林英

摘 要：用“光的折射”一節(jié)的課堂教學為載體，以培育學生的物理核心素養(yǎng)為指向，論述從物理核心素養(yǎng)的四個方面實施課堂教學的策略。以生活、自然現(xiàn)象為切入點，培育學生的科學態(tài)度與責任；以實驗為載體，在課堂上培育學生的科學探究和科學思維；以解釋生活、自然現(xiàn)象為依托，培育學生的物理觀念。

關鍵詞：光的折射；物理觀念；科學態(tài)度與責任；科學探究；科學思維

十年樹木百年樹人，教書育人至關重要，在教學過程中，教師必須注重學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，以實現(xiàn)學生的自我發(fā)展及社會需要。物理核心素養(yǎng)由物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個維度構成[ 1 ]。筆者通過“光的折射”的教學，淺談物理核心素養(yǎng)的落實。

1 以生活、自然現(xiàn)象為突破口，培育學生的科學態(tài)度與責任

科學態(tài)度與責任對人的認識與實踐活動有決定性的導向作用，它包括科學本質、科學態(tài)度、科學倫理等要素，是人的科學素養(yǎng)的核心要素[ 2 ]?！翱茖W態(tài)度與責任”應當貫穿于物理學科教學課堂中，教師言傳身教，培育學生建立科學態(tài)度與責任。在探究光的折射規(guī)律前，筆者從以下方面進行教學設計，以達到培育學生的科學態(tài)度與責任的目的。

展示“變錢小魔術”趣味性的演示實驗。實驗的操作過程：課前事先在碗中放入硬幣，放在一定的高度讓學生剛好看不到碗底的硬幣。

【教學片斷1】

師：請同學們看，這是一個空碗，現(xiàn)在我要用這個碗進行“變錢小魔術”。

師：往碗里倒入一定量的水。

生：老師真的能變錢。

師：老師真的能變錢嗎？

師：大家再來觀察老師將筷子插入裝有適量水的玻璃杯中，請大家從側面觀察筷子，看到什么現(xiàn)象？筷子被折斷了嗎？

生1：應該沒有。

生2：好像筷子被折斷了。

師：取出筷子，筷子確實沒有折斷，我們的直觀感覺可靠嗎？

師播放神奇的自然現(xiàn)象：海市蜃樓。

師：在觀看視頻的過程中，思考海面上的高樓是真的嗎？

通過以上的實驗及生活的神奇現(xiàn)象，筆者啟發(fā)學生正確對待生活現(xiàn)象和自然現(xiàn)象，眼見不一定為實，要用科學的知識去解釋這些現(xiàn)象，不要一味的盲從。初中的學生對生活和自然的現(xiàn)象往往既熟悉又陌生，陌生在于學生沒有科學的理論依據(jù)會被表面的現(xiàn)象所迷惑，所以筆者以生活、自然現(xiàn)象為切入點，培育學生科學態(tài)度與責任。

2 以實驗為載體，在課堂上培育學生的科學探究和科學思維

物理是一門以實驗為基礎的自然學科，實驗是物理規(guī)律探索的基礎，學生動手實驗，有助于學生對規(guī)律的探索。所以無論是培育學生的科學探究能力的科學素養(yǎng)還是提升物理課堂品質，實驗是物理課堂必不可少的一個環(huán)節(jié)。

2.1 從生活、自然現(xiàn)象到物理實驗探究需要教師的有效、積極引導

科學思維包括是對客觀事物的本質屬性、內在規(guī)律及相互關系的認識方式[ 3 ]，所以筆者根據(jù)生活和自然現(xiàn)象對其本質的屬性、內在規(guī)律有效和積極引導，幫助學生對經驗事實進行理想模型的抽象概括。

【教學片斷2】

師：老師沒有本事真的能變出錢來，只是原來在碗底看不見的硬幣，老師加水后又能看得見，看到硬幣是由于硬幣反射的光進入我們的眼睛，在此過程中光經過的介質有幾種？

生：水和空氣。

師：光從一種介質射向另一種介質，光的傳播方向會有怎樣的變化？老師在黑板上演示光從空氣射向玻璃。（如圖1乙）

師：光從空氣射向玻璃，光的傳播方向沿直線傳播嗎？

生：光的傳播方向發(fā)生了偏折。

師：光從空氣射向玻璃傳播方向一定發(fā)生偏折嗎？

師演示光垂直于玻璃表面射向玻璃，讓學生再次觀察光的傳播方向情況。在此基礎上筆者順利的將生活和自然的現(xiàn)象引導到今天我們要探究的光的折射規(guī)律。

2.2 將科學思維的培育貫穿于規(guī)律探究的實驗過程

科學思維是分析綜合、推理論證等科學思維方法的內化；是基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判，進而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質。科學思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等要素[ 3 ]。

光的折射規(guī)律是在學生學過光的反射定律的基礎上，再一次探究光的另一種規(guī)律。所以筆者在進行探究光的折射規(guī)律教學設計時，復習了光的反射中的一點兩角三線相關概念的知識，滲透了物理類比思想幫助學生有效快速的建構光的折射的相關概念，如入射點和折射角、入射角及折射光線、入射光線、法線，即一點兩角三線。復習光的反射定律中探究的是三線的位置關系、兩角關系及光路是否可逆的內容，引導學生探究光的折射規(guī)律也是從這幾方面入手。

筆者在教學設計中通過遷移數(shù)學知識兩點確定一條直線，在光的傳播過程中取兩點并用一條直線連接即可確定入射光線、折射光線，從而培育學生的建模能力。

【教學片斷3】

師：我們探究光的折射規(guī)律實驗，關鍵是將折射光線和入射光線畫出，同學們我們該如何將這兩條光線畫出呢？

生：（思考，相互觀望）

師：你們已經學習了兩個點可確定一條直線。

生：我們只要在光的傳播方向確定兩個點，我們就可以確定入射光線和折射光線。

師：在黑板上示范如何確定折射光線和入射光線，畫出光路圖。

2.3 將演示實驗和分組實驗有機結合，讓學生由淺入深的體驗物理規(guī)律的探究過程

教師為學生演示實驗，學生未參與實驗過程，對物理規(guī)律的認知仍停留在較淺的層面上。學生進行分組實驗，能夠親自動手實驗，動手實踐能力得到提高，思維能力也得到了全過程的啟發(fā)，對規(guī)律的形成有了較深的了解，能夠較為科學的應用物理規(guī)律解釋生活現(xiàn)象、解決物理問題。

光的折射規(guī)律中探究三線的位置關系相對比較簡單容易觀察，由于學生在光的反射定律探究過程中已經有所體驗，所以筆者在教學設計中僅僅以教師的演示實驗讓學生從感官上認識光的折射規(guī)律中的折射光線、入射光線及法線的位置關系。

本節(jié)課重點探究折射角與入射角的大小定性關系、找出折射角與入射角的變化規(guī)律形成光的折射規(guī)律，筆者在探究這兩角關系時讓學生進行分組實驗，讓學生在動手實踐中使作圖的能力，建模的能力，準確地找角的能力都能得到提高，并對光的折射相關的概念加深理解。

【教學片斷4】

（1）學生實驗

師：光線斜射入玻璃：讓入射角變化（角度由小到大，或角度由大到小）畫出折射光線和入射光線，至少三次實驗，觀察折射角的變化，比較在哪種介質中的角度大。光線垂直射向玻璃，觀察光的傳播路徑會怎樣變化。一、二組完成光從空氣射向玻璃，畫出實驗過程的光路圖，分別量出入射角、折射角并比較兩者大小關系（玻璃磚是半圓形的）

實驗過程中學生正在體驗實驗帶來的快樂如圖2，某學生收集的數(shù)據(jù)如表1。

師：三、四組完成光從玻璃射向空氣，畫出實驗過程的光路圖，分別量出入射角、折射角并比較兩者大小關系（玻璃磚是方形的）

師：對收集來的數(shù)據(jù)進行交流討論，分析得出規(guī)律，展示其中某組學生的數(shù)據(jù)（如表2）

師：我們怎么分析數(shù)據(jù)呢？

師：我們要先對這兩組數(shù)據(jù)縱向比較，會的得出什么結論？

生：無論是光從空氣射向玻璃還是玻璃射向空氣，折射角隨入射角的增大而增大。

師：我們再看這兩組數(shù)據(jù)橫向比較，光從空氣斜射向玻璃時折射角與入射角大小關系？

生：折射角小于入射角。

師：光從玻璃斜射向空氣時，折射角與入射角大小關系？

生：折射角大于入射角。

師：由此我們知道折射角不一定小于入射角，那這兩個角之間還有什么規(guī)律沒有？

師：光從空氣斜射向玻璃時，入射光線在哪種介質中？

生：空氣。

師：光從玻璃斜射向空氣中，折射光線在哪種介質？

生：空氣。

師：光線只要在空氣中相對應的角就比光在玻璃介質中相對應的角大。

（2）教師演示實驗

師：根據(jù)以上初步得到折射規(guī)律適合所有介質的折射現(xiàn)象嗎？

師演示光從空氣斜射向水中，并且使入射角增大。

師：大家觀察到入射角增大時，折射角如何變化？

生：增大。

師：你們還能觀察到什么？

生：光從空氣斜射向水中，折射角小于入射角。

師演示光從水中斜射向空氣中，觀察到什么？

生：光從水斜射向空氣中，折射角大于入射角。

師：光線只要在空氣中的相對應的角就比光在水介質中相對應的角大。因此光在空氣相對應的角比光在其他介質相應的角大。由此可以得出光的折射規(guī)律不僅適用在空氣與玻璃還適用在空氣與水中。

筆者在設計探究折射角和入射角關系時，這個實驗探究的重點是根據(jù)收集的數(shù)據(jù)進行分析，培育學生學會縱向比較數(shù)據(jù)、分析、歸納總結光的折射規(guī)律中的折射角與入射角的大小的變化關系，折射角隨入射角的增大而增大；當入射角等于零度時，折射角為零度即當光垂直于介質表面入射時光的傳播方向不變；培育學生橫向比較數(shù)據(jù)歸納總結出在空氣中的角（無論是折射角還是入射角）都比其他介質中的角大。學生的分組實驗如果僅僅單一的光從空氣射向玻璃或者光從玻璃射向空氣歸納得出來的光的折射規(guī)律可能存在偶然性，引導學生對規(guī)律的探究應該具有普遍性，所以筆者在學生分組實驗探究的基礎上再次設計教師的演示實驗探究光在空氣和水中的傳播過程中是否也滿足光的折射規(guī)律。將教師演示實驗和學生分組實驗有機結合，不僅可以提升物理課堂品質而且還能增加學生在物理規(guī)律探究過程帶來的喜悅感。

3 以解釋生活、自然現(xiàn)象為依托，培育學生的物理觀念

物理觀念包括物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用等要素[ 3 ]。本節(jié)光的折射學習就是以生活、自然現(xiàn)象引入，在學習探究光的折射規(guī)律后運用光的折射規(guī)律解釋生活和自然中的現(xiàn)象。筆者在教學設計中首尾呼應，運用光的折射規(guī)律解釋“變變錢小魔術”“筷子被水折斷”“海市蜃樓”現(xiàn)象。 在教學的過程中可以根據(jù)學生的能力強弱在解釋“變錢小魔術”時有所區(qū)別，學生能力強的班級筆者設計時讓學生運用光的折射規(guī)律畫出光路圖，學生能力弱的班級筆者自己在黑板上畫變出硬幣的原因。促使學生將“筷子被水折斷”原因的光路圖畫出來。通過以解釋生活、自然現(xiàn)象為依托，培育學生的物理觀念。

4 結束語

培育學生核心素養(yǎng)的主要陣地之一的是課堂，因此物理課堂的教學目標、教學設計，要依托于科學的、先進的教學理念。在物理課堂教學中，學生在教師的有效引導下建構物理觀念，并將建構過程中的科學探究和科學思維吸收轉化為科學素養(yǎng)和科學態(tài)度與責任，完成物理核心素養(yǎng)在課堂上的落實。當然并不是所有物理課均能全面培育這四個維度的物理核心素養(yǎng)，但要盡力讓每節(jié)物理課能根據(jù)其內容有所側重，從而落實學生的物理核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]董友軍，李躍明.凸顯“知識遷移能力”，落實“物理核心素養(yǎng)”[J] .物理實驗，2017（17）.

[2]馬朱林.以“楞次定律”為例踐行核心素養(yǎng)教學[J].中學物理教學參考，2018（Z1）.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準[S].北京：人民教育出版社，2017.