“光的色彩 颜色”项目设计与创新

宋加全

摘   要：发展学生的物理核心素养，必须基于学生的认知特点，设计丰富的学习活动，并将其落实到日常的教学活动之中。文章以苏科版初中物理“光的色彩  颜色”的教学实践为例，阐述通过不同项目的创新设计与融合，在课堂教学中培养学生相关素养的方法与路径。

关键词：初中物理;核心素养;项目设计与创新

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2019）6-0034-3

新一轮课程改革要求一线教师要从本地区及学校的实际情况和学生的认知特点出发，将核心素养落实到日常的学科教学之中。同时，在教学活动中教师应更加注重学生的自主发展、合作参与、创新实践等。物理学科素养主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度和责任，这些素养是学生在接受物理教学过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。在课堂教学中发展学生相关素养的方法与路径如图1所示。下面以苏科版初中物理“光的色彩  颜色”的教学实践为例，详述如何通过项目设计与创新发展学生的物理核心素养。

1    提出问题：发展物理核心素养的原点

项目活动1：寻找蓝气球

找两位戴近视眼镜的学生，教师在他们的眼镜片上蒙上一层透明绿塑料纸，然后教师在讲台上放一大堆五颜六色的气球，要求这两位学生戴着“特殊眼镜”去找讲台上的蓝气球，看谁找得快。

两位学生都没有找到蓝气球，引起全班学生哄堂大笑。接着，教师将眼镜片上的绿塑料纸拿掉，结果两位学生都准确无误地找到了蓝气球。

提出问题：这两位同学的眼镜片上蒙上透明绿塑料纸后，为什么就不能找到蓝气球呢？本堂课我们一起来揭开这一颜色之谜。

评析：“学起于思，思源于疑”。物理素养的培养需要学生在具体情境中去发现问题，并有解决问题的意愿。通过“寻找蓝气球”的活动引入新课，活跃了课堂气氛，点燃了学生思维的火花，激发了学生的求知欲望。在问题设计上，还能够追问“如果眼镜片上蒙上红塑料纸，是否能找到蓝气球”。这些问题的设计都能够为接下来的学习埋下伏笔。

2    分类归纳：形成物理观念的方法

项目任务2：给光源进行分类

教师通过多媒体展示一组光源图片（太阳、闪电、萤火虫、发光的水母、点燃的蜡烛、发光的霓虹灯、舞台的灯光等）。结合课本上的内容，引导学生进行归纳思考：

（1）这些物体有什么共同特点？

（2）将光源分为天然光源和人造光源，以上哪些光源属于天然光源？哪些光源属于人造光源？

（3）不同光源发出的光，它们的色彩相同吗？

评析：有关光源的知识较简单，教师安排学生进行自学，让学生通过回答系列问题加深对光源的理解，使他们认识到“不同光源发出的光，它们的色彩不同”，建立光具有不同色彩的观念，为学生顺利完成接下来的探究活动做准备。

3    实验探究：发展物理核心素养的有效途径

项目活动3：分解白光

【提出问题】 太阳光是白光。很久以前，很多人认为白光是单纯的光。这种观点正确吗？

【猜想与假设】 雨过天晴后，天空中会出现彩虹;在太阳光的照射下，吹出的肥皂泡是多彩的。因此，白光不是单纯的光。

【设计实验并进行实验】

（1）用一块带有窄缝的厚硬纸板放在旧投影仪上。打开投影仪电源，讓投影仪发出的光通过窄缝射到教室内的白色天花板上，在天花板上可以看到一条清晰、狭窄的白光带。将三棱镜放在窄缝上方，缓慢转动三棱镜，可以观察到天花板上白色的光带被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的七色光带。

（2）将另一三棱镜与前一三棱镜顶角相对，相邻的边平行放在色光的传播路径上（如图2所示）。色光经第二个三棱镜折射后，在各种色光相交的区域能够观察到白光。

【分析论证】 白光不是单纯的光，它是由多种色光混合而成的。

教师简单介绍牛顿“光的色散实验”，以及这一实验对人类在认识光的道路上的伟大意义。

评析：“科学探究是学生参与式的学习活动。要鼓励学生积极动手、动脑，通过自主的探究活动，学习物理概念和规律，体验学科学的乐趣。”通过探究，不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以培养学生的观察能力、思维能力和探索精神。从用一个三棱镜分解白光，到用两个三棱镜合成白光，这一实验过程符合学生的认知规律，能有效促进学生观察、动手、分析的能力。通过介绍牛顿“光的色散实验”，可以培养学生正确的科学态度和责任。

项目活动4：观察白光透过有色玻璃的现象

师：刚才我们通过实验将色散后的各种色光混合还原成白光。那么，如果只将两种不同的色光混合，能否获得一种新的色光呢？为此，我们先要得到一种色光。

【提出问题】 根据日常生活经验，怎样用简便的方法从白光中得到一种色光？

教师让学生戴上墨镜看周围物体颜色的变化，让学生感悟获得单色光的方法。

【猜想与假设】有色玻璃只让白光中的本色光通过。

【设计实验并进行实验】 学生分别将红、绿、蓝玻璃紧贴手电筒，将透过有色玻璃的光射向白纸，观察白纸上的颜色。

【分析论证】 红玻璃只能通过红光，蓝玻璃只能通过蓝光，绿玻璃只能通过绿光。

教师引导学生自学课本“生活·物理·社会”的相关内容，学习有关滤色镜的知识。

项目活动5：观察色光混合的现象

【提出问题】 将红、绿、蓝色光中的任意两种色光混合，观察重叠区域的颜色，会有什么样的发现？

【进行实验】

（1）如图3所示，分别将红绿色光混合、红蓝色光混合、蓝绿色光混合后射向白纸，观察白纸上的颜色。

（2）旋转“光的三原色合成实验器”（如图4）的三个按钮，使该器材发出的红、绿、蓝三种色光按不同比例混合，仔细观察所发生的现象。

【得出结论】 研究表明，将红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合，能产生任何一种其他颜色的光，而自身却无法用其他的色光混合得到。因此，我们将红、绿、蓝叫做光的三原色。

教师通过多媒体介绍彩色电视机和计算机显示器能够呈现彩色图像的原理。

评析：教师先让学生戴上墨镜观察周围物体的颜色，充分利用学生的切身体会和感性认识，让学生感悟到获得单色光的方法，也为接下来的“观察色光混合的现象”作铺垫，降低了学生进行探究活动的难度，使学生能享受到成功的乐趣。利用色光混合知识，介绍彩色电视机和计算机显示器能呈现彩色图像的基本原理，充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念。

项目活动6：物体的颜色

多媒体展示如图5所示的鹦鹉彩图。

【提出問题】 鹦鹉图片不是光源，为什么它能够呈现红、绿、蓝、白等颜色？在黑暗中你能看到它的颜色吗？

【猜想与假设】黑暗中人不能看到任何物体，物体的颜色可能与周围的光有关。

【设计实验并进行实验】 准备一个废纸盒，废纸盒的一侧留有边长约为4 cm的小孔。将数码摄像头的探头放入盒内边缘，USB接口连接电脑相应部分（如图6）。盖上盒盖，学生用前面获取单色光的方法得到的红、绿、蓝三种色光透过小孔射到白纸上，数码摄像头的探头将纸的颜色通过多媒体显示出来，将实验现象记录在表1中。

【分析论证】 我们能看到不透明物体的颜色，是由它反射的色光决定的。

引导学生解释引入新课时的小游戏中找不到蓝气球的原因。

评析：理解物体的颜色成因是本课的教学难点。初二学生的探究能力有限，让学生自主设计“探究不透明物体的颜色”的方案难度较大。课程标准指出：“在比较困难的地方给予具体的指导，使学生能够比较顺利地参与科学探究活动。这样做可以让学生更多地体验到成功的愉悦，避免多次失败产生的消极心理影响。”因此，本活动由教师提供实验方案，利用多媒体手段改进实验方法、突破教学难点，师生共同参与实验，学生分析归纳得出实验结论，帮助学生提高科学探究能力。当然，在暗盒实验中如果能将书本上的彩色鹦鹉作为资源来进行操作，可能更加贴近教材，也更易为学生所接受。

项目任务7：阅读教材，认识光能

师：我们的生活离不开光，它可以给我们带来光明和温暖。除此之外，光还有哪些作用呢？

学生自学课本“生活·物理·社会”的相应内容。

评析：通过“太阳能电池板”“植物的光合作用”“太阳能热水器”等实例，引导学生意识到光的照射能引起一些新的变化，从而认识到光具有能量（光能），也使学生从中体会到科学技术对人类社会带来的巨大进步，树立正确的科学观。

4    适恰评价：检验物理思维发展的手段

在课堂教学的尾声，让学生用所学知识回答项目活动1中为什么找不到蓝气球？同时设计一个更加新颖的活动来进一步综合评价学生对相关知识的掌握情况。

项目活动8：打破气球

教师将一个红气球放入一个较大的无色气球中，分别将红色气球和无色气球充足气（如图7）。让一学生用蓝光激光笔正对两气球照射，几秒钟后，红色气球爆炸，而无色气球始终安然无恙。

评析：本实验操作简单，成功率较高，实验现象使学生倍感惊奇，从而留下了较深的印象。气球的爆炸声引发学生思考：蓝光射到两种气球上，为什么只有红色气球爆炸？学生只有综合运用“物体颜色成因”“光具有能量”知识才能正确解释实验现象，这样既复习巩固了本堂课所学知识，学生的科学思维能力也得到了进一步发展。

综上所述，为全面、有效地发展学生的物理核心素养，教师必须认真学习和领会课标精神，创设有利于发展学生物理核心素养的情境，不断优化和创新项目活动设计，只有如此才能打造出为学生所喜爱的物理课堂，为学生的终身发展奠定坚实的基础。

（栏目编辑    邓   磊）