在課后查閱資料進(jìn)行研究.

關(guān)注到學(xué)生腦中物理知識(shí)的論證和生成是探究式教學(xué)的關(guān)鍵.學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)親自驗(yàn)證自己提出的猜想，能夠極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性.學(xué)生通過(guò)觀察直觀的物理現(xiàn)象、構(gòu)建簡(jiǎn)單的物理模型，發(fā)散物理思維來(lái)深化認(rèn)識(shí)物理知識(shí)，有助于全面地理解光的折射現(xiàn)象.同時(shí)，教師也要肯定來(lái)自學(xué)生的質(zhì)疑，可以培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任觀.

教師需把握和理解初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，全面鉆研專(zhuān)業(yè)知識(shí);還要研究學(xué)生，了解學(xué)生的學(xué)情和基礎(chǔ)，尊重差異，盡可能關(guān)注所有學(xué)生，并多以問(wèn)題引導(dǎo)探究和多進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng).

參考文獻(xiàn)：

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[2] 張華，阮享彬.基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的生活化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)——以“光的折射”為例[J].物理教師，2019，40（02）：33-36.

[責(zé)任編輯：李 璟]