基于问题链的初中物理单元复习设计

马恺晨

［摘 要］文章对现行义务教育物理课程标准和“光现象”单元内容进行了分析整理，设计了本单元的复习教学流程图，将问题链与活动学习相结合设计了复习教学方案。期望文中所提的小阶梯高目标的项目式学习能够为初中物理教师的“光现象”单元复习教学提供参考。

［关键词］问题链；单元复习；初中物理；光现象

［中图分类号］    G633.7        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）20-0039-04

《义务教育物理课程标准（2022年版）》在课程实施的教学建议中提到：要灵活运用多种教学方式，其中一个建议便是突出问题教学。《课标》中提到“问题教学”为学生提供了一个交流、合作、探索、发展的平台，促使学生在问题解决中主动运用知识。

“光现象”单元是苏科版教材八年级上册第三章的内容，是初中学生刚接触物理之后碰到的第一个较难理解的内容，也是应用性、实践性、抽象性较强的基础物理知识。在学完光现象单元之后，很多学生表示还没有完全理解“光线”这一抽象概念，对光的反射、漫反射等现象都还是一知半解的。尤其是教师在下一单元将光的折射与光的反射作对比时，那些本来就对光学知识拿捏不准的学生疑惑更甚。因此，在“光现象”这一单元学习结束后进行复习是很有必要的。教师设计的复习课中，问题应当追求真实、有趣、有效、扎实。

一、“光现象”单元教学研究现状

有关光学单元的文献，主要有以下几种：

1.对初中学生有关光现象的前概念的专题研究。这类研究大多数是先定义前概念，而后对不同年龄段学生的前概念展开调查。陕西师范大学某篇文章研究初一学生存在的“光现象”的前概念，具体有：①人的眼睛发出的光照射在物体上才能看到物体；②光传播是要消耗时间的；③光通过放大镜或者眼镜之后会变多，所以才看得更清楚；④物体到平面鏡的距离发生变化，平面镜所成的像的大小也会随之发生变化；⑤光没有颜色，物体本身的颜色会在光照射到时把光染色。

山东师范大学某篇文章研究的初中学生“光现象”的前概念，具体有：①视觉和光之间没有直接联系；②真空里光无法传播；③人靠近平面镜，像会变大，远离平面镜，像会变小；④必须要有光屏才能够成像；⑤光的形状取决于光源的形状。

其中最为独特的是有学者专门研究了师范类院校学生对光现象存在的前概念，具体有：①人眼、物体和像在同一直线上时才能够看到像；②像的位置的影响因素之一是观察者的位置；③像成在平面镜上；④关于凸透镜成像过程有的大学生不甚明了，有的大学生无法画出凸透镜成像的光路图。

不少学者从外部及内部因素分析学生光学典型前概念的形成原因，并提出联系生活实际、同化物理概念、开展实验教学、巧设生活情境等帮助学生理解掌握光现象相关知识的措施。

2.对初中光学实验的改进与突破。在光学单元的学习中，实验对学生的影响是巨大的。学生在还未系统接触光学知识前，教师运用实验引入时要特别注意演示实验的呈现形式，实验操作的可行性等因素。在运用实验开展教学时，一方面，教师的实验教学大多按照固定模式进行，缺少实验该有的灵活性和探究性；另一方面，学生受制于传统的填鸭式教学，遇到实验时缩手缩脚，只是按照教师讲的步骤进行一遍实验，走一下流程。这样的实验效果不尽如人意。有学者提出应当从学情出发，激发学生的学习兴趣，并且要关注学生对概念和规律的理解，以锻炼学生的物理思维能力。

3.对初中物理光学单元教学质量低下的原因进行分析。学生在学习光现象时主要有以下几个方面的困惑：实验效果不清晰、理论和实践缺少联系、相近概念容易混淆。①实验效果不清晰主要是因为便于实验用的激光源没有大量投入到实际教学中，在演示实验中背景法和散射呈现法往往受制于实验器材的选择。②理论和实践缺少联系主要是因为大部分学生学习光学时是通过大量的习题来巩固知识的；课堂上除教师进行的演示实验外，学生能够参与的自主探究很少；课后除教师布置的作业外，也没有实际动手探究过程。③相近概念混淆主要出现在光的反射与折射的区分不清，凹（凸）透镜与凹（凸）面镜混淆不清。由于凹（凸）面镜在教材中的篇幅短，教师上课时也不把这部分内容作为教学重点，常常是简略带过。在问及凹（凸）面镜的知识时，学生常常会以透镜的知识来回答。

二、“光现象”单元教学内容分析

（一）“光现象”单元课程标准分析

《课标》提出五个基本理念：①面向全体学生，培养学生核心素养；②从生活走向物理，从物理走向社会；③以主题为线索，构建课程结构；④注重科学探究，倡导教学方式多样化；⑤发挥评价的育人功能，促进学生核心素养发展。

从表1可以看出课程目标的设计立足于《课标》提出的五个基本理念，在此基础上又对物理教学如何拓展学生生活经验、如何将物理学科与其他学科建立广泛联系等提出了进一步的要求。

“光现象”单元被《课标》归类为“运动与相互作用”这一科学内容。与此同时《课标》给出了整个单元的内容要求和活动建议，笔者将其分成几部分来阐明：

1.物理观念维度

（1）了解白光的组成和不同色光的混合情况；知道人如何看见物体的颜色；知道存在不可见的光；了解光具有能量；认识光沿直线传播。

（2）了解光的反射定律及其特点。

（3）知道平面镜成像的特点及应用。

2.科学思维维度

（1）通过生活现象分析光的传播是否需要介质的。

（2）通过实验发现光的传播特点。

（3）根据光传播特点建立光线模型。

3.科学探究维度

（1）通过实验探究两种光源分别射出的不同色光的混合情况。

（2）通过实验，探究并了解光的反射定律。

（3）通过实验，探究平面镜成像时像与物的关系。

4.科学态度与责任维度

（1）了解光对人类生活以及生产方式的影响，使学生初步学会从生活和自然现象中发现问题，以及如何恰当地表述问题。

（2）开阔学生的视野，使学生把理论与实际相结合，经历科学探究的过程，感受现代科学技术的力量。

（二）“光现象”单元教材内容分析

为了更好地研究“光现象”这部分内容的教学设计，本文从教材地位与作用、教学重难点、知识结构这几个方面对“光现象”单元的教学内容进行分析。

1.教材地位与作用

“光现象”单元是苏科版教材八年级上册第三章的内容，共26页。作为初中生初探光学的第一个单元，它既是学生系统学习光学知识的起点，也是后面章节光的折射、透镜等内容的铺垫。作为一个全新知识体系的开篇之作，对学生后续的光学学习意义重大。这一单元的知识较多且与生活息息相关，教师可以运用生活中常见的现象引导学生学习基础知识，层层递进设计教学过程以提升学生分析综合问题的能力。从表2中可以看出“光的色彩 颜色”和“光的反射”这两个小节是初中光学中比重最大的。前者是介绍光的基础知识，后者则是光学的核心概念。

2.知识逻辑结构

“光现象”单元是初中物理中抽象性较强的一个单元，也是学生学习光学的基础。初中生所学的“光现象”知识以光线概念为基础，以光的反射定律为核心，以光的反射现象为表现形式。基于对教材及课标的解读确定了如下的思维导图：

3.教学重难点

教学重点是学科结构中的重要节点，是对其他知识起着统领作用的内容。教学重点对实际教学中教学目标的达成起着关键作用。教学难点是学生在已有知识的基础上需要经过一定的努力才能理解的内容。教学重点一般由教学内容决定，而教学难点则是由教学内容和学生学情共同决定。基于上述对教学内容逻辑结构的分析以及学生学情的分析，再结合课程标准的要求综合得出“光现象”单元的教学关键点在于“光的反射”这一核心概念，教学难点则是“平面镜成像”这一探究实验。

教学重点：光的折射这一知识的突破方式，即综合运用生活实例和多媒体教学工具并辅以图像分析。

教学难点：平面镜成像这一知识包含探究与应用两个方面的内容，难点可拆分为虚像概念的理解和像的位置的确定。前者是概念型难点，突破方法：用虚实像对比增强概念的可辨别性。后者是实验操作性难点，突破方法：学生阅读实验器材说明书并进行组内交流讨论，教师在学生讨论时辅以适当引导。

三、设计复习教学流程图

基于上述思维导图，运用进阶式的项目活动学习来设计教学流程图，围绕项目“探究在运动的镜子中看到的自己是怎样的”将单元内容统整于图2。

复习教学路线从最基础的光学概念开始逐步转向抽象的深层的光学部分（光的直线传播、光的反射）最后到更高层次的探究（动镜问题）。将一个難度较高的问题分解成几个难度进阶的问题来处理，形成问题链。通过每一个问题的解决，把碎片拼成整体。在这样的活动项目中复习，学生既可以锻炼科学探索能力，又可以提高与他人交流合作的能力。

四、“光现象”单元复习设计分析

本单元以“动镜问题”为统领引出一系列问题。从光学基础知识的学习开始，一步步递进，逐步揭开问题的核心，最终以开放式的学习报告的形式鼓励学生进行自主探究。在基于问题链的复习中，考虑到学生的心理发展水平和认知能力，教师并未完全按照教材的安排来进行教学，而是以层层递进式的问题把多个知识点重新融合排布。

1.为什么能看到物体？

第一个问题包含了光的色散、色光的混合等知识。这一环节教师运用多媒体播放视频、演示实验以达到激发学生对光学单元复习的兴趣，使学生感到物理与生活之间存在千丝万缕的联系。本环节应当在轻松愉悦的氛围中使学生回顾新模块的基础性知识，并且为下一个环节的开展埋下伏笔。

2.存在看不见的光吗？（紫外线和红外线具有能量）

承接上一环节的伏笔，教师引导学生对“声音具有能量”这一性质进行发散性思考，并猜想“光是否也具有能量”。紧接着，教师引导学生类比联想，并思考紫光外侧是否同样存在人眼看不见的光。学生通过回顾课本找出答案，并了解红外线和紫外线在生活中的应用。此环节的内容可以看作上一环节基础性知识的补充。主要教学目标是通过让学生尝试运用可见的热效应来研究不可见的事物加深学生对转换法的认识。

3.光如何传播？

教师引导学生在手影游戏中回忆影子形成的原因。教师在复习过程中更多地扮演一个引导者，在学生遇到困难时加以点拨，而不是让学生完全按书本复习操作。如此设计是为了使学生能够知道光的传播规律并能够运用光的直线传播解释小孔成像、日食等现象。

4.人如何看到镜子中的自己？

要研究动镜问题，可以先从一般的静止状态的平面镜来研究成像问题。这里就涉及两个问题：一是平面镜成像有什么特点？（即平面镜成像特点的探究）二是平面镜成像背后的原理是什么？（即光的反射定律）问题逐层递进。对平面镜成像的特点和光的反射定律的回顾均采用开放式的自主学习方式，所以教师应当在课前准确把握学生对知识的掌握情况，在课堂上及时做好引导工作，以保证活动能够顺利进行。

5.动镜问题

作为这一单元统领性的也是难度最高的问题，学生需要在这一项目中解决为什么能看到像、像有什么特点等综合性问题，这无疑是建立在前面的小阶梯目标达成的基础上的。教师可采取综合实践活动的形式对此问题进行设计。学生课后分小组搜集资料（教师可提供一些建议），围绕“如何用实验验证猜想”和“实验需要哪些器材”两个问题进行讨论，设计实验方案。例如，可对镜面的运动方式进行分类，分成平动、转动等（每个小组可仅对其中的一种方式进行实验研究），小组根据设计好的实验整理收集到的信息，整合撰写实验报告，用于课堂上的交流讨论。这一设计十分考验学生对所学知识的整体把握能力，分小组进行可以弥补个人单独实验的各种缺陷。此综合活动的目的是进一步提高学生通过观察现象提出问题和假设、根据研究目的制订研究计划、设计并进行实验、收集和辨别处理信息的能力。学生设计实验提交报告可不涉及详细的公式计算，给出示意图并加以分析即可。

图3展示了光是如何从一面以一半光速远离光源的镜子中反射出来的。一束光线在τ时刻离开F，此时镜子位于[xT]，镜子以½光速远离光源，它的轨迹是M[']。照在镜子上的光线被追踪到同一时间[T0]。反射的光线就像是在[T'=T+2a/c]时刻从[F']那里来的，并且形成一个半径为[R]的圆弧。[R=c（T0−T）−2a]。照射在高于[H0]点的光线显示出向前反射。

图4展示了光是如何从一面以一半光速靠近光源的镜子中反射出来的。一束光线在τ时刻离开F，此时镜子位于[xT]，镜子以[12]光速靠近光源，它的轨迹是[M']。照在镜子上的光线被追踪到同一时间[T0]。反射的光线似乎是在[T'=T−2a/c]时刻从[F']那里来的，并且形成一个半径为[R]的圆弧。

五、结语

初中生对光的反射现象及其应用有着浓厚的兴趣，但又存在着知识之间不连贯、对知识一知半解的问题。“光现象”单元的学习与把握是初中生学习物理的一个难点。本文通过对当前初中“光现象”单元教学按课程标准、内在逻辑等进行分析研究，对本单元的复习教学提出切实可行的符合学生认知发展规律的可行方案，希望通过强化学生在课堂及课后的动手、观察、实验、思考、推理、归纳总结等实践操作，为教师组织这一单元复习提供多种思路参考。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准：2022年版［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］  陆瑾. 初中光学教学研究［D］.苏州：苏州大学，2017.

［3］  高喜存.以“大概念”的理念进行物理教学设计［J］.中学物理教学参考，2016（21）：39-41.

［4］  王少琴.初中物理光学前概念及其转变策略研究［D］.上海：上海师范大学，2019.

［5］  谢贵宇.初中物理“光的反射”“光的折射”实验创新［J］.课程教育研究，2019（3）：158，161.

（责任编辑 易志毅）