浅谈核心素养下的概念教学设计——以《全反射》课堂为例

吴淑霞

(福建省莆田第一中学 351100)

中学教学最常见的情况：字认识,课也听的懂，但就是学不好?究其原因在于学生对概念理解模糊，停在表层.笔者认为教师应在课堂上抓住概念教学的重难点，加深概念理解.以重难点为核心问题，顺应学生的认知规律，激发学生的认知冲突，经过几番科学探究，进行思维斗争，恍然大悟，把概念深层理解内化，从而完成概念教学的核心素养培养.

本文以高中物理鲁科版选修3-4第四章第二节全反射为例，浅谈概念教学.

教学过程:

一、创设情境，提出问题

演示：用铁丝吊着铁球放在点燃蜡烛上均匀熏黑，然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中.现象：熏黑的铁球在空气中呈黑色，但放在水中的黑铁球像渡了银一样发亮.学生大惑不解.

引导学生把现象转为物理描述：熏黑的铁球放在水中像渡了银一样，比在空气中更亮.

更亮说明光线射入眼睛的更多.为什么铁球放入水中后射入眼睛的光线会更多呢？类比：还有哪些现象与之类似，可以观察到更亮的现象，如水中或玻璃中的气泡.

(引导：这是光学现象，可以从光路，介质情况进行思考.)

问题：

1.光从一种介质(空气)射入另一种介质(玻璃)中会发生什么？入射角与折射角哪个大？

2.不断增大入射角，折射角如何？(两者折射率不一样，建立光疏、光密介质概念)

3.若光从光密介质(玻璃)射入光疏介质(空气)，入射角为0°，折射角多少，光传播方向如何？若增大入射角，折射角如何变化？

4.折射角先达到90°，若此时再增大入射角，会发生什么现象？折射光线没了，只剩下反射光.

照此引发思考，推理，得出结论：光从光密介质射入光疏介质，当折射角达到90°后，再增大入射角，会产生折射光线没了，只剩下反射光的现象.

总结：从现象引导建立物理模型，确定研究方向；根据研究方向从原有的知识引发思考，顺利过渡，温故知新——新概念学习的常用捷径.

二、实验探究，验证推理

实验探究：光从玻璃射入空气中，从零度逐渐增加入射角，观察折射光与反射光的变化情况.特别是当折射角达到90°后，再增大入射角，会产生什么现象.

问题：玻璃砖用哪种好，平行板玻璃砖还是半圆形玻璃砖？理由？

(半圆形玻璃砖.如果光线沿半径方向射入玻璃砖，光从空气射向玻璃，光线方向不发生改变.相当于光直接从玻璃入射.)

请一小组代表展示实验研究成果：

1.0°入射，光线无偏折.

2.增大入射角，起初只观察到两条光线：入射光与折射光.随着入射角度增加，渐渐看到反射光线，即随着入射角度增大，反射光线增强，折射光线减弱.

3.入射光线不变，逆时针转动玻璃砖，折射光线顺时针转动，反射光线逆时针转动.

4.入射角增大到一定程度？(折射光线消失，只剩下反射光线.)

5.继续增大入射角，反射角也增大，未看到折射光线.

学生自己总结定义全反射现象以及临界角.

通过实验探究，观察，学生内化自然得出全反射概念.经历科学发现的过程，使学生体验发现科学探索的成就感，爱上物理.概念教学的核心应该是概念定义本身，当学生自然而然地得出概念本身，也就知道了概念的内涵，也就解决了概念教学的难点.

三、总结反思，得出结论

问题探究：发生全反射现象的条件是什么？引导从发生全反射的环境因素(光，玻璃，空气)寻找条件.

问题：

1.光从玻璃射向空气，会发生全反射，什么时候发生？若光从空气射向玻璃，会不会？

2.发生全反射的条件？

3.临界角多大？怎么求？

引导比较发现：折射率大的介质，相应的临界角小，更容易发生全反射.

学生通过观察实验的环境因素，顺利得出发生全反射的条件，获得全反射概念的外延.

四、探究拓展，深入概念

通过激光照射半圆形玻璃砖，可观察到全反射现象；若用平行板玻璃砖，能否获得全反射现象呢？

请同学们画光路图， 从理论上分析、思考能否发生全反射？

学生讨论得出结论：

1.光从光疏介质射入光密介质，入射角变化范围0到90°，折射角范围0到C.

2.光从光密介质射入光疏介质，入射角必须大于临界角才能发生全反射.

3.光经过平行板玻璃砖，一定有出射光线，且入射光线与出射光线平行.

请同学们动手实验：激光照射平行板玻璃砖，能观察到出射光线？

学生实验：有些同学观察不到从另一界面上的出射光线，疑惑.

思考：观察不到从另一界面上的出射光线，是因为发生全反射现象吗？ (不是全反射，是因为光强！随着入射角增大，折射光变弱，观察不到，而不是没有.在半圆形玻璃砖中可以观察到光强变化.)

通过实验设计巩固对全反射条件的理解，使认知结构中概念更加清晰，使学生对原有的知识理解更加深刻，并学以致用.

五、联系实际，解决问题

通过前后呼应，解释课前实验，并迁移知识：在生活与现代技术中的全反射现象.

这节课以全反射的重难点为核心问题，从引入现象引导建立物理模型，引出物理问题，通过实验探究，观察，自然得出全反射概念.观察实验的环境因素，顺利得出发生全反射的条件，获得全反射概念的外延.通过实验设计深入理解概念，得出结论.层层递进，学生经历这一系列过程把概念内化为自己的东西，从而获得物理核心素养的提高.