基于核心素养的初中物理深度教学

朱丽芳

【摘要】物理概念和规律是物理的基石，学生在学习凸透镜成像规律过程中，往往仅停留在记忆规律的层次上，未认真思考规律的本质。笔者以凸透镜的成像规律源于凸透镜对光的作用，在教学中利用学生已经掌握的“三条特殊光线的作图”，让学生在动手画图的过程中轻松解决问题，进行深度教学，实现知识转变为智慧，从而发展物理学科核心素养。

【关键词】初中物理;深度教学;凸透镜成像;三条特殊光线的作图

一、问题的提出

教育的本质是培养思维，培养思维的策略是知识的问题化，问题情景化，问题的合理进阶是促进学生学习实现理解性学习的有效途径。传统的凸透镜成像规律教学，首先让学生通过实验探究凸透镜成像规律，再让学生背会凸透镜成像规律来解题，很多学生根本记不住规律。结果，学生练了很多，教师讲得更多;或者今天学会了，明天又不会做。原以为学生不理解，于是教师讲得“很透”，但还是不行。于是，教师又不断练，不停地练。但是，当遇到新情景问题时，学生又变得束手无策。于是，教师又不断练习新的情景。但最后，遇到没有练过的情景，学生还是不会。世界是复杂的，情景是无限的，怎么练得完。为了让学习过程循序渐进，拾阶而上，培养学生掌握用物理规律分析问题，解决问题的能力，本文以凸透镜成像规律教学为例，谈谈笔者的教学实践，与同行交流。

二、对凸透镜成像规律深度学习的案例

1.利用“三条特殊光线的作图”来教学

在学习凸透镜成像规律时，我们都是先教学生“三条特殊光线的作图”，然后再做凸透镜成像实验，做完实验后让学生记忆成像规律。然而，很多学生天天背，天天忘，做题时不能灵活运用，教学效果不太好。如果利用“三条特殊光线的作图”来解决凸透镜成像规律，让学生在动手画图的过程中轻松解决问题，就可以减轻认知负荷，达到事半功倍的效果。

2.创设情景，探究凸透镜成像规律（体验活动）

先让学生边后退边通过凸透镜观察课本“物理”二字，观察到三种性质的像，在图中把三种像的性质以此填好。物体和凸透镜之间的距离叫做“物距”。在图中观察各次实验时物距的变化。（注意：观察“倒立”的像，它的上下颠倒了，那左右是否也颠倒呢？）

三、利用光路图推导凸透镜的成像特点的教学过程

凸透镜的成像规律源于凸透镜对光的作用，所以利用学生已经掌握的“三条特殊光线的作图”，让学生在动手画图的过程中轻松解决问题，就可以减轻认知负荷。

1.物距大于2倍焦距时（u>2f ）的成像特点

在图2中，连接AO这条光线，并画图作出它经过凸透镜后的折射光线。观察它会不会也经过像A'。如图来自物体A点的两条光线。通过凸透镜后会聚在同一个像点。这种由实际的光会聚而成的像，称为实像。

分析：与原物体比较，从大小、正倒、虚实来叙述，这个像的性质是怎样的？___________，对应图1中的哪个实验图________________。

总结：当物距大于2倍焦距，凸透镜成缩小，倒立的实像。

2.当物距小于2倍焦距大于1倍焦距时（2f>u>f ）的成像情况，在图3中将成像光路图补充完整。

（为了简便，下面只用两条特殊光线确定像点）

3.仿照上例，利用“三条特殊光线的作图”描述像的性质和位置。__________，图3对应图1中哪个实验图？___________。

分析光路图得出知识点：当物距小于2倍焦距大于1倍焦距时，凸透镜成放大，倒立的实像。

四、分组演示实验培养科学探究能力

我们知道，科学探究包括问题、证据、解释、交流四个要素，本节课凸透镜成像规律的教学注重实验探究活动，突出科学探究的地位，充分展示了科学探究对发展学生的物理学科核心素养的重要意义，在画图的基础上让学生通过实验验证推导的结果。学生有了明确的实验目的后，就能观察到所需要观察的现象，实验探究活动成功解决了“知其然还知所以然”的问题，水到渠成地得出凸透镜成像规律，达到深度理解凸透镜成像规律的目的，真正落实了对学生物理学科核心素养的培养。

以下是凸透镜成像规律实验的设计：

1.實验目的

验证：（1）当u>2f时，物体通过凸透镜所成的像是倒立，缩小的实像。

（2）当2f>u>f，物体是成倒立，放大的实像。

（3）当u<f 时，物体是成正立，放大的虚像。

2.要顺利完成实验，先解决下面几个问题：首先要确定像的位置。

A.将蜡烛和凸透镜摆放在光具座上（物距较大），点燃蜡烛，调节烛焰和凸透镜中心等高。

B.尝试让眼睛分别在图4中位置①-③观察凸透镜，在哪个位置有可能看到烛焰倒立的像？

C.看到像后，眼睛后退，能否继续看到像？___________。因此，能否将眼睛的位置作为像的位置？___________。

d.为了确定像的位置，用光屏来代替眼睛，调整光屏高度，使烛焰通过凸透镜后形成光斑投在光屏中心，再调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的实像，而不是模糊的光斑。光屏的位置就是像的位置，如图5，请在图中标出物距和像距，让学生总结出成像规律。

五、学生习题展示

学生通过构建三条特殊光线模型及亲身经历实验探究，加深了对相关物理知识的理解，变主动接受为主动探究，促进学生物理核心素养的形成。学完本节课后，学生会很自然利用“三条特殊光线的作图”来解题，以下是学生解题截图（如图6）。

六、结束语

一般的传统教学，由于学生直接进入实验，得出凸透镜成像规律，缺乏系统和渐进的练习，更缺乏有效的反馈，造成在独立画光路图时，困难重重。不是焦点定错位，就是物体不知道放在什么位置。一系列的问题，使得学生画光路图解决问题比背规律解决问题更困难，负担更重。如果给学生示范利用光路图解决问题的过程，然后再结合实验总结验证凸透镜成像规律，让学生在动手画图的过程中轻松解决问题，就可以减轻认知负荷，促进深度教学的真正发生，从而实现深度学习的目的。

参考文献：

[1]邢红军.物理科学核心素养：透视、商傕与重够[J].教育科学研究，2018（11）：5-14.

[2]陶本友.基于发展物理核心素养的深度学习—以“压强为例”[J].中学物理，2020（5）：13-16.

责任编辑  吴华娣