劉 洋

重慶市南坪中學(xué)校，重慶 400060

1 融合策略構(gòu)建：素養(yǎng)內(nèi)聯(lián)合理有效，目標(biāo)導(dǎo)向自然融入

中學(xué)課程融合勞動(dòng)教育是指依據(jù)勞動(dòng)教育與學(xué)科教育之間的某種內(nèi)在聯(lián)系，在實(shí)施學(xué)科教育的過(guò)程中嵌入有關(guān)勞動(dòng)觀念、勞動(dòng)精神以及勞動(dòng)技能的教育，以滲透和熏陶的方式提升學(xué)生的勞動(dòng)素養(yǎng)。實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)教育有效融入高中物理教學(xué)，關(guān)鍵是強(qiáng)化融合意識(shí)、構(gòu)建整體方案，尤其避諱生搬硬套。融合應(yīng)該遵循其開端依存內(nèi)容關(guān)聯(lián)、過(guò)程保證合理有效、結(jié)果具備價(jià)值意義，講究自然融合。

勞動(dòng)教育與中學(xué)課程的融合關(guān)鍵在其內(nèi)在邏輯上須滿足培養(yǎng)目標(biāo)契合、教學(xué)過(guò)程互補(bǔ)。物理核心素養(yǎng)包括“物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，勞動(dòng)教育目標(biāo)包含“勞動(dòng)觀念、勞動(dòng)能力、勞動(dòng)精神、勞動(dòng)習(xí)慣和品質(zhì)”。從契合度上來(lái)看，物理觀念是解決生產(chǎn)生活中有關(guān)勞動(dòng)問(wèn)題的基礎(chǔ)，聯(lián)動(dòng)勞動(dòng)觀念；科學(xué)思維是掌握基本勞動(dòng)知識(shí)與技能的條件，支撐勞動(dòng)能力；科學(xué)探究是發(fā)展與體現(xiàn)勞動(dòng)精神的方式，培養(yǎng)勞動(dòng)精神；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是形成誠(chéng)實(shí)守信、吃苦耐勞品質(zhì)，珍惜勞動(dòng)成果的紐帶，集成勞動(dòng)習(xí)慣和品質(zhì)。勞動(dòng)教育在物理教學(xué)中的自然滲透更利于深化學(xué)生對(duì)學(xué)科的理解，強(qiáng)化學(xué)科教學(xué)的情境性、生動(dòng)性和探究性，升華學(xué)生發(fā)掘物理知識(shí)與生活實(shí)際間的實(shí)質(zhì)性關(guān)聯(lián)，以此提升學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的熱情、興趣和自我效能［1］。

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在勞動(dòng)教育的融合上具有天然優(yōu)勢(shì)，勞動(dòng)是實(shí)踐概念的具體化，比實(shí)踐具有更強(qiáng)的目的指向性?！吨袊?guó)高考評(píng)價(jià)體系》指出，高考要體現(xiàn)出育人選才效力和在高中教學(xué)中的導(dǎo)向，試題以實(shí)際情境為載體，考查必備知識(shí)和關(guān)鍵能力，以此著重考查物理學(xué)科素養(yǎng)。傳統(tǒng)物理的習(xí)題教學(xué)專注于習(xí)題本身，圍繞物理的基本概念、基本規(guī)律、基本公式教授給學(xué)生解題的邏輯和技巧。然而，對(duì)于容易出現(xiàn)理解偏差、判斷失誤、困惑歧義的題目，學(xué)生則容易在學(xué)習(xí)上感到困難。因此，教師在習(xí)題教學(xué)過(guò)程中亦要自然滲透學(xué)科素養(yǎng)，習(xí)題實(shí)驗(yàn)化是以實(shí)驗(yàn)對(duì)習(xí)題情境進(jìn)行探究、驗(yàn)證、判斷，以實(shí)驗(yàn)的結(jié)果輔以理論的講解，從而形成邏輯嚴(yán)密、結(jié)果自洽的完整習(xí)題教學(xué)，教學(xué)設(shè)計(jì)思路如圖1所示。習(xí)題實(shí)驗(yàn)化教學(xué)亦是讓理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)，協(xié)同勞動(dòng)教育切實(shí)落地，在勞動(dòng)當(dāng)中集成物理知識(shí)，以實(shí)踐教學(xué)提高學(xué)生掌握知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)的能力。

圖1 習(xí)題實(shí)驗(yàn)化教學(xué)設(shè)計(jì)思路

習(xí)題實(shí)驗(yàn)化旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究以完成深度學(xué)習(xí)，在困惑解決當(dāng)中思考相應(yīng)的過(guò)程方法及策略，故優(yōu)質(zhì)的習(xí)題是決定能否達(dá)成目標(biāo)的重要因素［2］。這需要我們教師提高自身站位，“以素養(yǎng)為中心”篩選優(yōu)質(zhì)的、典型的、與核心知識(shí)聯(lián)系緊密的習(xí)題，同時(shí)要利于勞動(dòng)教育的融合與實(shí)施，教學(xué)流程如圖2所示。

圖2 習(xí)題實(shí)驗(yàn)化的教學(xué)流程

2 習(xí)題實(shí)驗(yàn)化教學(xué)：理論實(shí)驗(yàn)相輔互補(bǔ)，能力素養(yǎng)共建提升

2.1 原題呈現(xiàn)：試題初析知立意，情境構(gòu)建考素養(yǎng)

例1（2022年高考物理重慶卷第16 題）如圖3所示，水面上有一透明均質(zhì)球，上半球露出水面，下半球內(nèi)豎直中心軸上有紅、藍(lán)兩種單色燈（可視為點(diǎn)光源），均質(zhì)球?qū)煞N色光的折射率分別為n紅和n藍(lán)。為使從光源照射到上半球面的光，都能發(fā)生折射（不考慮光線在球內(nèi)反射后的折射），若紅燈到水面的最大距離為h紅：

圖3 例1 示意圖

（1）求藍(lán)燈到水面的最大距離；

（2）兩燈都裝在各自到水面的最大距離處，藍(lán)燈在紅燈的上方還是下方？為什么？

根據(jù)高考評(píng)價(jià)體系“一核四層四翼”的要求，物理試題凸顯物理必備知識(shí)、思想方法，同時(shí)注重五種關(guān)鍵能力的考查，體現(xiàn)新課程理念，通過(guò)設(shè)置真實(shí)的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生從“解題”向“解決問(wèn)題”轉(zhuǎn)變。本題以單色燈的照射為素材創(chuàng)設(shè)的生產(chǎn)生活問(wèn)題情境，是一道難度適中的光學(xué)綜合分析題，考查的必備知識(shí)是折射率、全反射，突出考查模型建構(gòu)能力、推理論證能力。學(xué)生要理解題意，抓住關(guān)鍵信息準(zhǔn)確分析，通過(guò)物理模型的建構(gòu)找臨界光路，以此體現(xiàn)內(nèi)容考查上的基礎(chǔ)性、綜合性，在不失基礎(chǔ)性的同時(shí)極具靈活性。

2.2 試題分析：邏輯推理巧破題，思路差異心存疑

高考物理題對(duì)能力有一定的要求，且通常信息量比較大，解題過(guò)程要結(jié)合物理情境、物理狀態(tài)、物理過(guò)程綜合分析，審題時(shí)抓住關(guān)鍵詞句，往往以臨界情況為關(guān)鍵突破口。以此題為契機(jī)展現(xiàn)物理探究中所涉及的科學(xué)思維和方法，培養(yǎng)學(xué)生理性思考、敢于質(zhì)疑、不斷創(chuàng)新的科學(xué)素養(yǎng)。根據(jù)學(xué)生作答結(jié)果的反饋，在本題解答上存有2 種差異。學(xué)生依據(jù)自身理解，在小組討論后給出了以下兩種解法，分析解答如下：

解法一

【分析】 光由均質(zhì)球進(jìn)入空氣，法線沿球半徑方向，為了讓射向上半球的光都發(fā)生折射，則臨界情況可認(rèn)為光路在空氣與球的接觸面上恰好發(fā)生全反射，即出射光線與水面垂直，向上射出，如圖4所示。

圖4 光路圖

【解答】 （1）作出法線沿球半徑，得到光路圖如圖5所示。假設(shè)球半徑為R，根據(jù)全反射定律和幾何關(guān)系可知

圖5 光路圖

同理可知藍(lán)光

兩式聯(lián)立解得

（2）藍(lán)光的折射率n藍(lán)大于紅光的折射率n紅，根據(jù)（1）問(wèn)結(jié)果變形

結(jié)合n藍(lán)>n紅>1 可知

所以，藍(lán)燈應(yīng)該在紅燈的上方。

解法二

【分析】 因題目中給出的是均質(zhì)球，故在該折射處的位置為空氣、水、均質(zhì)球這三種介質(zhì)的共同交匯處，且為一標(biāo)準(zhǔn)的幾何點(diǎn)。那么，光射到該點(diǎn)處時(shí)可認(rèn)為光同時(shí)處于空氣、水、均質(zhì)球這三種介質(zhì)當(dāng)中，光由該點(diǎn)折射進(jìn)入空氣就應(yīng)該認(rèn)為同時(shí)發(fā)生兩種情況：①光由水折射進(jìn)入空氣；②光由均質(zhì)球折射進(jìn)入空氣。在該位置存在的法線會(huì)有兩條，出現(xiàn)的光也會(huì)有兩束，如圖6所示，a 為光從水進(jìn)入空氣的折射光，b 為光從均質(zhì)球進(jìn)入空氣的折射光。若要滿足題意“為使從光源照射到上半球面的光，都能發(fā)生折射”，則考慮到的臨界情況是光由水折射進(jìn)入空氣的a 光發(fā)生全反射。

圖6 光路圖

【解答】 （1）為使從光源照射到上半球面的光都能發(fā)生折射，關(guān)鍵是光線能夠從水平折射出去。以紅光為例，當(dāng)折射角最大達(dá)到臨界角C 時(shí)，光線平行水面折射出去，法線垂直于空氣與水的交界面，光路圖如圖7所示。假設(shè)球半徑為R，根據(jù)全反射定律和幾何關(guān)系可知

圖7 光路圖

同理可知藍(lán)光

兩式聯(lián)立解得

（2）藍(lán)光的折射率n藍(lán)大于紅光的折射率n紅，根據(jù)（1）問(wèn)結(jié)果變形

結(jié)合n藍(lán)>n紅>1 可知

所以，藍(lán)燈應(yīng)該在紅燈的下方。

同一問(wèn)題出現(xiàn)不同答案的原因一般有兩個(gè)，一是題目自身不嚴(yán)謹(jǐn)，數(shù)據(jù)或情境不嚴(yán)密所致；二是解題的思路和方法有誤。對(duì)比兩種解題思路，其差異在于法線位置的確定，從而作出兩種不同光路。解法一認(rèn)為光是從球形介質(zhì)射入空氣，故作出法線沿球半徑方向；解法二則認(rèn)為光是從水射入空氣，故作出法線垂直于空氣與水的交界面。解法二是一種常見的典型錯(cuò)誤，是審題過(guò)程中對(duì)界面、法線、入射角、折射角等概念的理解不到位、光路圖繪制不準(zhǔn)確所致，學(xué)生分析認(rèn)為同時(shí)出現(xiàn)兩條折射光。習(xí)題教學(xué)中，教師應(yīng)尊重學(xué)生的質(zhì)疑，若僅通過(guò)理論解釋又較難令學(xué)生信服，為使學(xué)生完全理解該題的實(shí)際情況，當(dāng)以實(shí)驗(yàn)為輔助，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果方是強(qiáng)有力的證據(jù)。

3 實(shí)驗(yàn)演繹：科學(xué)推測(cè)顯理論，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證見真章

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，步步為營(yíng)定方案

針對(duì)學(xué)生在本題的困惑，關(guān)鍵是檢驗(yàn)光從空氣、水、均質(zhì)球這三種介質(zhì)的共同交匯處折射時(shí)是否出現(xiàn)兩條折射光。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，組織學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，保證實(shí)驗(yàn)的合理性、可行性和可操作性。實(shí)驗(yàn)室并沒有題意的現(xiàn)成裝置，為構(gòu)建出題目所設(shè)情境，選用擋板、半圓形玻璃磚、透明水槽組合實(shí)驗(yàn)裝置如圖8所示，所用光源為紅單色光。

圖8 實(shí)驗(yàn)裝置

3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，撥云見日明真理

水槽中注入水后，讓光源從水槽下方外界射入，需要通過(guò)調(diào)節(jié)光的入射位置，讓光正好射到水槽中空氣、水、玻璃三種介質(zhì)的交點(diǎn)處。多次嘗試，反復(fù)調(diào)整入射光的位置，得到的光路如圖9所示，在該點(diǎn)處出現(xiàn)的折射光確有兩條。如此是否表明學(xué)生假說(shuō)成立，實(shí)驗(yàn)已然得證？

圖9 實(shí)驗(yàn)光路

3.3 抽絲剝繭，謹(jǐn)慎細(xì)微尋誤差

圖10 光路圖

實(shí)驗(yàn)的步驟環(huán)節(jié)如圖11所示。

圖11 實(shí)驗(yàn)步驟環(huán)節(jié)

4 教學(xué)反思：勞動(dòng)融合實(shí)驗(yàn)釋疑，素養(yǎng)提升全面發(fā)展

在物理教學(xué)中融入勞動(dòng)教育，當(dāng)以滲透和熏陶的方式在學(xué)科教學(xué)過(guò)程中自然呈現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容，由此加深物理學(xué)科的育人功能，而自然融合的核心即在于對(duì)高中物理的學(xué)科邏輯、知識(shí)聯(lián)系的深入理解和精準(zhǔn)把控的基礎(chǔ)上，對(duì)準(zhǔn)恰當(dāng)?shù)目扇诤宵c(diǎn)。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的課程目標(biāo)要增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，具有批判性思維的意識(shí)，追求科技創(chuàng)新。質(zhì)疑創(chuàng)新是物理科學(xué)思維核心素養(yǎng)中最高層次的核心素養(yǎng)，習(xí)題實(shí)驗(yàn)化的教學(xué)過(guò)程包含提出問(wèn)題、猜想和假設(shè)、制訂方案、實(shí)施過(guò)程和得出結(jié)論，滲透著質(zhì)疑創(chuàng)新因素［3］，其過(guò)程自然聚合勞動(dòng)教育，所以習(xí)題實(shí)驗(yàn)化教學(xué)更能培養(yǎng)拔尖人才創(chuàng)新素養(yǎng)，以習(xí)題教學(xué)引領(lǐng)其關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，以實(shí)驗(yàn)釋疑啟迪其思維邏輯的提升。

高中物理教學(xué)中融入勞動(dòng)教育既可以培養(yǎng)學(xué)生的勞動(dòng)素養(yǎng)，亦能進(jìn)一步夯實(shí)學(xué)生的科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任等物理學(xué)科核心素養(yǎng)，提高學(xué)生的物理水平。習(xí)題實(shí)驗(yàn)化教學(xué)是物理學(xué)科與勞動(dòng)教育融合推進(jìn)教學(xué)的一種有效途徑，以物理問(wèn)題為探究主線、勞動(dòng)教育為探究方式，相得益彰的教學(xué)情境能讓勞動(dòng)教育自然滲透到學(xué)科教學(xué)的全過(guò)程，解決物理問(wèn)題的過(guò)程亦能感知?jiǎng)趧?dòng)價(jià)值。故依據(jù)潛移默化的方式在學(xué)科教學(xué)中體現(xiàn)勞動(dòng)教育，更能夠讓學(xué)生感受勞動(dòng)的價(jià)值，實(shí)際感知?jiǎng)趧?dòng)教育的意義，由此謂之教育“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”。