趙琪 程宏亮

摘 要：物理教學(xué)過程培養(yǎng)的核心素養(yǎng)是中國學(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

中圖分類號：G632?? 文獻標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2022）23-0110-03

收稿日期：2022-05-15

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

在學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識，構(gòu)建物理知識體系，走入物理知識大廈的過程中，學(xué)生逐漸形成適應(yīng)社會發(fā)展和個人發(fā)展的能力和品質(zhì)，而物理學(xué)科核心素養(yǎng)是上述過程中重要的一部分.物理核心素養(yǎng)分為四個方面：物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究和科學(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)下可以落實以學(xué)生為主體的教學(xué)觀念，對于培養(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)容對學(xué)生而言仍然是學(xué)習(xí)的重難點.為了讓學(xué)生能較深層次的認(rèn)識光的折射規(guī)律和解釋光的折射現(xiàn)象，這里采用“探究式教學(xué)”的形式進行課堂教學(xué).教學(xué)目標(biāo)是通過實驗，了解光的折射現(xiàn)象及其特點;知道光的折射現(xiàn)象的一些實例;能利用光的折射規(guī)律作圖.

1 案例過程

1.1 創(chuàng)設(shè)情景，引出話題

情景設(shè)置：播放視頻《小人叉魚》.如圖1.

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

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”情景貼近生活，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.從對比情境出發(fā)，引入能引起學(xué)生認(rèn)知沖突的問題情景，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲，使學(xué)生初步認(rèn)識折射現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用，進而獲得對生活的熱愛和解決生活問題的能力.

1.2 建立模型，提出概念

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

師：請同學(xué)們猜想，容器中加水后，光斑P的位置是否不變？

學(xué)生觀察實驗并發(fā)現(xiàn)，光斑的位置改變.

師：光斑位置為什么改變了，請猜想？

生：光從空氣斜射入水中時，傳播方向發(fā)生了偏折.

師：請同學(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，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：請同學(xué)們閱讀課本P82頁最上面一段話，并以光的折射圖為主，認(rèn)識入射光線、折射光線、法線、入射角和折射角.然后請一位同學(xué)用鉛筆指認(rèn)以上物理要素.

根據(jù)觀察到的實驗現(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，光線發(fā)生偏折的現(xiàn)象以光路模型的形式表示出來.同時入射光線等概念的引出，也為折射規(guī)律的探究打下了基礎(chǔ).要特別指出，折射角是折射光線與法線的夾角.

1.3 科學(xué)探究，尋找規(guī)律，得出結(jié)論

師：上面的實驗還有什么現(xiàn)象？

引導(dǎo)學(xué)生說出光的折射與光的反射是同時發(fā)生的，并共同回顧光的反射定律：三線共面、兩線分居、兩角相等和光路可逆.類比前序內(nèi)容光的反射，請同學(xué)們猜想光的折射規(guī)律.探究過程從以下幾方面一一展開：

[提出問題]

光的折射有著怎樣的規(guī)律？

[猜想和假設(shè)]

師：請同學(xué)們猜想可能存在的規(guī)律？

生：折射光線、入射光線、法線三線共面？折射光線、入射光線總是在法線的兩邊？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，方便學(xué)生在接下來的時間里進行逐個驗證.學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)的光的反射定律來猜想光的折射規(guī)律，可使知識有連接和遷移，進一步“溫故而知新”.

[設(shè)計實驗]

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

師：如何證明三線共面？

生：以演示屏的中線為法線，將演示屏向后翻折，觀察是否還有折射光線.

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的入射角，通過后面的刻度板讀出大小以及光從玻璃斜射入空氣時的折射角，同樣通過后面的刻度板讀出大小.同時多次改變?nèi)肷涞慕嵌?，觀察兩個角的變化，是否存在某些關(guān)系.

合適的實驗器材可以使得實驗現(xiàn)象非常清楚和直觀.學(xué)生在動手操作過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).

[實驗探究]

師：現(xiàn)在給同學(xué)們8min的時間，請通過實驗驗證自己的猜想，并完成導(dǎo)學(xué)案，記錄表格見表1.

提醒：1.激光不要照射眼睛;2.請多次實驗，避免實驗結(jié)果存在偶然性.

師：實驗完畢，請關(guān)閉電源.請各小組派一名代表分享結(jié)果.

生1：三線共面.兩線分居.

生2：當(dāng)光從空氣斜射入玻璃時，光線向法線偏折，折射角小于入射角;當(dāng)光從玻璃斜射入空氣時，光線向遠(yuǎn)離法線的方向偏折，折射角大于入射角.當(dāng)增大入射角時，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？

生：兩角不等.

師：請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：請同學(xué)們歸納實驗結(jié)論.如圖4.

生：“三線”關(guān)系：折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi).折射光線、入射光線分別位于法線兩側(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.

演示實驗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的方向入射.

師：光線是否逆著原入射光線方向射出，說明了什么？

生：光路重合，說明了光折射時，光路是可逆的.

演示實驗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，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，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0°.請將以上結(jié)論記錄在導(dǎo)學(xué)案中.

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

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

關(guān)注到學(xué)生腦中物理知識的論證和生成是探究式教學(xué)的關(guān)鍵.學(xué)生通過實驗親自驗證自己提出的猜想，能夠極大地調(diào)動學(xué)生的積極性.學(xué)生通過觀察直觀的物理現(xiàn)象、構(gòu)建簡單的物理模型，發(fā)散物理思維來深化認(rèn)識物理知識，有助于全面地理解光的折射現(xiàn)象.同時，教師也要肯定來自學(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)，全面鉆研專業(yè)知識;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，并多以問題引導(dǎo)探究和多進行實驗探究活動.

參考文獻：

[1] 核心素養(yǎng)研究課題組.中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)[J].中國教育學(xué)刊，2016（10）：1-3.

[2] 張華，阮享彬.基于學(xué)習(xí)進階的生活化物理實驗教學(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]