基于核心素养的初中物理教学策略探讨——以“光的反射”为例

王 莉

(江苏省锡山高级中学实验学校,江苏 无锡 214100)

1 引言

物理学科核心素养是指学生在接受初中物理教育的过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的必备品格、价值观念和关键能力，是学生通过物理学习而内化的带有物理学科特征的品质。物理学科核心素养包含以下四个方面：“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任” 。[1]核心素养的培养目标如何在初中物理的课堂教学中得到落实？这是一线教师最关心的问题，笔者以苏科版初中物理八年级上册“光的反射”一课为例，结合初中物理课堂教学的实践与思考，阐述基于核心素养的教学策略。

2 以终为始，制定素养目标

美国管理学大师史蒂芬.R.柯维(Stephen R. Covey)在《高效能人士的七个习惯》一书中提到：“一开始就在头脑中想好结果和目标，这意味着你对自己的目的有清晰的了解，这意味着你知道要去哪里,从而能够更好地知道你现在的位置以及如何走才能保证你一直朝着正确的方向前进。”以终为始的逆向设计强调从预期的学习结果开始，逆向思考整个教学设计的过程，首先要阐明学习的预期结果，学生在教学活动中应该真正理解和深入思考的是什么，即学生应该知道什么、理解什么、能够做什么。[2]精准的教学目标是教师设计课堂教学活动的起点，在实际教学中起着提纲挈领的作用。

2.1 课标要求

在《义务教育物理课程标准(2011年版)》中，“光的反射”属于一级主题“运动和相互作用”下的二级主题“声和光”部分,对学生的认知性目标要求为“了解”。课标要求：学生经历光的反射规律的探究过程，会描述光的反射现象，初步理解光的反射规律。光的反射规律是光学中的重要定律，是理解平面镜成像原理的基础，探究光的反射规律实验是初中物理光学部分的重要实验之一，具体实验要求为:“通过实验，探究并了解光的反射定律”。[1]

2.2 教学目标

根据课标的要求，将教学目标统一在核心素养的大框架下，制定了“光的反射”的教学目标(表1)。

表1

3 创设真实情景，形成物理观念

物理观念是对物理现象的基本认识，是学习物理概念与规律后形成的具有稳定心理特征的认知结构。[3]在真实的问题解决过程中丰富情感体验，逐步形成物理观念，创设真实的情景进行教学，在培养学生的物理学科核心素养中起着关键作用。学生在学习物理概念之前已经具备了一定的生活经验，学生对于光的反射现象并不陌生，在苏科版初中物理教材 “3.1光的色彩 颜色”一课中，学生就已经知道人能够看到本身不发光的物体与光的反射有关，对光的反射有一定的了解，关键在于呈现出光的反射路径，利用自制教具半球型烟室，能让各个方位的学生从空间立体的角度观察光的反射现象，从而得出光的反射定义。

任务1：知道光的反射概念

演示：学生先是观察到光在烟室内沿直线传播，随后教师改变光的传播方向，使光照射在平面镜上，发现光的传播路径发生了改变(图1)。

图1

教师利用半球型透明烟室显示光路，学生观察现象并做出总结，知道光照射在物体表面上时，有一部分光会被物体表面反射回来，这就是光的反射。由教师讲授概念改进为学生的直观感受，真实的情景可以帮助学生理解抽象的物理概念，推动课堂教学的开展，激发学生的学习兴趣。

4 模型建构，发展科学思维

学生关键能力发展的核心是培养创新思维，物理教学的关键任务是发展学生的科学思维、落实学生核心素养的培养，问题驱动是发展学生科学思维的主要策略。[3]在突破思维困境时，引导学生利用模型建构的方法解决问题，提升学生模型建构的能力。

任务2：认识光的反射

学生实验：改变入射光照射到平面镜上的角度，观察光斑位置的变化。尝试利用竹签和泡沫塑料块模拟光路，用红色竹签模拟垂直入射时的光路，用绿色竹签模拟斜射时的入射光线和反射光线，并以问题链为思维载体，引导学生合理猜想。

问题链：在什么情况下入射光与反射光重合？当入射光与反射光重合时，入射光从该位置偏转一定角度，反射光的方向怎样变化？插竹签代表什么含义？入射光线、反射光线和法线存在什么样的位置关系？

利用竹签和泡沫塑料块进行实物模拟，并让学生阐述这样插竹签的含义。让学生尝试描述两条光线的位置关系，在描述过程中引导学生发现：如果以入射光与反射光重合的位置即红色竹签作为参照，更能清晰、准确、科学地描述入射光和反射光的位置关系，由此引出法线的概念(图2)。通过观察光的反射路径，知道法线并不是真实存在的，因此用虚线表示。

图2

5 创新实验，经历科学探究

物理学科最大的特色就是科学探究，学生以“知识发现者”的身份参与物理规律的发现过程，带着问题经历科学探究过程，通过不同方式的学习，最终解决问题。通过多次实验探究式的学习，在“问题、证据、解释、交流”的探究环节中，引导学生掌握科学探究的一般方法。只有重视学生团队的合作交流，重视科学探究过程的经历与体验,才能体会科学探究的艰辛，保持科学探究的热情。

任务3：探究光的反射规律

学生小组合作、交流，思考以下问题，教师引导学生设计实验方案，并完成探究。

问题链：我们需要证明什么？要测量什么？实验装置的关键是什么？

学生可能会回答：需要证明反射角与入射角大小的关系，需要证明反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内，需要测量反射角和入射角的大小，实验装置的关键是要能够显示光路，看到入射光线和反射光线，还要能方便地改变并测量入射角和反射角的大小，需要一个量角器测量入射角和反射角的大小。

图3

学生利用自制学具，自主探究光的反射规律。如图3和图4所示，该学具是一个用餐盒自制的小型烟室，内部有一个可向前、向后翻折的纸板，外部用一个强磁体控制。若入射光线的入射点为半圆形纸板的圆心，那么半圆形纸板即为量角器。教师利用自制教具半球型烟室，演示旋转烟室时，学生会发现在某一方向上只能观察到一条光线，从而证明三线共面，该教具还可用于演示光路可逆(图5)。

图4

图5

任务4：探究镜面反射、漫反射的特点

教师演示：分别使用强光手电筒和三束平行光照射放置在烟室内的一块平面镜及一块碎镜上。学生观察实验现象，归纳总结两种反射的异同。

平行光线入射到平面镜上，可观察到反射光线的平行关系(图6、7)。将镜子打碎，这样就获得了一个“粗糙”的反射面，平行光线入射到碎镜上，可见反射光线向各个方向射出(图8、9)。该装置能让学生更好地体会到光的反射是存在一个空间立体的环境中，学生可以根据观察到的现象总结镜面反射和漫反射的特点，而且知道借助漫反射，我们才能在各个方向都看见不发光的物体。

图6

图7

图8

图9

6 实践应用，培养科学态度与责任

在落实学科核心素养的同时，需要注意让学生在不同的情景中运用学到的概念、规律、观点来解释物理现象，解决实际问题。通过相关问题的解决，提高认知水平，从而产生新的学习动力。

任务5：学习评价

学生体验：如图10所示，在暗室里，将一小平面镜放在白纸上，用强光手电筒垂直照射镜面。从侧面看，镜面和白纸哪个显得更亮？。

图10

学生制作：指导学生参考如图11所示的制作方法，利用两块平面镜自制一个简易的潜望镜。

图11

学生调查：光的反射可能会造成光污染，请调查学校或家庭所在社区的光污染情况，并撰写调查报告。

苏科版初中物理教材中有一个“WWW”栏目，对学生的评价也可以从这三个方面展开。WHAT？本节课我们学习了什么？我们学习了光的反射，学生体验后能够利用基本概念解释生活中的相关现象。WHY？我们为什么学习光的反射？通过学生制作简易的潜望镜，提高了学生的动手能力，了解光的反射在生产生活中的应用，科学的发展可以更好地服务于生活；HOW？学习了光的反射后怎样做？学生调查学校或家庭所在社区的光污染情况，树立保护环境及可持续发展的意识。

7 结语

落实核心素养培养目标的教学应该被视为一个整体，虽然核心素养所包含的四个方面的地位和作用不尽相同，但彼此之间相互联系，无法割裂开来。在物理观念的学习中会涉及科学思维的渗透，会有科学探究的应用，也离不开科学态度与责任的培养，当然最终的指向是提升学生解决实际问题的能力，培养学生科学素养和人文精神。笔者在 “光的反射”教学中运用基于核心素养的五个策略，创设真实的实验情景，建立光的反射概念，探究光的反射规律,最后用物理理论指导实践，解释生活中的相关现象，让学生在体验及实验中领悟规律、感受成功，体现了学生的学习主体地位，落实核心素养培养目标。