淺談核心素養(yǎng)下的概念教學(xué)設(shè)計(jì)
——以《全反射》課堂為例

吳淑霞

(福建省莆田第一中學(xué) 351100)

中學(xué)教學(xué)最常見的情況：字認(rèn)識(shí),課也聽的懂，但就是學(xué)不好?究其原因在于學(xué)生對(duì)概念理解模糊，停在表層.筆者認(rèn)為教師應(yīng)在課堂上抓住概念教學(xué)的重難點(diǎn)，加深概念理解.以重難點(diǎn)為核心問題，順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，經(jīng)過幾番科學(xué)探究，進(jìn)行思維斗爭，恍然大悟，把概念深層理解內(nèi)化，從而完成概念教學(xué)的核心素養(yǎng)培養(yǎng).

本文以高中物理魯科版選修3-4第四章第二節(jié)全反射為例，淺談概念教學(xué).

教學(xué)過程:

一、創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

演示：用鐵絲吊著鐵球放在點(diǎn)燃蠟燭上均勻熏黑，然后將熏黑的鐵球浸沒在盛有清水的燒杯中.現(xiàn)象：熏黑的鐵球在空氣中呈黑色，但放在水中的黑鐵球像渡了銀一樣發(fā)亮.學(xué)生大惑不解.

引導(dǎo)學(xué)生把現(xiàn)象轉(zhuǎn)為物理描述：熏黑的鐵球放在水中像渡了銀一樣，比在空氣中更亮.

更亮說明光線射入眼睛的更多.為什么鐵球放入水中后射入眼睛的光線會(huì)更多呢？類比：還有哪些現(xiàn)象與之類似，可以觀察到更亮的現(xiàn)象，如水中或玻璃中的氣泡.

(引導(dǎo)：這是光學(xué)現(xiàn)象，可以從光路，介質(zhì)情況進(jìn)行思考.)

問題：

1.光從一種介質(zhì)(空氣)射入另一種介質(zhì)(玻璃)中會(huì)發(fā)生什么？入射角與折射角哪個(gè)大？

2.不斷增大入射角，折射角如何？(兩者折射率不一樣，建立光疏、光密介質(zhì)概念)

3.若光從光密介質(zhì)(玻璃)射入光疏介質(zhì)(空氣)，入射角為0°，折射角多少，光傳播方向如何？若增大入射角，折射角如何變化？

4.折射角先達(dá)到90°，若此時(shí)再增大入射角，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？折射光線沒了，只剩下反射光.

照此引發(fā)思考，推理，得出結(jié)論：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，當(dāng)折射角達(dá)到90°后，再增大入射角，會(huì)產(chǎn)生折射光線沒了，只剩下反射光的現(xiàn)象.

總結(jié)：從現(xiàn)象引導(dǎo)建立物理模型，確定研究方向；根據(jù)研究方向從原有的知識(shí)引發(fā)思考，順利過渡，溫故知新——新概念學(xué)習(xí)的常用捷徑.

二、實(shí)驗(yàn)探究，驗(yàn)證推理

實(shí)驗(yàn)探究：光從玻璃射入空氣中，從零度逐漸增加入射角，觀察折射光與反射光的變化情況.特別是當(dāng)折射角達(dá)到90°后，再增大入射角，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象.

問題：玻璃磚用哪種好，平行板玻璃磚還是半圓形玻璃磚？理由？

(半圓形玻璃磚.如果光線沿半徑方向射入玻璃磚，光從空氣射向玻璃，光線方向不發(fā)生改變.相當(dāng)于光直接從玻璃入射.)

請(qǐng)一小組代表展示實(shí)驗(yàn)研究成果：

1.0°入射，光線無偏折.

2.增大入射角，起初只觀察到兩條光線：入射光與折射光.隨著入射角度增加，漸漸看到反射光線，即隨著入射角度增大，反射光線增強(qiáng)，折射光線減弱.

3.入射光線不變，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，折射光線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，反射光線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).

4.入射角增大到一定程度？(折射光線消失，只剩下反射光線.)

5.繼續(xù)增大入射角，反射角也增大，未看到折射光線.

學(xué)生自己總結(jié)定義全反射現(xiàn)象以及臨界角.

通過實(shí)驗(yàn)探究，觀察，學(xué)生內(nèi)化自然得出全反射概念.經(jīng)歷科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，使學(xué)生體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)科學(xué)探索的成就感，愛上物理.概念教學(xué)的核心應(yīng)該是概念定義本身，當(dāng)學(xué)生自然而然地得出概念本身，也就知道了概念的內(nèi)涵，也就解決了概念教學(xué)的難點(diǎn).

三、總結(jié)反思，得出結(jié)論

問題探究：發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件是什么？引導(dǎo)從發(fā)生全反射的環(huán)境因素(光，玻璃，空氣)尋找條件.

問題：

1.光從玻璃射向空氣，會(huì)發(fā)生全反射，什么時(shí)候發(fā)生？若光從空氣射向玻璃，會(huì)不會(huì)？

2.發(fā)生全反射的條件？

3.臨界角多大？怎么求？

引導(dǎo)比較發(fā)現(xiàn)：折射率大的介質(zhì)，相應(yīng)的臨界角小，更容易發(fā)生全反射.

學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)的環(huán)境因素，順利得出發(fā)生全反射的條件，獲得全反射概念的外延.

四、探究拓展，深入概念

通過激光照射半圓形玻璃磚，可觀察到全反射現(xiàn)象；若用平行板玻璃磚，能否獲得全反射現(xiàn)象呢？

請(qǐng)同學(xué)們畫光路圖， 從理論上分析、思考能否發(fā)生全反射？

學(xué)生討論得出結(jié)論：

1.光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，入射角變化范圍0到90°，折射角范圍0到C.

2.光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，入射角必須大于臨界角才能發(fā)生全反射.

3.光經(jīng)過平行板玻璃磚，一定有出射光線，且入射光線與出射光線平行.

請(qǐng)同學(xué)們動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：激光照射平行板玻璃磚，能觀察到出射光線？

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：有些同學(xué)觀察不到從另一界面上的出射光線，疑惑.

思考：觀察不到從另一界面上的出射光線，是因?yàn)榘l(fā)生全反射現(xiàn)象嗎？ (不是全反射，是因?yàn)楣鈴?qiáng)！隨著入射角增大，折射光變?nèi)?，觀察不到，而不是沒有.在半圓形玻璃磚中可以觀察到光強(qiáng)變化.)

通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)鞏固對(duì)全反射條件的理解，使認(rèn)知結(jié)構(gòu)中概念更加清晰，使學(xué)生對(duì)原有的知識(shí)理解更加深刻，并學(xué)以致用.

五、聯(lián)系實(shí)際，解決問題

通過前后呼應(yīng)，解釋課前實(shí)驗(yàn)，并遷移知識(shí)：在生活與現(xiàn)代技術(shù)中的全反射現(xiàn)象.

這節(jié)課以全反射的重難點(diǎn)為核心問題，從引入現(xiàn)象引導(dǎo)建立物理模型，引出物理問題，通過實(shí)驗(yàn)探究，觀察，自然得出全反射概念.觀察實(shí)驗(yàn)的環(huán)境因素，順利得出發(fā)生全反射的條件，獲得全反射概念的外延.通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)深入理解概念，得出結(jié)論.層層遞進(jìn)，學(xué)生經(jīng)歷這一系列過程把概念內(nèi)化為自己的東西，從而獲得物理核心素養(yǎng)的提高.