馬劍 付明

(石家莊市第四十中學(xué) 河北 石家莊 050011)

生涯規(guī)劃是一個人根據(jù)自己的實際情況，結(jié)合機(jī)遇和制約發(fā)展的因素(智能、性向、價值觀以及環(huán)境)為自己確定目標(biāo)，制定發(fā)展計劃，并為此對實施時間、順序及行動方向等做出合理的安排.2014年教育部制定并頒布了《普通高中學(xué)生發(fā)展指導(dǎo)綱要(試行)》(以下簡稱綱要).綱要明確提出了培養(yǎng)學(xué)生涯規(guī)劃的意識和能力，并指出在生活和生涯方面指導(dǎo)學(xué)生發(fā)展的主要內(nèi)容包括：幫助學(xué)生了解自己的興趣、能力傾向、個性特點與生涯發(fā)展的關(guān)系；幫助學(xué)生了解大學(xué)專業(yè)信息與社會職業(yè)需求，合理規(guī)劃升學(xué)與就業(yè)目標(biāo)；促進(jìn)學(xué)生掌握步入下一階段生活、學(xué)習(xí)、工作所必需的技能；有效減少學(xué)生在生活與生涯方面的困惑.

生涯規(guī)劃教育是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要前提和保障.隨著新高考的逐漸普及，生涯規(guī)劃教育逐步進(jìn)入高中課程.為確保學(xué)生高中階段選科準(zhǔn)確，避免在高中階段出現(xiàn)人生軌跡偏差，在初中階段將生涯規(guī)劃教育與學(xué)科教學(xué)融合勢在必行.在“光的反射”教學(xué)中，筆者設(shè)計了“激發(fā)興趣，初始反射現(xiàn)象”“保持興趣，建立反射概念”“分組實驗，完善反射規(guī)律”“拓展實驗，運(yùn)用反射規(guī)律”“建構(gòu)模型，區(qū)分反射類型”“拓展應(yīng)用，滲透生涯規(guī)劃”逐級遞進(jìn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)反射的同時了解到“光的反射”在國家前沿科技中的應(yīng)用，在學(xué)生心中埋下從事光學(xué)工程研究的生涯規(guī)劃種子.

1 激發(fā)興趣初識反射現(xiàn)象

真人CS是學(xué)生非常喜歡的游戲.教師準(zhǔn)備一個帶有激光筆的玩具槍，讓學(xué)生射擊兩個目標(biāo).目標(biāo)1安裝了一個平面鏡，目標(biāo)2安裝了角反射器(3個相互垂直的平面鏡).當(dāng)學(xué)生射擊目標(biāo)1時，激光點被反射到教師身上(教師提前設(shè)置好角度和位置)；當(dāng)學(xué)生射擊目標(biāo)2時，激光點被反射到狙擊手(參與的學(xué)生)身上.學(xué)生結(jié)合生活常識能猜到目標(biāo)1安裝了鏡子，但是猜不出目標(biāo)2如何將激光點反射到狙擊手身上.教師用噴霧器顯示出光的傳播路徑，學(xué)生可以看到兩條平行的光束.

設(shè)計意圖：物理教師應(yīng)在“課本知識內(nèi)容”的基礎(chǔ)上基于生活視域創(chuàng)設(shè)問題情境，以知識為目標(biāo)、生活為問題載體，將知識與生活相聯(lián)系構(gòu)建情境性問題，進(jìn)行有效的探究活動[1].為此，筆者創(chuàng)設(shè)學(xué)生喜歡的游戲情境，讓學(xué)生在游戲中認(rèn)識反射現(xiàn)象，可以起到激發(fā)學(xué)生興趣，喚醒學(xué)生求知欲的作用.游戲中狙擊者被“反殺”，更能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心，學(xué)生在內(nèi)驅(qū)力的作用下進(jìn)入光的反射學(xué)習(xí).

2 保持興趣建立反射概念

教師將帶有磁力貼的激光筆、平面鏡吸到黑板上，打開激光筆，使一束光貼著黑板沿某一角度射向平面鏡，教師規(guī)范畫出入射光線、反射光線，初步建立反射模型.

學(xué)生利用激光筆、平面鏡、刻有經(jīng)線的半球型透明罩、熏香等觀察立體空間的反射光路，如圖1所示.當(dāng)學(xué)生用激光筆沿經(jīng)線上任意一點入射，發(fā)現(xiàn)反射光從同一經(jīng)線射出.學(xué)生主觀認(rèn)為反射光線和入射光線在同一平面內(nèi)，但由于立體幾何知識儲備不足，無法說出理由.

圖1 觀察立體空間的反射光路

為了將反射光線和入射光線所在的平面顯示出來，筆者將兩個帶有分光器的激光筆從不同經(jīng)線射入半球型透明罩中，學(xué)生清晰地看到兩條經(jīng)線所在的平面(需要提前點燃熏香以顯示光路)，對“反射光

線和入射光線在同一平面內(nèi)”的印象會更深，如圖2所示.教師繼續(xù)啟發(fā)學(xué)生結(jié)合地理的經(jīng)緯線知識，初步得出反射光線和入射光線所在的平面與平面鏡是垂直關(guān)系.

圖2 顯示反射光線和入射光線所在的平面

教師繼續(xù)引導(dǎo)：演示實驗中兩個面相交于同一條直線ON，如圖3所示.通過實驗發(fā)現(xiàn)，所有從O點入射的入射光和反射光線所在的平面都會通過直線ON.這條直線對于找到反射光線至關(guān)重要，物理學(xué)中把這條直線叫做法線：經(jīng)過入射點O并垂直于反射面的直線.此時學(xué)生得出：反射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi).

圖3 法線概念的建立

建立法線概念后，教師給出入射角、反射角的概念，并利用半球型透明罩演示反射光線隨入射光線的變化情況，學(xué)生觀看演示實驗發(fā)現(xiàn)：反射光線與入射光線分別位于法線兩側(cè).也有學(xué)生提出疑問：反射角與入射角是否相等？如果再用另一個激光筆沿反射光線入射會怎樣？教師邀請一位學(xué)生用另一個激光筆沿原反射光線入射，發(fā)現(xiàn)反射光線與原入射光線重合，即在反射現(xiàn)象中光路是可逆的.

設(shè)計意圖：在常規(guī)教學(xué)中，我們往往是直接給出法線概念，教材中也沒有解釋為什么要引入法線.由于學(xué)生對法線的概念認(rèn)識不深刻，在教學(xué)中經(jīng)常錯把入射光線與界面的夾角當(dāng)成入射角.生活中的光現(xiàn)象是立體的，為此，筆者從立體反射模型出發(fā)，將反射光線與入射光線所在的平面可視化，學(xué)生觀察到射向同一入射點的反射面都會通過共同的直線，這條共同的直線的重要性不言而喻，于是引入法線概念水到渠成.

3 分組實驗完善反射規(guī)律

針對學(xué)生對于“反射角與入射角是否相等”的疑問，安排學(xué)生用圖4所示裝置探究反射角與入射角的關(guān)系，至少測3組數(shù)據(jù)并記錄.通過實驗，學(xué)生確定在反射現(xiàn)象中反射角等于入射角.結(jié)合演示實驗和分組實驗的結(jié)論，歸納出光的反射定律：反射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi)；反射光線、入射光線分別位于法線兩側(cè)；反射角等于入射角.

圖4 探究反射角與入射角的關(guān)系

設(shè)計意圖：光的反射定律包括兩層含義，一是反射光線與入射光線的位置關(guān)系，二是反射角與入射角的大小關(guān)系.學(xué)生已經(jīng)在立體反射演示實驗中直觀看到反射光線與入射光線的位置關(guān)系，因此將反射定律的兩層含義分開探究，實驗?zāi)康男愿鼜?qiáng).在探究反射角與入射角的大小關(guān)系時，學(xué)生的直觀猜想是“反射角與入射角大小相等”，通過實驗又驗證了自己的猜想，學(xué)生體驗了成就感，有助于保持學(xué)習(xí)物理的興趣.

4 拓展實驗運(yùn)用反射規(guī)律

學(xué)生掌握了光的反射定律后，安排小組討論解決剛上課遇到的問題：如何讓第二次的反射光線與最初的入射光線平行？實驗器材：平面鏡2個、帶有分光器的激光筆1個.將一個平面鏡放在標(biāo)記處，打開激光筆沿入射光線方向射入，調(diào)整另一個平面鏡的位置，使光經(jīng)兩次反射后沿標(biāo)記光線方向平行射出，畫出此時另一個平面鏡的位置，如圖5所示.學(xué)生完成實驗后，用量角器測出兩個平面鏡的夾角是90°.此時教師展示剛上課時的目標(biāo)2上安裝的就是兩個相互垂直的平面鏡，我們叫做角反射器.為什么兩個平面鏡相互垂直時光線會平行射出？學(xué)生再次分組討論，根據(jù)反射定律和數(shù)學(xué)知識證明反射光線與入射光線是平行關(guān)系.

圖5 設(shè)計角反射器

需要強(qiáng)調(diào)的是，光線射向兩個平面鏡相互垂直時平行射出是有條件的：入射光線與兩次的反射光線在同一平面內(nèi).目標(biāo)2上的角反射器是由3個平面鏡組成，并且3個平面鏡是相互垂直的關(guān)系，如圖6所示，這樣的設(shè)計保證在任意角度射向平面鏡時均能平行返回，上課教師需要現(xiàn)場展示.

圖6 實際角反射器

設(shè)計意圖：掌握了光的反射定律后，學(xué)生對于揭開剛上課的游戲之謎躍躍欲試.此時安排學(xué)生設(shè)計實驗，讓第二次的反射光線與原入射光線平行，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的探究欲.完成設(shè)計實驗，學(xué)生再運(yùn)用反射定律和數(shù)學(xué)知識證明第二次的反射光線與入射光線是平行關(guān)系，能更深入理解反射定律，物理與數(shù)學(xué)知識結(jié)合起來解決實際問題更是讓學(xué)生品味成功喜悅感.

5 建構(gòu)模型區(qū)分反射類型

“小小的自行車尾燈和阿波羅登月計劃有什么關(guān)系嗎？”教師拋出頭腦風(fēng)暴式的問題引起學(xué)生興趣.原來自行車尾燈就利用了角反射器原理.1967年阿波羅十一號登月時在月球上也放置了類似于角反射器的裝置，實現(xiàn)了在地球上用激光測量月球與地球間的距離.地球上的激光直接射向月球可以測量月球與地球間的距離嗎？學(xué)生意識到光在不同的表面反射情況有可能不同，從而引出鏡面反射與漫反射.

鏡面反射與漫反射是學(xué)生容易混淆的知識點，學(xué)生總是感覺漫反射不遵守光的反射定律.為此，教學(xué)中建立好兩種反射的模型非常關(guān)鍵.我們可以用亞克力鏡面貼紙模擬鏡面反射與漫反射情況，如圖7所示，將亞克力鏡面貼紙貼在厚紙板上(邊緣貼磁條)，并將大頭針插入厚紙板上表示法線.將模型吸在黑板上，用平行光分別射向甲、乙，學(xué)生可看到平行光經(jīng)光滑的面反射后是平行的，經(jīng)凹凸不平的面反射后不再平行.再仔細(xì)觀察圖7(b)中反射光線、入射光線和法線(即大頭針)，學(xué)生能直觀看到漫反射同樣遵守反射定律，反射光線射向四面八方的原因是反射面凹凸不平.建立鏡面反射和漫反射模型后，再讓學(xué)生列舉生活中的鏡面反射和漫反射的現(xiàn)象，并強(qiáng)調(diào)：漫反射能使我們從各個方向看到物體.

圖7 模擬鏡面反射與漫反射

設(shè)計意圖：建構(gòu)模型有助于幫助學(xué)生抓住事物的關(guān)鍵要素，加深對概念、過程和系統(tǒng)的理解，形成系統(tǒng)思維[2].由于鏡面反射的逆向遷移的影響，學(xué)生感覺漫反射不遵守光的反射定律，主要原因是漫反射后的反射光向著四面八方.教師通過自制教具演示兩種反射，將發(fā)生兩種反射時的入射光線、反射光線和“法線”可視化，學(xué)生能直觀看到兩種反射均遵守反射定律，從而建構(gòu)兩種反射模型，形成正確的反射觀念.

6 拓展應(yīng)用滲透生涯規(guī)劃

科學(xué)是一把雙刃劍，反射有時給人們帶來困擾，有時也能為人們帶來便利.我們利用反射可以將比較弱的光聚在一起實現(xiàn)聚光效果.圖8(a)是位于甘肅敦煌的中國首個百兆瓦級熔鹽塔式光熱電站，熔鹽塔式光熱電站由定日鏡、吸熱塔、熔鹽罐、蒸汽發(fā)電系統(tǒng)四部分組成.逾1.2萬面定日鏡以同心圓狀圍繞260 m高的吸熱塔，定日鏡將太陽光反射集中到塔頂接收器上，實現(xiàn)了24 h持續(xù)發(fā)電.該電站年發(fā)電量將達(dá)3.9億度，每年可減排二氧化碳35萬噸.定日鏡將太陽光反射集中到塔頂接收器上的原理正是光的反射，如圖8(b)所示.由于太陽是運(yùn)動的，科研人員在鏡面控制系統(tǒng)中輸入太陽的運(yùn)動軌跡程序，定日鏡根據(jù)自身的位置不同，自動調(diào)整鏡面角度，使反射光精準(zhǔn)的射向吸熱器.

圖8 熔鹽塔式光熱電站及原理

中國已成為世界上少數(shù)掌握百兆瓦級光熱電站技術(shù)的國家之一.科學(xué)技術(shù)就是生產(chǎn)力，科技創(chuàng)新，強(qiáng)國為民，建設(shè)科技強(qiáng)國需要每一位同學(xué)的努力，處在中國發(fā)展最好時期的同學(xué)們打好科學(xué)的每一塊基石，將來為中國的科技大廈添磚加瓦.

設(shè)計意圖：科技的發(fā)展和創(chuàng)新是衡量一個國家綜合國力的核心指標(biāo)[3].教學(xué)最后介紹塔式光熱電站，學(xué)生了解到光的反射在世界熱門研究領(lǐng)域的應(yīng)用.教師再介紹中國在2060年實現(xiàn)“碳中和”的宏偉目標(biāo)和大國擔(dān)當(dāng)，可以激發(fā)學(xué)生投身科研事業(yè)的熱情，保持學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)物理的興趣，在潤物細(xì)無聲中將生涯規(guī)劃理念與物理教學(xué)有機(jī)融合.

7 反思與啟示

將生涯規(guī)劃與物理教學(xué)融合，教師通過設(shè)計恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)活動，拓展熱門的科學(xué)研究，有助于激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力，幫助學(xué)生了解自己的興趣，發(fā)現(xiàn)自己的天賦，從而提升課堂學(xué)習(xí)效果.

但是，在教學(xué)中滲透生涯規(guī)劃的最終目的是為了提升學(xué)生核心素養(yǎng)，因此，設(shè)計教學(xué)時必須遵循不干擾原則和適切性原則，才能使生涯規(guī)劃理念與物理教學(xué)完美融合.不干擾原則是指生涯滲透是為教學(xué)服務(wù)的，不能因生涯滲透而干擾教學(xué)任務(wù)；適切性原則是指不同課型、不同知識板塊應(yīng)設(shè)計不同的生涯滲透方案，在適當(dāng)處滲透、在恰當(dāng)處切入，在潛移默化中喚醒學(xué)生的生涯規(guī)劃意識，實現(xiàn)學(xué)習(xí)動力與生涯目標(biāo)之間的相互促進(jìn).