指向核心素养的初中物理

问题导向式复习课的教学设计

—以“凸透镜成像规律及其应用”为例

王巧玲

（江苏省太仓市沙溪第一中学，江苏，苏州，215400）

摘要：在复习课中围绕物理核心素养展开教学过程是非常重要的环节。本文以问题导学的教学模式，针对学生的认知水平科学的设置不同等级水平的问题，对凸透镜成像规律及其应用知识进行复习，形成成像观念，强化科学思维形成，培养科学探究能力，落实科学态度与责任，促进学生综合素质提升。

关键词：物理核心素养；问题，考核目标，任务描述

物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。物理复习课是新授课的基础上的升华，旨在拓宽学生的视野，发展学生的能力，对提升学生的物理核心素养具有重大的意义。物理复习课以物理概念为背景，以科学思维为方法，以科学探究为过程，能更好地落实科学态度与责任。

1  以光路图引入，提升科学思维

案列1，图1所示光路图揭示了凸透镜成像规律的原理。

图1

问题1：在光学中有些问题是根据物体的现象探究它的原理，另一些则是根据原理描述现象。根据光

路图用语言描述凸透镜成像规律。

考核目标：考查物理核心素养“物理观念”中光的折射概念，考查“科学思维”中的科学推理与科学论证等要素。

任务描述：物理光路图是对物理知识学习的思维“地图”，借助“地图”的标注能在大脑中形成系统知识架，对学生发散性思维、理解和创新能力的培养起到关键性作用。将光路图用于物理复习学案，能把“凸透镜成像规律”一节中零散的知识点串成符合学生认知的知识框架，能促进学生对光的折射，凸透镜成像知识点的深入理解，在头脑中形成知识结构，从而达到预期的复习效果。

问题2：根据光路图，说一说实像和虚像的区别。

考核目标：考查物理核心素养“物理观念”实像与虚像概念，考查“科学思维”中的模型建构。

任务描述：实像和虚像一直是学生容易出错的难点，通过光路图分析可知，实像和虚像都和物“相像”，但实像是由实际光线会聚而成，而虚像是由折射光线的反向延长线“会聚”而成，实际无光线。

问题3：根据光路图，物体成实像时，物体离凸透镜越来越近时，像的位置如何变化？像的大小怎么变化？

考核目标：考查物理核心素养“科学思维”中的科学推理等要素。

任务描述：物体成实像时，物体离凸透镜越来越近时，像离透镜越来越远，像越来越大。

2  以水透镜实验递进，落实科学探究与科学态度与责任

 案例2，如图2所示，用水透镜代替凸透镜，平行光照射水透镜，在光屏上形成一个最小最亮的光斑。

     问题4：用针筒把水抽走一些，光屏需要往哪移动，会再次出现最小最亮的光斑？先猜想后实验。

图2

考核目标：考查物理核心素养“物理观念”中会聚和焦距概念，“科学思维”中的模型建构，“科学态度与责任”中科学本质等要素。

任务描述：水透镜水减少，光屏往右移，会再次出现最小最亮的光斑，水透镜对光的会聚能力变弱了。

问题5：如果水透镜看做眼睛的晶状体，水透镜注水或抽水，相当于改变晶状体的凸的程度强弱。以此为基础，说一说，近视眼的晶状体是凸的强还是弱，远视眼呢？阐释理由。

考核目标：考查物理核心素养“物理观念”中近视眼与远视眼概念，“科学思维”中的模型建构等要素，“科学探究”中提出问题，分析论证等要素，“科学态度与责任”中科学社会等要素。

任务描述：近视眼是远处的物体看的模糊，近处的看的清晰，根据凸透镜成像动态规律，物远像近，说明远处物体的像落在了视网膜的前面，说明晶状体对光的会聚能力变强了，所以近视眼的晶状体变得更凸，且一般不可自动调节使其凸的程度减弱，因此需要佩戴凹透镜，使远处的物体的像正好落在视网膜上。反之，远视眼对应的晶状体凸的程度弱一些，需要佩戴凸透镜，使近处物体的像落在视网膜上。

问题6：如图3所示，用烛焰代替平行光源，依然从水透镜中抽走水，光屏需要往哪移动，像再次变得清晰？两次实验结果相同吗？

图3

考核目标：考查物理核心素养“科学思维”中的科学推理，“科学探究”中的分析论证，“科学态度与责任”中科学本质等要素。

任务描述：依然先猜想后实验，得出与平行光相同的结果：从水透镜中抽走水，光屏往右移动，会再次出现清晰的烛焰的像。两次实验的本质是一样的，水透镜凸的程度减弱，对光的会聚能力减弱。

问题7：如图4所示，移动光屏找到像的位置后，在蜡烛与水透镜之间放一个近视眼镜（或者老花镜），描述光屏上的现象，如何移动光屏才能再次在光屏上出现清晰的烛焰的像，先猜想后操作验证，在这个过程中有哪些知识？

图 4

考核目标：考查物理核心素养“科学思维”中的模型建构，“科学探究”中猜想，探究等要素，“科学态度与责任”中科学社会等要素。

任务描述：在蜡烛与水透镜之间放一个近视眼镜，近视眼镜是凹透镜，相当于从水透镜中抽走水，所以和前面两个实验一样，需要将光屏往右移动，因为佩戴近视眼镜使水透镜凸的程度减弱，从而对光的会聚能力减弱。佩戴老花镜，相当于给水透镜加水，使水透镜凸的程度增加，对光的会聚能力加强，因此，光屏需要往左移动，会再次出现清晰的烛焰的像。

问题8：上述三次实验，有哪些共同点，你能得出怎样的结论？

考核目标：考查物理核心素养“科学思维”中的模型建构，“科学探究”中得出结论等要素，“科学态度与责任”中科学技术等要素。

任务描述：三次实验相同之处都是围绕水透镜凸的程度强弱对光的会聚能力不同，导致一系列现象。凸透镜凸的越厉害对光的会聚能力越强，凸透镜凸的程度越弱对光的会聚能力越弱。佩戴近视眼镜或者老花镜是变相的改变凸透镜的凸的程度。

3  以练习巩固，强化物理观念

案例3，在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛，凸透镜，光屏在光具座上的位置如图5所示，光屏上像未画出。

图5

问题9：多选题，下列选项中正确的是（    ）

A. 光屏上形成的是烛焰倒立放大的虚像

B. 只将蜡烛移动到10cm处，光屏上的像变小

C. 在烛焰和透镜之间放一个凸透镜，光屏往左移才能接到像

D. 透镜不动，将蜡烛和光屏颠倒位置，光屏上依旧能够成清晰的像

     在本题的基础上添加一个条件或者不添加条件，仿照上述选项，编制一组正确的选项。

 考核目标：考查物理核心素养“物理观念”中的动态变化，光路可逆等观念，“科学思维”中的提出问题，创新等要素。

任务描述：光屏上有像，说明一定是实像，又因为物距小于像距，所以一定是放大的，而实像必定是倒立的，所以光屏上形成的是烛焰倒立放大的实像。只将蜡烛移动到10cm处，光屏需要往左移动到55cm处，此时光屏上的像变小。在烛焰和透镜之间放一个凸透镜，两个凸透镜对光的会聚能力增强，光屏需要往左移。蜡烛和光屏颠倒位置，光路可逆，光屏上形成倒立缩小的实像。  

本文以3个背景为案例，设计9个问题进行凸透镜成像规律及其应用的复习教学。主要通过光路原理图，复习凸透镜成像规律：通过水透镜的实验，体会科学探究的历程，复习近视眼远视眼的矫正；通过凸透镜动态规律光路可逆练习，习题设计，巩固凸透镜成像规律。3个案例在体现物理学科核心素养时各有侧重，每个案例中对物理学科核心素养也都有体现，相互交融。

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