深度学习视域下“引学启思”的实践探索——以初中物理“光的色彩 颜色”教学为例

吴菁华

(江苏省南通市海安市紫石中学,江苏 南通 226600)

当前在初中物理教学中还存在着以识记为主的教学模式,这对学生的核心素养发展不利.教师需要引导学生开展深度学习,让他们将新学的内容融入原有的知识结构,再灵活地迁移应用到新的问题情境,分析新问题,解决新问题,形成新成果.教师可通过“引学启思”,以“光的色彩颜色”教学为例,展示学生的思维过程,提升解题能力,促进他们的全面发展.

1 建构光源模型

教师先是要求学生浏览阅读教材中的太阳、闪电、灯光、不完全燃烧和完全燃烧的燃气火焰、发光的水母这六幅彩色图片.在学生完成阅读浏览的基础上,教师提出问题:根据信息快递,这六幅图中物体有个共同的名字,叫什么?能不能将六幅图分成两类,并说明分类的依据[1]?

教师在学生明确“光源”“天然光源”“人造光源”概念之后完成板书:光源——本身发光的物体.同时,教师运用李白的诗句“床前明月光,疑是地上霜”引出问题:月亮是人造光源还是天然光源?能不能说出判断的理由?这时抢答的学生会说出“天然光源”等答案,教师要通过不断的追问直到有学生意识到“月亮”本身不发光,不属于光源.

在上述过程中,教师明知月亮不是光源,仍用“是……还是……”设问,是期望通过不断的追问集中学生的注意,引发学生的认知冲突,对“光源”模型中的关键词“本身”印迹深刻,进而真正领悟光源的内涵.更为重要的是期望通过这样的设问,引发学生的质疑,发散学生的思维,培养学生质疑创新的意识,实现对光源概念的深度学习.

2 观察光的色散

教师组织学生结合生活经验描述太阳、闪电、两种燃气火焰发出的光的颜色,接着抛出问题“这些色彩之间有没有某种联系呢?”以引出实验“观察光的色散”[2].

教材中“分解太阳光”实验,是运用平面镜把太阳光引到狭缝,让一束太阳光通过三棱镜,这样能观察到置于三棱镜后光屏上的彩色光带.但通过教学实践,教师会发现这样实验操作的难度很大,平面镜只有放在特定的位置和角度才能让通过狭缝的太阳光照射到三棱镜上,从而在光屏上观察到彩色光带,如果平面镜发生微小抖动就可能会导致光屏上彩色光带的消失.通常,教师在做这个实验时,由于教室空间的限制,只有少数学生才能观察到彩色的光带.基于上述原因,教师可将教学过程分成两步:第一步为演示实验.教师将三棱镜直接放在窗台上,调整三棱镜让学生在教室的白色墙壁或天花板上,看到彩色的光带,初识光的色散现象.第二步为播放视频.教师透过狭缝的一束太阳光,经过三棱镜分解成多种色光,光屏上呈现彩色光带,让画面定格在该场景.针对场景,教师提出问题组织小组讨论:从画面中的现象你们发现了什么?想到了什么?在小组充分讨论的基础上,教师组织全班进行交流.教师可运用“还发现了什么”“想到了什么”等进行不断的追问,直到大家明了:太阳光可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光,这种现象叫作光的色散;太阳光是由多种色光混合而成的;太阳光通过三棱镜时,向棱镜的什么位置偏折;紫光的偏折程度比红光大;彩色光带由“红”到“黄”……再到“紫”的顺序等.

3 探究色光的混合

基于色散后的各种色光可以混合成白光,教师抛出这些问题:两种不同色光混合在一起,又是什么颜色呢?这个问题教材没有明确的答案,学生无法直接回答,这样问是期望通过问题引入探究学习的内容.

教师介绍如图1所示的装置,将红、绿、蓝三种颜色的光分别照射到光屏,要求学生描述这三种光的颜色,达成共识——红、绿、蓝(板书).教师让学生描述红、绿、蓝的颜色,看起来简单,现实中很多学生并不能准确描述.教师可将红、绿、蓝中任意两种色光照射到光屏,调整照射的角度至部分重叠,要求学生描述观察到现象.通过多次实验,学生发现:红、绿、蓝三种色光两两混合,会产生新的色光.例如,红光、绿光混合得到黄光.

图1 色光混合演示装置

教师可以红光和绿光混合成黄光为情境设问:改变红光或绿光的比例,重叠区域色光的颜色是否会改变?教师可再追问:混合而成的颜色可能会怎样变化?教师这样的追问,是期望学生基于某种假设进行猜想,而不是没有思考的瞎猜,这样有益于学生假设推理水平的发展.

教师可进一步地抛出问题:两种色光混合可以产生不同颜色的光,那红、绿、蓝三种色光混合会怎样呢?教师可设置这样的实验探究,将红、绿、蓝三种色光以相同的比例照射到光屏,引导学生观察三种色光重叠位置的颜色:是白光.针对情境,教师进一步追问:将红、绿、蓝三种色光混合的结果都是白光吗?通过这样的引导,学生能基于两种色光相混合的结果陈述自己的见解.再进一步,教师提出问题“如何用实验来验证你们的结论是否正确呢?”以引导学生明确控制红、绿、蓝中两种色光的比例相同,改变另外一种色光的比例,观察重叠区域色光的颜色是否变化.

实验后学生的见解得到了检验,教师进一步提出问题:根据前面的实验现象可以得出哪些结论?学生在小组充分讨论的基础上,组织全班交流,他们发现:红、绿、蓝中任意两种色光的混合,都能产生其他颜色的光;红、绿、蓝三种色光的混合可能是白光……根据交流结果,学生进一步生成结论:红、绿、蓝三种色光混合可以产生各种颜色的光.结合教材中的信息,教师可这样总结:红、绿、蓝,不能用其他色光混合得到;红、绿、蓝是光的三原色.在总结过程中,教师适时板书图2中的关键内容,用箭头将其关联.

图2 三原色板书

从最简单的观察光的三原色到探究两种色光的混合,再到探究三种色光的混合,学生探究的进程层层递进.学生探究的进程既涉及针对问题情境进行的猜想与假设,又涉及依据控制变量的思想设计的实验方案等.学生经历这样活动,就是把已有知识灵活地应用于新的问题情境,分析新的问题.

4 推理物体的颜色

教师呈现投影信息:人们看到的物体颜色,是由它反射或透过的色光决定的.如红色的物体反射或透过红色光,其他颜色的光几乎被吸收.接着,教师板书:物体的颜色是由反射或透过的色光决定的.教师将教材中的彩色鹦鹉也投影到屏幕,基于彩色鹦鹉“引学启思”,看一看:在自然光条件下,观察图中的彩色鹦鹉,它身体的各部分分别是什么颜色?学生轻松地描述鹦鹉各部分的颜色.想一想:在黑暗的房间内,观察图中的彩色鹦鹉,它身体的各部分分别是什么颜色?这样的问题对学生而言有点生疏,沉默片刻之后,会有学生联想 “黑暗中,眼睛看不见物体”“夜晚躲在被子中看小人书时,需要手电筒”等生活经验,回答“鹦鹉身上各部分都是黑色的”“看不见鹦鹉身上各部分的颜色”等.待学生达成共识后,教师再提出问题:在自然光条件下和在黑暗的房间内观察图中鹦鹉,观察到不同的结果,这其中蕴藏哪些物理原理?

在分组讨论的基础上,教师组织全班进行交流.基于信息“物体的颜色是由反射或透过的色光决定的”,学生认可“自然光条件下,图中红色的部分反射红光呈现红色,绿色的部分反射绿光呈现绿色”.对黑白两个部分,学生往往认为反射的是“黑光”“白光”,而意识不到图中白色的部分反射所有色光,黑色的部分吸收所有色光,这些内容教师要巧设铺垫启发思维.教学实践中,自然光条件下鹦鹉身上的黑色线条和黑暗环境中鹦鹉呈现黑色的异同,也是一个需要教师重点点拨的内容.教师可提出这些问题:在红光或绿光条件下,观察图中的彩色鹦鹉,它身体的各部分分别是什么颜色?通过这样的问题设置,学生能运用知识回答问题,真正理解“物体的颜色”的内涵和外延,进而明了知识的本真.

5 了解光能的应用

教师可先要求学生浏览教材中所示的太阳能热水器、太阳能汽车、植物的光合作用、太阳能电池板、反射式太阳能发电站五幅彩色图片.在学生阅读浏览的基础上,教师提出问题:这五幅图片共同揭示了什么物理知识?针对这个问题,学生基于教材内容,回答“光具有能量——光能”(板书)也能回答“光能可以转化为电能、内能、化学能等”(板书).

事实上,学生往往不知道什么是“内能”“化学能”,教师不需要在内能和化学能概念上多说.对太阳能热水器,在学生明确太阳光照射提高水的温度之后,教师要点明这是光能转化为内能.对植物的光合作用,基于生物课程的基础,学生对植物的光合作用不陌生,教师只要点明,光合作用是光能转化为化学能储存植物之中.对于太阳能汽车和反射式太阳能发电站的介绍,教师需要引导学生发现:太阳能汽车是太阳能电池板将光能转化为电能,电动机驱动汽车前进;反射式太阳能发电站是通过镜面把太阳能聚集到蒸汽发生器,用高温高压的蒸汽驱动发电机,不同于太阳能电池板.

6 结束语

教材是专家学者对课程目标的具体化,在理解教材的基础上,科学地使用教材是实现深度学习的重要路径.深度学习视角下“引学启思”的核心,以教师建构物理知识体系为基础,以学生解决或完成任务为载体.在教师的引导下,学生在积极的体验中,实现对物理本质的理解,促进学科核心素养的发展和养成.