核心素養視域下物理本質觀的培養

趙繼鳳

【摘要】《義務教育物理課程標準（2022年版）》頒布以后，全國各地爭先開展了相關課題研究活動，綱要強調物理學科不僅要培養學生的知識體系，還要重視物理學思維及探究活動的教育[1]，使學生具備科學物理觀及探究精神等必備品格，達到“培根鑄魂，啟智增慧”的教育目的.教師該如何在課堂這一載體中達成目的呢？筆者以“光的折射”教學為例進行論述[2].

【關鍵詞】核心素養；物理本質觀；初中物理

“光的折射”是歷年來命題人常考的重點，也是初中物理學科最重要的概念之一，相信很多學生即使沒有學習過八年級物理課程，但通過生活化情境聯想對“光的折射”也是十分了解，但是“了解”不等于“認識”，“認識”不等于“理解”，大部分學生對折射現象的理解只停留在表層，并未形成在本質上的深刻認識.為了帶領學生深刻理解光折射的科學本質，本文將以實驗演示為主，借助多媒體演示為輔，旨在使學生通過對現象的觀察和對比，深入學習理解光折射的本質并培養其物理核心素養.

1 核心素養視域下教材文本分析

“光的折射”是魯教版初中物理八年級上冊第三章第四節的內容，該部分內容是最基礎、最常見也是最重要的光現象之一，教學內容主要包括“光折射的概念”“光折射的特點”及“生活中光折射現象的解釋”等三大塊內容，其核心目的是通過實驗探究使學生掌握光折射的特點，同時為第四單元“透鏡及其應用”的教學打下扎實基礎.在此之前學生們在“光現象”這一單元內先后學習了“光的直線傳播”“光的反射”和“平明鏡成像”三部分的內容，在大單元、大目標視域下進行分析，教材編著者意圖以“探尋光是怎樣傳播的”為線索，先后學習“光在同種均勻介質中沿直線傳播”和“兩種介質分界面上光的反射和折射”，分多個步驟和階段一步一步地由簡到難，由此看來“光的折射”具有承上啟下的作用，在接下來的教學中，如果有需要，可利用“溫故知新，知識遷移”的方式，培養學生“舉一反三、類比遷移”的能力.

2 核心素養視域下基本學情分析

物理教學致力于體現其獨到的學科育人價值，它以培養學生的物理學科核心素養為總目標，在具體的實踐過程中，必須以教材和基本學情為出發點.而從基本學情上分析，正如前文所述，學生已經學習過“光的直線傳播”及“光的反射”等知識，且以生活化情境為出發點，通過場景引導和聯想，學生可以在生活中找到很多常見的折射現象，這都將為本節課的學習奠定良好的基礎.在教學的重點和難點上，光的折射定律是光學的基礎部分也是重點部分，學生能夠學習并運用該部分知識解釋生活中的折射現象，這將是學生對“光的折射”的認識上的一次巨大升華，因此對生活中光折射現象的教學解釋過程，將成為學生學習的重點和難點.

3 物理本質觀培養——以“光的折射”為例

要發揮物理學科的育人作用，轉變思想觀念是最重要的一環，受傳統應試教育影響，目前物理課程的教學，多停留在知識體系傳授這一層面[3]，忽視了學生物理本質的培養和把握，使學生養成了“只見樹木，不見森林”的壞習慣.因此在接下來的課程教學演示中，應充分發揮并重視學生的主體作用，通過創設教學情境引入新知、實踐探究學習新知、提升學生能力拓展延伸等方法激發學生的學習興趣，在傳授學生知識體系之時，加強其思維能力等方面的培養.

3.1 創設教學情景，引入新知

創設教學情境的方法，一般被應用于導入新課環節，如“生活化情景”的課堂導入，選取生活中學生可以觸碰到的熟悉事物為“引”，選擇適當的方式和方法調動學生學習主動性為“導”，如此“一引一導”便架設了新知識和舊知識之間的橋梁，在激發學生學習興趣的同時，引起了學生自主渴求知識的欲望.

課件演示1 “海市蜃樓掛江邊，晝夜景觀全呈現”，山東衛視早新聞播報，安徽黃山驚現海市蜃樓，此時江面的水霧之中漂浮著一座城市，不一會兒，江岸上的燈亮了，海市蜃樓中的燈也跟著亮了，此時有大量市民圍觀拍攝這一奇景.

課件演示2 騰訊視頻熱播電視劇《功勛》中有這樣一個片段，在食用物資奇缺的情況下，雷佳音飾演的科學家在一條河中捕魚，這時他說道：“因為這光有折射，所以大家看到的魚不是魚，是魚的影子，往下扎，大概低3.1厘米左右”.

教師 物理來源于生活，又應用于生活，所以在生活中的很多現象，完全可以用物理知識進行解釋.如課件演示1和課件演示2中的內容所示，其內容完全取材于現實生活之中，那么請問有哪位同學可以對以上物理現象進行解釋呢？

學生A 海市蜃樓是一種自然現象，西方把海市蜃樓看作魔鬼的化身，是一種不吉的征兆；而中國則把海市蜃樓視作仙境，秦始皇曾多次派人去蓬萊求取仙藥.

學生B 正如科學家解釋的那樣，因為這光有折射，所以大家看到的魚不是魚，是魚的影子，所以要往實際看到的位置下方扎.

設計意圖 在課件演示1和課件演示2中，其內容都是與學生生活息息相關的，學生看得見、摸得著，可以自由觸碰，這種生活化的情景導入，對提高學生的知識遷移能力、應用能力起著至關重要的作用.同時，通過學生A和學生B的回答可以分析出基本學情，此時學生對光的折射的認識還停留在表層，無法用物理專業術語去解釋表述光的折射現象，這為教師接下來的教學奠定了一定的基礎[4].

3.2 通過實踐探究，學習新知

很多教師“輕實踐探究，重知識傳授”，這是因為，這部分教師以應試為出發點，缺少物理本質觀，不能看到物理實驗可以檢驗學生“信息收集能力”和“信息處理能力”這關鍵一環.正所謂“實踐是檢驗真理的唯一標準”，這句話深刻揭露了實踐探究的本質，在這一過程中，學生的溝通合作能力得以提升，實踐應用能力得以培養，探究精神及核心素養得以發展（如例1）.

例1 準備一個演示使用的透明玻璃魚缸，在魚缸內注滿以一定比例混合過墨水的熱水，當一束激光照射到水面上時，冒出來的熱氣，就可以顯示出空氣中的光路，增強實驗的可視性，加強學生們的感官體驗.

教師 當一束光線射入到水中時，請各位同學觀察現象，告訴我發生了什么事？（①先把激光平射，讓學生觀察光路；②然后慢慢變換角度，使激光斜著射入，讓學生觀察現象.）

學生C 激光斜著射入熱水中以后發生了偏折.

學生D 激光斜著射入熱水中時，還產生了一條反射光線.

教師 各位同學已經學習過了“光的反射”，對于水平鏡面反射成像這方面的知識比較熟悉，可誰能解釋為什么光沿直線傳播時射入水面會發生偏折呢？誰還記得光沿直線傳播的條件是什么？

學生B 條件是同種均勻介質.

教師 在此次實驗演示中，我們看到的現象，是同種均勻介質嗎？

學生B 當然不是.

教師 由此現象可以分析，光無法沿直線傳播的原因，是光發生了折射現象，所以才導致了光線的偏折，由此可以引出光的折射概念，當光從一種介質進入到另一種介質中時，光線所發生的偏折現象，我們可以稱之為光的折射.

設計意圖 光在空氣中和光在水中的傳播路徑，這一知識點如果單純地靠嘴巴去講，教師很難充分激發學生的學習興趣，也很難有效提升學生的學習效果.但是通過此次的例1實驗演示，學生直觀地看到了光的折射現象及發展過程，這極大地豐富了學生們的認知表象，培養了學生的思維能力及推理能力.

3.3 提升學生能力，拓展延伸

學生初步認識、理解“光的折射”以后，通過實驗演示的方式，使學生觀察光線斜射入水中的現象，通過研究“入射光線”“反射光線”“折射光線”“界面法線”之間的關系，學生已經能夠使用專業術語對光的折射現象進行解釋，這將為進一步研究光的折射規律打下基礎，下面將以問題探究的方式，進一步提升學生各項綜合能力，發展學生學科素養.

問題探究1 入射光線、折射光線和法線之間的位置關系是什么？

問題探究2 比較入射角和折射角之間的大小關系是什么？

問題探究3 當增大入射角時，折射角有什么改變？

問題探究4 光線呈90°垂直射入水中時，傳播方向發生什么變化？

教師點撥 請各位同學通過自主學習、自主探究、合作學習、合作探究的方式，以實踐或推理等方式對以上4個問題進行探究.

設計意圖 ①先“自主學習、探究”的目的是讓學生通過自主學習和探究產生一種個人的思想和認識；②、后“合作學習、探究”的目的是讓學生通過合作交流，思維發生摩擦和碰撞，以此制造沖突和矛盾點.如果沒有這一先后過程，學生沒有形成個人的思想和看法，那在合作交流環節中，學生又該交流些什么呢？

小組1 折射光線和入射光線在法線兩側，且是在不同物質中.

小組2 折射光線、入射光線、法線在同一平面.

小組3 折射角隨入射角的增大而增大，且折射角小于入射角.

小組4 當光線垂直射入時，雖兩種介質不同，但光的傳播方向不變[5].

問題探究5 繼續利用實驗設備進行實踐演示，讓激光從水底射入，從空氣射出，繼續觀察入射光線、折射光線、法線之間的關系.

設計意圖 很多學生包括教師喜歡并習慣沿著事物發展的正方向思考問題、尋求問題解決的方法，其實，很多問題從逆向思維考慮，讓激光從水底射入，從空氣中射出，把結論往前推導，進行逆向思考，就可以使問題簡單化，并獲得全新的思路.

學生A 發現入射角隨著折射角的增大而增大，且折射角大于入射角.

教師 還有需要補充的嗎？

學生A 折射時光路可逆.

教師 非常正確，由此我們便總結出了光的折射規律.

布置作業1 有一束光從空氣射入，又從某一透明介質射出時發生反射和折射，已知入射光與分界面夾角為35°，若折射光線和反射光線垂直，那么反射光線與入射光線夾角是多少？折射角是多少？

布置作業2 我校新建一噴泉，此時需要在池底安裝激光氛圍燈，當噴泉池內沒有水時，激光燈打開以后，右邊會形成一個亮點S，如果加滿水人會看到S點發生什么樣的變化？請作圖回答此問題.

4 結語

在初中物理的課程教學中，物理學科的育人目標和價值，從來不只是知識和能力的傳授，更多的是在過程和方法之中，滲透了情感態度與價值觀的教育，這種注重“知識能力”“過程方法”“情感態度與價值觀”的教育是三位一體教學，是學生全方位發展的基本條件，是理論與實踐相結合所獲得的，只有全方位發展才能培養高分高能的學生，才可以讓核心素養之花愈發地茂盛.

參考文獻：

[1]陽洪超.滲透科學本質觀的高中物理教學策略探析——以“能量守恒定律與能源”為例[J].數理化解題研究，2022（24）：59-61.

[2]武志偉，蘇玉成.中美課程標準關于科學本質的比較研究——以中學物理為例[J].物理教師，2018，39（07）：62-65.

[3]郭觀彬.核心素養下初中物理課堂教學設計與優化研究——評《初中物理課堂教學設計透視與導引》[J].教育理論與實踐，2022，42（23）：65.

[4]陳棟，季衛新.研究性備課：初中物理核心素養之學生思維能力的培養——以“凸透鏡成像的規律”重難點突破為例[J].物理教師，2019，40（04）：36-39.

[5]黃鵬.基于探究式教學提升學生核心素養——以初中物理“光的折射”為例[J].物理教師，2018，39（10）：34-37.