基于学科核心素养的教学设计

――以苏科版“光的反射”教学为例

徐卓伟¹  孙春成²

(1.江苏省南菁高级中学实验学校,江苏 江阴 214400;

2.江阴市青阳中学,江苏 江阴 214401)

摘  要:本文以苏科版八年级教材“光的反射”的教学为例,通过几个教学片断,阐述了如何精准研读教材,创新设计教学流程,优化教学环节;如何通过情境创设、自主探究,让学生经历实验探究的过程,从而培养学生的科学素养;如何遵循规律教学内在规律,设计出既贴合学生认知水平、思维习惯,又符合新课标教学目标的高效课堂,促进学生有效学习、深度学习.

关键词:科学素养;教学设计;光的反射

1 引言

随着课程改革的不断深入,物理教学有了新的发展要求,尤其是在培养学生物理学科核心素养的大背景下,如何紧扣时代脉膊,因地制宜地设计出高效、精彩的物理课堂,成了我们的必修课.优秀的教学设计要求教师结合施教内容,在一定的教学理论指导下,精准研读课标和教材,精心设计教学流程,着眼于培养学生核心素养.笔者以苏科版“光的反射”为例,谈谈在具体的教学设计中,如何在尊重学生认知规律的基础上,通过实验来帮助学生突破学习难点,发展学生的科学思维,培养学生的科学探究能力.

2 “光的反射”教学设计

2.1 情境导入,激发兴趣

【教学片断1】

教师:如果大家身处伸手不见五指的黑暗环境中,你能看清楚老师吗?为了看清楚老师,你认为手电筒的光应照向哪里?

学生:照向老师.

老师演示:为什么把光照到老师的脸上,你们就能看到老师了呢?

学生:因为光照到老师的脸上发生了反射,然后光进入人眼,我们就看到了.

这样的情境导入,方便易行,简洁明了,学生全员参与,贴近生活,也为后继的学习打下知识储备.特别是手电筒发出的白光,在暗室中照射到老师的脸上出现的效果,可以引发学生好奇,拉近师生距离,并能够调动学生思维.

2.2 学生体验,观察现象

苏科版教材中,有以下这样一段文字:

试一试:将手电筒（或激光笔）发出的光照射到平面镜上,它的反射光会在光屏上形成一个光斑.改变入射光照射到平面镜上的角度,观察光斑位置的变化.

猜一猜:根据你观察到的现象猜测:[1]

1.        什么情况下入射光与反射光重合?

2.        当入射光从与反射光重合的位置偏转一定角度时,反射光的方向怎样变化?它们可能有什么关系?

如何处理好这部分教学内容呢?

【教学片断2】

演示:一块平面镜放置在地面上,激光笔向下照射平面镜上.

老师:（故意向地下仔细看）同学们发现了什么?改变照射的角度,你发现了什么?

学生:天花板上光点移动.

老师:说明光发生了什么现象?

学生:发生了光的反射.

老师:我们看到了光点,有没有看到光的路径?怎样才能看到?

学生:喷入水雾或烟雾.

老师:老师带来了檀香,点燃檀香能生成烟雾,可是烟雾比较淡,而且会飘散,怎么办?

学生:用烧杯罩住.

图1

老师:（边讲解边演示）将烧杯倒扣在玻璃上,用点燃过的檀香吹灭,迅速塞入烧杯内,然后再进行观察（如图1）.要求学生自己动手做这个实验并思考书本问题.

此环节笔者安排了体验性活动让学生观察光的反射.活动前的介绍过程,一环套一环,柳暗花明,引人入胜.给学生明确观察任务,为后继的术语介绍做好铺垫.

2.3 介绍术语,引出法线

在苏科版教材中,关于光的反射的术语,用“信息快递”的形式直接给出.笔者认为,这样的处理方式符合学生的认知水平.如果在为什么引入法线的问题进行深度挖掘,有化简为繁之嫌,既不符合教材要求,也不贴近学生实际,反而会影响后面的教学重点:探究光的反射的规律.所以,对法线引入进行简单化处理,以“信息快递”的形式给出,不失为一种好办法.

但是,教材在“信息快递”前安排学生观察学生进行体验性活动,并布置了明确的观察任务,学生进行活动观察之后,必然有一个活动成果交流反馈的过程,这方面如何处理?同时,法线的引入,体现了物理对称的美,在此对学生渗透物理观念也很有必要.

【教学片断3】

教师:怎么才能让入射光线、反射光线重合?

学生:垂直入射.

老师:让光从重合位置向左（右）偏,反射光线向右（左）偏,它们好象相对某个轴对称一样（点到为止,一带而过,为后面辅助线的添加埋下伏笔）,它们偏转的角度大小怎么样?

学生:相等.

老师:是否一定相等呢,稍后我们用实验来验证.为了测量这两个角度,我们要引入一条辅助线,大家说说看,辅助线怎么画?

学生:过入射点垂直于平面镜.

老师:把这条辅助线称为法线,入射光线与法线的夹角叫入射角,反射光线与法线的夹角叫反射角.

这样的处理方式,既兼顾到了法线的处理要简单明了,贴近教材要求,符合学生认知水平的实际情况,也兼顾到了学生活动的成果交流分享,同时也点到了物理对称之美,通过过渡语,顺利进入下一环节――光的反射定律的探究.

2.4 自主探究,探究规律

图2

在规律探究过程中,很多老师采用先易后难的方式,即先测量两个角度的关系,再探究三线位置关系.其实,探究的次序要符合逻辑,不能颠倒.只有在知晓三线位置关系的基础上,才能进行两角大小的测量,从而得到两角大小关系.因此,三线位置关系如何探究并顺利得出,这一课堂难点必须得到突破.

【教学片断4】

老师:介绍实验装置、演示木板能折叠、演示装置安装,并演示光的反射（如图2）.

老师:此处通过什么来呈现光路?

学生:木板.

老师:这块木板叫做光屏,木板接缝相当于法线,光在发生反射时,入射光、反射光、法线三者位置有何关系?

学生:反射光、入射光分居法线两侧.

老师:反射光、入射光、法线位置还有什么关系呢?

学生:在同一平面内.

老师:那么它们一定在同一平面内吗?这是不是特殊的情况?有没有可能反射光在光屏后面?如何验证?

学生:向后翻折光屏.

介绍光屏的时候,要演示示范给学生看光屏是如何翻折.然后当光屏翻折到同一平面上后,垂直于玻璃板放置,让光入射,学生自然就能想到三线共面,这样就顺利地把课堂难点之一突破了.接下来,该现象是否是特殊情况呢?反射光束会不会出现在光屏前方或后方呢,学生自然想到通过把光屏向后翻折的方法,来探究三线共面的问题.以上处理方式,必须在老师的引导下,由学生自主思考,设计实验方案,体现学生主体地位,培养科学思维能力和科学探究能力.

图3

2.5 立体演示,建立模型

【教学片断5】

老师:那反射光束能否在光屏前面呢?怎么来验证?

学生:把光屏向前翻.

老师:今天老师带来了另一套实验装置,用来说明这个问题.平面镜放在水平转台上,一束激光竖直射向镜面模拟法线,挂熨机喷入水雾,显示光路,另一束激光射向入射点（如图3）

老师:你看到了几条光线?如果用一只眼睛观察,是不是总是能看到三条光束?有没有一个角度,发现只能看到一条光束?这说明什么问题?

（慢慢转过转台）

学生:发现有一个角度,只能看到一条光束,这条光线挡住了后面两条光束,说明了它们在同一平面内.

为了验证反射光线是否在光屏前方,可以把光屏向前翻折,但是,因为演示光的反射需要在激光笔前安装扩束镜,这样,从光源发出的光是一条平行光带.因为是一束平行光带,把光屏向前翻,仍能在光屏上看到发现反射光线,这套装置是不能验证反射光线是否在光屏前方的.但此现象与本节课教学内容无关,也不适宜在课堂上跟学生讲透.因此,老师回避此问题,借助光的反射三维立体演示,让学生通过直观的感觉,在前面探究的基础上,进一步得到三线位置清晰的关系,有利于学生在头脑中构建光的反射模型,加深对光的反射规律的认识.

2.6 学生板演,实验验证

【教学片断6】

老师:同学们能根据光的反射定律,画出一条实际光线的反射光线吗?（请一位同学上黑板板演）

老师:请你给同学们说一说你打算怎样来作反射光线?

学生:先作法线,量出入射角,得到反射角,根据反射角大小,作出反射光线.

学生:演示作图.

老师:我们用实验来验证画得是否正确.演示:平面镜吸附在黑板上,激光沿入射光入射,验证反射光线是否按所画的路径传播.

老师:发现这位同学画得十分精确,这幅图左右对称,非常漂亮,体现了物理的美（掌声）.

老师:如果我们沿反射光线的方向入射光线,光线会怎么反射?

学生:将沿OA反射.

老师:实验验证.（演示光路可逆）提问:如果你做作业时,用小镜子观察爸爸妈妈,那么,爸爸妈妈也一定可以通过镜子观察到你,这是什么原理?

学生:光反射时,光路可逆.

形成物理观念,除了要建构知识体系,还包括应用知识去解决问题,而根据光的反射定律作图,既属于应用知识解决问题,也属于学生的基本能力范畴,在课堂上必须重点训练.同时规律有其自身的内涵和外延,光路可逆原理,教材中虽然没有相关知识介绍,但却是重要的规律的外延,反过来,也进一步深化了光的反射定律,因此在规律的教学设计中,是不可或缺的一环,必须得到相应的处理.

笔者在以上教学片断中,把两者巧妙结合起来,通过在第一模块光的反射现象教学环节中板书留白,为作图留下板书的空间.然后,用真实的光束和平面镜,检验作图是否精确,体现了物理来自于生活,但不可能脱离生活实际,也不是空洞的理论知识.同时,引导学生欣赏光学对称、精准的美,帮助学生建立物理观念.最后,顺带着把光路可逆这一教学环节处理掉.

2.7 规律应用,实验演示

图4

关于光的反射的类型:镜面反射、漫反射.在这一环节的处理过程中,可以用磁吸把白纸压在黑板上,位置高于老师头部,把磁铁粘在平面镜背面,这样,平面镜就可以吸附在白纸上.老师的手向上举直,让手电的白光同时正面照射到玻璃和白纸上,这样,学生坐在座位上位于低处,一般都能观察到较明显的现象.还要注意控制变量,即让光同时照射白纸和镜面.演示漫反射时,可以把反射面左右移动,进一步观察到反射光线的杂乱无章,放大实验效果.

关于光的反射的应用.这一教学环节往往是课堂亮点呈现的关键环节,因为光的反射现象在日常生活中无处不在,可供选择的应用例子实在多得不胜枚举,到底选择什么例子作为课堂讲解用呢?笔者选择了“WWW”栏目中的潜望镜和角反射镜作为课堂讲解用的实例.有以下三点考虑: = 1 \* GB3 ①这两个实例都是教材“WWW”栏目中的例子,教材中的实例,有着特殊的地位. = 2 \* GB3 ②两块或三块平面镜的组合,发生两次反射,既是应用,又是深化学习,一举两得,符合学生学习进阶原则. = 3 \* GB3 ③通过观察关于潜望镜的图片,激发学生兴趣;观察军事雷达反射面（如图4），引出角反射器，使用三块平面镜两两垂直自制角反射器,演示最终的反射光线和最初的入射光线相互平行,可以为课堂增色不少,也是课堂亮点之一.

3 结语

随着深化课堂教学改革的持续推进,作为教学第一线的广大教师,如何把每一堂课的教学设计进行最优化,设计出精准把握时代脉搏,又贴合学生学情的高效的课堂,是一个永恒的话题.这就要求我们除了加强理论学习之外,在教学过程中,更要尊重学生的认知规律,尊重学生的主体地位,精心预设情境,不断发现和努力创设思维生长点.只有这样,学生的学和教师的教,才能相得益彰,教学相长.

参考文献:

[1] 徐杰等著.名师课堂教学细节设计艺术[M].北京:中国轻工业出版社,2014. 83－93

[2] 郭培东.优化教学设计培养科学思维――以“探究光的反射定律”教学为例[J].中学物理教学参考,2019（3）:26－28