基于核心素養的初中物理深度教學

朱麗芳

【摘要】物理概念和規律是物理的基石，學生在學習凸透鏡成像規律過程中，往往僅停留在記憶規律的層次上，未認真思考規律的本質。筆者以凸透鏡的成像規律源于凸透鏡對光的作用，在教學中利用學生已經掌握的“三條特殊光線的作圖”，讓學生在動手畫圖的過程中輕松解決問題，進行深度教學，實現知識轉變為智慧，從而發展物理學科核心素養。

【關鍵詞】初中物理;深度教學;凸透鏡成像;三條特殊光線的作圖

一、問題的提出

教育的本質是培養思維，培養思維的策略是知識的問題化，問題情景化，問題的合理進階是促進學生學習實現理解性學習的有效途徑。傳統的凸透鏡成像規律教學，首先讓學生通過實驗探究凸透鏡成像規律，再讓學生背會凸透鏡成像規律來解題，很多學生根本記不住規律。結果，學生練了很多，教師講得更多;或者今天學會了，明天又不會做。原以為學生不理解，于是教師講得“很透”，但還是不行。于是，教師又不斷練，不停地練。但是，當遇到新情景問題時，學生又變得束手無策。于是，教師又不斷練習新的情景。但最后，遇到沒有練過的情景，學生還是不會。世界是復雜的，情景是無限的，怎么練得完。為了讓學習過程循序漸進，拾階而上，培養學生掌握用物理規律分析問題，解決問題的能力，本文以凸透鏡成像規律教學為例，談談筆者的教學實踐，與同行交流。

二、對凸透鏡成像規律深度學習的案例

1.利用“三條特殊光線的作圖”來教學

在學習凸透鏡成像規律時，我們都是先教學生“三條特殊光線的作圖”，然后再做凸透鏡成像實驗，做完實驗后讓學生記憶成像規律。然而，很多學生天天背，天天忘，做題時不能靈活運用，教學效果不太好。如果利用“三條特殊光線的作圖”來解決凸透鏡成像規律，讓學生在動手畫圖的過程中輕松解決問題，就可以減輕認知負荷，達到事半功倍的效果。

2.創設情景，探究凸透鏡成像規律（體驗活動）

先讓學生邊后退邊通過凸透鏡觀察課本“物理”二字，觀察到三種性質的像，在圖中把三種像的性質以此填好。物體和凸透鏡之間的距離叫做“物距”。在圖中觀察各次實驗時物距的變化。（注意：觀察“倒立”的像，它的上下顛倒了，那左右是否也顛倒呢？）

三、利用光路圖推導凸透鏡的成像特點的教學過程

凸透鏡的成像規律源于凸透鏡對光的作用，所以利用學生已經掌握的“三條特殊光線的作圖”，讓學生在動手畫圖的過程中輕松解決問題，就可以減輕認知負荷。

1.物距大于2倍焦距時（u>2f ）的成像特點

在圖2中，連接AO這條光線，并畫圖作出它經過凸透鏡后的折射光線。觀察它會不會也經過像A'。如圖來自物體A點的兩條光線。通過凸透鏡后會聚在同一個像點。這種由實際的光會聚而成的像，稱為實像。

分析：與原物體比較，從大小、正倒、虛實來敘述，這個像的性質是怎樣的？___________，對應圖1中的哪個實驗圖________________。

總結：當物距大于2倍焦距，凸透鏡成縮小，倒立的實像。

2.當物距小于2倍焦距大于1倍焦距時（2f>u>f ）的成像情況，在圖3中將成像光路圖補充完整。

（為了簡便，下面只用兩條特殊光線確定像點）

3.仿照上例，利用“三條特殊光線的作圖”描述像的性質和位置。__________，圖3對應圖1中哪個實驗圖？___________。

分析光路圖得出知識點：當物距小于2倍焦距大于1倍焦距時，凸透鏡成放大，倒立的實像。

四、分組演示實驗培養科學探究能力

我們知道，科學探究包括問題、證據、解釋、交流四個要素，本節課凸透鏡成像規律的教學注重實驗探究活動，突出科學探究的地位，充分展示了科學探究對發展學生的物理學科核心素養的重要意義，在畫圖的基礎上讓學生通過實驗驗證推導的結果。學生有了明確的實驗目的后，就能觀察到所需要觀察的現象，實驗探究活動成功解決了“知其然還知所以然”的問題，水到渠成地得出凸透鏡成像規律，達到深度理解凸透鏡成像規律的目的，真正落實了對學生物理學科核心素養的培養。

以下是凸透鏡成像規律實驗的設計：

1.實驗目的

驗證：（1）當u>2f時，物體通過凸透鏡所成的像是倒立，縮小的實像。

（2）當2f>u>f，物體是成倒立，放大的實像。

（3）當u<f 時，物體是成正立，放大的虛像。

2.要順利完成實驗，先解決下面幾個問題：首先要確定像的位置。

A.將蠟燭和凸透鏡擺放在光具座上（物距較大），點燃蠟燭，調節燭焰和凸透鏡中心等高。

B.嘗試讓眼睛分別在圖4中位置①-③觀察凸透鏡，在哪個位置有可能看到燭焰倒立的像？

C.看到像后，眼睛后退，能否繼續看到像？___________。因此，能否將眼睛的位置作為像的位置？___________。

d.為了確定像的位置，用光屏來代替眼睛，調整光屏高度，使燭焰通過凸透鏡后形成光斑投在光屏中心，再調整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在屏上成清晰的實像，而不是模糊的光斑。光屏的位置就是像的位置，如圖5，請在圖中標出物距和像距，讓學生總結出成像規律。

五、學生習題展示

學生通過構建三條特殊光線模型及親身經歷實驗探究，加深了對相關物理知識的理解，變主動接受為主動探究，促進學生物理核心素養的形成。學完本節課后，學生會很自然利用“三條特殊光線的作圖”來解題，以下是學生解題截圖（如圖6）。

六、結束語

一般的傳統教學，由于學生直接進入實驗，得出凸透鏡成像規律，缺乏系統和漸進的練習，更缺乏有效的反饋，造成在獨立畫光路圖時，困難重重。不是焦點定錯位，就是物體不知道放在什么位置。一系列的問題，使得學生畫光路圖解決問題比背規律解決問題更困難，負擔更重。如果給學生示范利用光路圖解決問題的過程，然后再結合實驗總結驗證凸透鏡成像規律，讓學生在動手畫圖的過程中輕松解決問題，就可以減輕認知負荷，促進深度教學的真正發生，從而實現深度學習的目的。

參考文獻：

[1]邢紅軍.物理科學核心素養：透視、商傕與重夠[J].教育科學研究，2018（11）：5-14.

[2]陶本友.基于發展物理核心素養的深度學習—以“壓強為例”[J].中學物理，2020（5）：13-16.

責任編輯? 吳華娣