关注情境体验 提升常态化教学境界——“光的色彩 颜色”一课教学设计与实施评析

张月兰 申 洁

(1. 苏州工业园区星海实验中学，江苏 苏州 215000； 2. 苏州振华中学，江苏 苏州 215000)

提升常态化教学境界,体现在教学应基于学科课程标准,聚焦核心素养与关键能力培养,使学生通过物理学习而内化形成学科特征素养与品质,以促进其全面发展．笔者经历半年多时间,对常态教学的优化及其境界提升有所实践和感悟,在精心,静心,用心的状态下努力促成了一节好课——“光的色彩颜色”,并获得了2018年江苏省初中物理优课评比一等奖．本节课的教学设计与实施,重点关注学生学科素养提升,凸现学科内涵与特征;关注学生学科知识学习的进阶,呈现课堂教学的生动与多彩;积极拓展实验教学资源及条件,充分预设与动态生成相融合;立足于实验优化与创新,增强实验的可视化效果;丰富学生的学习体验,促进学生科学思维和探究能力的不断提升．

1 创设问题情境,促进概念的科学建构与形成

通过情境观察和现实生活举例,认识并会判断光源是本节课的学习目标．帮助学生建构光源的概念,是本节课教学设计需关注的重点．

初设计:使用暗盒通过摄像头同步投影画面的方式,呈现漆黑与明亮两种不同情境,引导学生体验“无光入眼便是黑”,也尝试用视频的方式进行引入,但画面带来的真实性和体验感不够．

终设计:利用现场声控彩灯发光和视频呈现不同的发光体,学生置身其中的体验感大大增强,通过师生互动寻找物体之间的共同点与不同点,知道本身发光的物体称之为光源,进而认识人造光源、天然光源和白光、色光．

评析:课堂创设贴近学生生活、且能引起学生认知冲突的问题情境,有利于引导学生在情境中生疑、质疑、解疑．营造师生互动、平等交流的氛围,通过分析概括事物本质特征,能够促进学生在体验过程中建构光源的概念．这个过程让学生经历从物理现象获得物理感觉,进而形成物理知觉,是课堂教学前期引入,学生收获学习最初体验的开篇．从教学实施过程中看出,学生沉浸于五光十色的情境中,兴趣盎然地观看视频,能很快找到这些物体之间的共同点与不同点;在建立光源概念后,通过对不同状况彩灯的观察,进一步辨析光源,启发学生分析能看到不工作的彩灯是因为彩灯反射的光进入了人眼．教师创设“知识→问题→情境”的教学流程,学生经历“情境→问题→知识”的学习进程,在激发学习兴趣的同时,深化了学生的学习体验与概念建构的思考过程,促进了学生概括与分析能力的提升．

2 优化实验效果,关注学习进阶与科学探究能力培养

通过实验探究,知道白光是由多种色光组成是本节课的学习目标．进一步提升学生的科学探究能力和思维能力,是本节课教学设计需关注的重点与难点所在．

设计的切入点:从物理学史、教材结构等方面看,光的色散与合成实验先后完成,是知识形成不可或缺的过程．学生通过自主探究光的色散实验,完成第一次学习进阶——白光可以分解成多种色光．教师通过演示实验,利用水雾呈现光发生色散时的光路,完成第二次学习进阶——白光及色光传播的路径,显示色散现象确实是白光通过三棱镜时发生的．教师进一步通过演示实验,利用两个三棱镜的恰当组合,将分解后的多种色光复合成白光,完成第三次学习进阶——证实白光是由多种色光组成的．

设计的着眼点:实验的可视化效果是反映学生学习进阶梯度的决定性因素,在反复进行实验器材的调整以及调试中发现:选择合适的光源能确保白光的纯正度,选取大号、玻璃材质的三棱镜能确保分解出来的色光鲜亮,三棱镜、光源、光屏的位置设置恰当,能保证分解的色光有明显的色彩变化,并能合成理想的白光．特别是通过实验过程中水雾的喷射,能清晰呈现色散、合成过程中光的色彩变化,

使学生看见白光及色光的路径(如图1),认识到色散与合成发生的空间位置,有利于学生建立光的色散的立体感,深入认识并分析现象与问题本质所在,实现教学重、难点的突破．在实验优化的过程中,尝试了多种雾化方式,发现烟雾机喷出烟雾分布均匀且持久,实验效果更理想,水雾机喷出的水雾无色、无味,更为环保．

图1 光的色散与和合成路径

评析:在白光可以分解成多种色光的教学实施过程中,教师先利用白光照射滴有牛奶的水产生黄光,引发学生猜想色光的存在,然后学生借助手电筒、三棱镜、光屏进行光的色散实验的初步体验．教师利用大号三棱镜演示光的色散实验,学生被色彩鲜亮的光谱所吸引,此时教师用屏遮挡白光来帮助判断色光是否来自于白光,又通过水雾的效果使色散的路径清晰可见,在学生惊叹声迭起的同时,实验结论自然很容易得出．教师不断优化实验的可视化效果,实现了学生学习的深度体验,产生了生生互动、师生互动、生本互动的课堂效应,有效关注学生学习的进阶和培养学生科学探究能力的过程,升华了课堂教学的智慧．

3 丰富实验呈现方式,拓宽学生的学习与认知视野

通过学生活动体验,认识光的三原色及不同色光的混合是本节课的学习目标．让学生认识世界的多彩与美丽,也是本节课教学设计需关注的重点．

光的色散和色光的混合实验都是利用“雾化路径”来增强实验的可视化效果,引导学生在可视化光路中进行深度分析．不同的是,利用水雾呈现光的色散与合成,是为了清晰地显示色散与合成过程中光的色彩变化及其形成．而利用烟雾显示色光的混合情况,是在丰富和增强学生对光的混合认识的感官体验的同时,拓宽并完善对色光混合在立体空间中客观存在的认知．

设计环节1:利用强光手电通过有色玻璃纸产生红、绿、蓝3种色光,将3种色光进行混合得到其他色光,显示色光混合形成的光斑．

设计环节2:在此基础上,利用烟雾实现不同色光混合路径可视的效果,以说明色光混合的过程不是局限于光斑的合成．

设计环节3:在进行实验优化的过程中发现,用烟雾机喷洒出的烟雾可以充满整个教室,色光混合于教室空间的路径清晰可见(如图2),适当旋转角度,每个学生都能从不同方向观察到现象,且混合光的路径颜色鲜亮,范围广．由于烟雾弥漫于教室有一定的污染性,于是改用水雾机喷洒水雾,但水雾在空间滞留的时间较短,实验效果不理想．

图2 色光混合路径

设计环节4:将烟雾充在透明塑料筒或塑料盒中,实验效果好且环保．反复尝试和优化改进后,选用了透明度较好、轻巧、易操作的圆筒塑料薄膜,用热熔器加工成一个长度约为2 m,直径大约50 cm的平底长“塑料筒”,在其中充入一定浓度的烟雾．实验观察发现,离塑料筒纵向约小于20°的范围,观察效果可达到最佳,如充入不易附着、颗粒更小的烟雾,实验效果更为理想,最终实现了特定空间中的光路混合可视．

评析:从教学实施过程看,学生能够自主完成色光混合的实验,但仅限于观察色光混合形成的光斑．而当教师演示长“塑料筒”空间中色光混合的实验时,学生被长“塑料筒”中呈现多彩的混合光路深深吸引了,生动的教学情境给现场听课的老师和评委专家也留下了深刻的印象．让学生进入深度学习的状态,有必要对教学实验资源进行独到的选择,对实验呈现方式进行优化和创新．生命成长是伴随生命个体经历学习的过程,作为教师,提供更丰富、更多元、更美好的学习场景,拓宽学生的学习与认知视野,体现提升核心素养的教学意境,是常态教学成为学生在学习过程中获得生命体验的必然．

4 开拓实验资源渠道,关注学生求真求实科学态度与精神的培养

通过实验探究,知道看到物体的颜色是由其反射的色光决定的,这是本节课的学习目标,也是教学需要突破的难点．鉴于教学目标达成,教学环境因素限制,如何实现与这部分学习内容相关的学生实验具有更精彩的效果,开拓实验资源以增强实验可视化效果是教学设计需要特别关注的．

设计1.0版本:用牙膏盒制作暗盒,将牙膏盒内涂成黑色,插入三色鹦鹉小图片,分别打开红、绿、蓝三色光进行照射,发现观察到的颜色效果不佳,特别是蓝光和绿光分别照射下的蓝色区域和绿色区域,颜色区分度不明显．

设计2.0版本:受夜间进行实验可以排除自然光对实验影响的启发,多次实验分析总结后发现,光源和色卡颜色匹配、光照强度调节是影响观察的重要因素．色卡颜料的优化是关键,选用色粉颜料涂色,其颗粒物质可使画面相对粗糙,不容易形成反光且吸收光的能力较强．对色卡材料的改进有利于提升实验效果,先后尝试过打印纸、宣纸、磨砂纸等,最终确定选用黑色投影幕布,可减少区域反光的影响．用上述材料设计半开放的暗盒,基本实现了观察不同色光照射下物体颜色变化的可视性效果．

设计3.0版本:辅助材料的精选确保了观察的色觉效果,色卡底座选用黑色海绵,筒内装有黑色卡纸,大大增强了对余光的吸收．

考虑到不同环

境明亮程度的差异,设计并制作成伸缩筒暗盒(如图3),并匹配光照强度合适的三色光源,实现了更为理想的观察物体颜色的效果．

图3 暗盒改进的实验装置

评析:人眼对光的感受程度不同,即不同的观察者色觉不一样．借助伸缩筒暗盒进行观察和探究,学生能顺利得出 “看到物体的颜色是由其反射的色光决定的”结论．“素材源于生活,物理就在身边”,教师千方百计开拓实验资源渠道、精心设计与制作实验器材,方能带给学生更深、更真的体验,引领学生从现象中感悟和思考,培养实事求是的科学态度和精神．

常态教学是因人、因时、因地而异的,发展学生核心素养,基于多角度、多维度的学习体验是必须的．对这节课的策划与设计,准备与实施,凝炼了教师对优化教学设计与实验创新的深度思考,是对学生核心素养与关键能力培养的积极探索,是“以人为本”及“教学相长”启蒙性教育价值的彰显,也是教师对专业素养与常态教学境界提升的不懈追求．