關注情境體驗 提升常態化教學境界
——“光的色彩 顏色”一課教學設計與實施評析

張月蘭 申 潔

(1. 蘇州工業園區星海實驗中學，江蘇 蘇州 215000； 2. 蘇州振華中學，江蘇 蘇州 215000)

提升常態化教學境界,體現在教學應基于學科課程標準,聚焦核心素養與關鍵能力培養,使學生通過物理學習而內化形成學科特征素養與品質,以促進其全面發展．筆者經歷半年多時間,對常態教學的優化及其境界提升有所實踐和感悟,在精心,靜心,用心的狀態下努力促成了一節好課——“光的色彩顏色”,并獲得了2018年江蘇省初中物理優課評比一等獎．本節課的教學設計與實施,重點關注學生學科素養提升,凸現學科內涵與特征;關注學生學科知識學習的進階,呈現課堂教學的生動與多彩;積極拓展實驗教學資源及條件,充分預設與動態生成相融合;立足于實驗優化與創新,增強實驗的可視化效果;豐富學生的學習體驗,促進學生科學思維和探究能力的不斷提升．

1 創設問題情境,促進概念的科學建構與形成

通過情境觀察和現實生活舉例,認識并會判斷光源是本節課的學習目標．幫助學生建構光源的概念,是本節課教學設計需關注的重點．

初設計:使用暗盒通過攝像頭同步投影畫面的方式,呈現漆黑與明亮兩種不同情境,引導學生體驗“無光入眼便是黑”,也嘗試用視頻的方式進行引入,但畫面帶來的真實性和體驗感不夠．

終設計:利用現場聲控彩燈發光和視頻呈現不同的發光體,學生置身其中的體驗感大大增強,通過師生互動尋找物體之間的共同點與不同點,知道本身發光的物體稱之為光源,進而認識人造光源、天然光源和白光、色光．

評析:課堂創設貼近學生生活、且能引起學生認知沖突的問題情境,有利于引導學生在情境中生疑、質疑、解疑．營造師生互動、平等交流的氛圍,通過分析概括事物本質特征,能夠促進學生在體驗過程中建構光源的概念．這個過程讓學生經歷從物理現象獲得物理感覺,進而形成物理知覺,是課堂教學前期引入,學生收獲學習最初體驗的開篇．從教學實施過程中看出,學生沉浸于五光十色的情境中,興趣盎然地觀看視頻,能很快找到這些物體之間的共同點與不同點;在建立光源概念后,通過對不同狀況彩燈的觀察,進一步辨析光源,啟發學生分析能看到不工作的彩燈是因為彩燈反射的光進入了人眼．教師創設“知識→問題→情境”的教學流程,學生經歷“情境→問題→知識”的學習進程,在激發學習興趣的同時,深化了學生的學習體驗與概念建構的思考過程,促進了學生概括與分析能力的提升．

2 優化實驗效果,關注學習進階與科學探究能力培養

通過實驗探究,知道白光是由多種色光組成是本節課的學習目標．進一步提升學生的科學探究能力和思維能力,是本節課教學設計需關注的重點與難點所在．

設計的切入點:從物理學史、教材結構等方面看,光的色散與合成實驗先后完成,是知識形成不可或缺的過程．學生通過自主探究光的色散實驗,完成第一次學習進階——白光可以分解成多種色光．教師通過演示實驗,利用水霧呈現光發生色散時的光路,完成第二次學習進階——白光及色光傳播的路徑,顯示色散現象確實是白光通過三棱鏡時發生的．教師進一步通過演示實驗,利用兩個三棱鏡的恰當組合,將分解后的多種色光復合成白光,完成第三次學習進階——證實白光是由多種色光組成的．

設計的著眼點:實驗的可視化效果是反映學生學習進階梯度的決定性因素,在反復進行實驗器材的調整以及調試中發現:選擇合適的光源能確保白光的純正度,選取大號、玻璃材質的三棱鏡能確保分解出來的色光鮮亮,三棱鏡、光源、光屏的位置設置恰當,能保證分解的色光有明顯的色彩變化,并能合成理想的白光．特別是通過實驗過程中水霧的噴射,能清晰呈現色散、合成過程中光的色彩變化,

使學生看見白光及色光的路徑(如圖1),認識到色散與合成發生的空間位置,有利于學生建立光的色散的立體感,深入認識并分析現象與問題本質所在,實現教學重、難點的突破．在實驗優化的過程中,嘗試了多種霧化方式,發現煙霧機噴出煙霧分布均勻且持久,實驗效果更理想,水霧機噴出的水霧無色、無味,更為環保．

圖1 光的色散與和合成路徑

評析:在白光可以分解成多種色光的教學實施過程中,教師先利用白光照射滴有牛奶的水產生黃光,引發學生猜想色光的存在,然后學生借助手電筒、三棱鏡、光屏進行光的色散實驗的初步體驗．教師利用大號三棱鏡演示光的色散實驗,學生被色彩鮮亮的光譜所吸引,此時教師用屏遮擋白光來幫助判斷色光是否來自于白光,又通過水霧的效果使色散的路徑清晰可見,在學生驚嘆聲迭起的同時,實驗結論自然很容易得出．教師不斷優化實驗的可視化效果,實現了學生學習的深度體驗,產生了生生互動、師生互動、生本互動的課堂效應,有效關注學生學習的進階和培養學生科學探究能力的過程,升華了課堂教學的智慧．

3 豐富實驗呈現方式,拓寬學生的學習與認知視野

通過學生活動體驗,認識光的三原色及不同色光的混合是本節課的學習目標．讓學生認識世界的多彩與美麗,也是本節課教學設計需關注的重點．

光的色散和色光的混合實驗都是利用“霧化路徑”來增強實驗的可視化效果,引導學生在可視化光路中進行深度分析．不同的是,利用水霧呈現光的色散與合成,是為了清晰地顯示色散與合成過程中光的色彩變化及其形成．而利用煙霧顯示色光的混合情況,是在豐富和增強學生對光的混合認識的感官體驗的同時,拓寬并完善對色光混合在立體空間中客觀存在的認知．

設計環節1:利用強光手電通過有色玻璃紙產生紅、綠、藍3種色光,將3種色光進行混合得到其他色光,顯示色光混合形成的光斑．

設計環節2:在此基礎上,利用煙霧實現不同色光混合路徑可視的效果,以說明色光混合的過程不是局限于光斑的合成．

設計環節3:在進行實驗優化的過程中發現,用煙霧機噴灑出的煙霧可以充滿整個教室,色光混合于教室空間的路徑清晰可見(如圖2),適當旋轉角度,每個學生都能從不同方向觀察到現象,且混合光的路徑顏色鮮亮,范圍廣．由于煙霧彌漫于教室有一定的污染性,于是改用水霧機噴灑水霧,但水霧在空間滯留的時間較短,實驗效果不理想．

圖2 色光混合路徑

設計環節4:將煙霧充在透明塑料筒或塑料盒中,實驗效果好且環保．反復嘗試和優化改進后,選用了透明度較好、輕巧、易操作的圓筒塑料薄膜,用熱熔器加工成一個長度約為2 m,直徑大約50 cm的平底長“塑料筒”,在其中充入一定濃度的煙霧．實驗觀察發現,離塑料筒縱向約小于20°的范圍,觀察效果可達到最佳,如充入不易附著、顆粒更小的煙霧,實驗效果更為理想,最終實現了特定空間中的光路混合可視．

評析:從教學實施過程看,學生能夠自主完成色光混合的實驗,但僅限于觀察色光混合形成的光斑．而當教師演示長“塑料筒”空間中色光混合的實驗時,學生被長“塑料筒”中呈現多彩的混合光路深深吸引了,生動的教學情境給現場聽課的老師和評委專家也留下了深刻的印象．讓學生進入深度學習的狀態,有必要對教學實驗資源進行獨到的選擇,對實驗呈現方式進行優化和創新．生命成長是伴隨生命個體經歷學習的過程,作為教師,提供更豐富、更多元、更美好的學習場景,拓寬學生的學習與認知視野,體現提升核心素養的教學意境,是常態教學成為學生在學習過程中獲得生命體驗的必然．

4 開拓實驗資源渠道,關注學生求真求實科學態度與精神的培養

通過實驗探究,知道看到物體的顏色是由其反射的色光決定的,這是本節課的學習目標,也是教學需要突破的難點．鑒于教學目標達成,教學環境因素限制,如何實現與這部分學習內容相關的學生實驗具有更精彩的效果,開拓實驗資源以增強實驗可視化效果是教學設計需要特別關注的．

設計1.0版本:用牙膏盒制作暗盒,將牙膏盒內涂成黑色,插入三色鸚鵡小圖片,分別打開紅、綠、藍三色光進行照射,發現觀察到的顏色效果不佳,特別是藍光和綠光分別照射下的藍色區域和綠色區域,顏色區分度不明顯．

設計2.0版本:受夜間進行實驗可以排除自然光對實驗影響的啟發,多次實驗分析總結后發現,光源和色卡顏色匹配、光照強度調節是影響觀察的重要因素．色卡顏料的優化是關鍵,選用色粉顏料涂色,其顆粒物質可使畫面相對粗糙,不容易形成反光且吸收光的能力較強．對色卡材料的改進有利于提升實驗效果,先后嘗試過打印紙、宣紙、磨砂紙等,最終確定選用黑色投影幕布,可減少區域反光的影響．用上述材料設計半開放的暗盒,基本實現了觀察不同色光照射下物體顏色變化的可視性效果．

設計3.0版本:輔助材料的精選確保了觀察的色覺效果,色卡底座選用黑色海綿,筒內裝有黑色卡紙,大大增強了對余光的吸收．

考慮到不同環

境明亮程度的差異,設計并制作成伸縮筒暗盒(如圖3),并匹配光照強度合適的三色光源,實現了更為理想的觀察物體顏色的效果．

圖3 暗盒改進的實驗裝置

評析:人眼對光的感受程度不同,即不同的觀察者色覺不一樣．借助伸縮筒暗盒進行觀察和探究,學生能順利得出 “看到物體的顏色是由其反射的色光決定的”結論．“素材源于生活,物理就在身邊”,教師千方百計開拓實驗資源渠道、精心設計與制作實驗器材,方能帶給學生更深、更真的體驗,引領學生從現象中感悟和思考,培養實事求是的科學態度和精神．

常態教學是因人、因時、因地而異的,發展學生核心素養,基于多角度、多維度的學習體驗是必須的．對這節課的策劃與設計,準備與實施,凝煉了教師對優化教學設計與實驗創新的深度思考,是對學生核心素養與關鍵能力培養的積極探索,是“以人為本”及“教學相長”啟蒙性教育價值的彰顯,也是教師對專業素養與常態教學境界提升的不懈追求．