《物理课程标准》指出，物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会需要的必备品格和关键能力。物理核心素养主要由物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面构成。其中，物理观念是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华，包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用;科学思维主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素;科学探究主要包括问题、证据、解释、交流与合作等要素;科学态度与责任主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素”。在初中物理教学中注重培养学生的核心素养是新课改的必然趋势,也是物理教学的价值体现。下面初中物理“平面镜成像”一节的教学设计为例,谈谈如何培养学生的物理学科核心素养.
一、教学设计及分析
1.新课引入
演示实验首先,把两支蜡烛一前一后放在玻璃板的两侧,让学生可以观察到玻璃板前后两支蜡烛然后,教师提出只点燃玻璃板前面的蜡烛就能让两根蜡烛一起“点燃”,大家相信吗?最后,教师点燃玻璃板前面的蜡烛,学生会看到两支蜡烛都被点燃了。而教师把玻璃板后面的蜡烛平移一段距离后,学生看到后面的蜡烛根本没被点燃。
设计意图： 以实验引人新课,给学生留下了“为什么玻璃板后面的蜡烛没有点燃,而看起来却被点燃了”的疑问,求知欲被激发。揭开谜底之后,学生认识到看到后面的蜡烛被点燃,是因为玻璃板后面的蜡烛与前面被点燃的蜡烛的像恰好重合,这可以为后面比较像与物的大小关系做铺垫,降低学生设计实验的难度。
2.认识平面镜
师：像镜子这样表面平整、光滑的镜面叫平面镜。平面镜前真实的自己称为“物体”,镜子中的自己称为“像”。请大家列举生活中的平面镜及其成像现象。
生：平静的水面、玻璃、光滑的地板等。设计意图用生活中常见的镜子引出平面镜的概念,引导学生列举生活中平面镜的例子,这正是“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念所要求的,也有利于从具体到抽象的模型建构和思维发展。
3.实验探究平面镜成像的特点
(1)提出问题,猜想假设
师：平面镜成的像有什么特点?请大家用支架将平面镜垂直置于桌面上，观察照镜子时的现象,并提出猜想。
生：①像与物的大小相等;②像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等;③像与物的连线与平面镜垂直。
设计意图：创设让学生自主动手的情境,引导其提出问题进行猜想,激发学生的学习兴趣,发挥学生的主观能动性。
(2)设计实验
师：怎么比较像与物的大小?
学生观察平面镜成像的现象讨论设计方案。如果学生设计有困难,教师就要适时启发,像与物不在一起不方便比较大小,可以用蜡烛的一个替代物去跟它的像比较大小,而这个替代物能够代替蜡烛的条件是:替代物必须与原物体(蜡烛)完全相同。要证明像与物是否等大,就是观察替代物能否与像重合,如果重合了,说明像与替代物等大,也说明了像与原来的物体等大。这种研究方法叫等效替代法。
学生动手操作后发现把替代物放在平面镜之后，根本看不见替代物放在了哪里。而换用玻璃板代替平面镜,不仅能够成像而且能看清替代物有没有放在像的位置。
师玻璃板成像不清晰,如何使玻璃板成清晰的像?
引导学生回忆生活中的情境:天黑之后,教室里亮着灯时,我们就能看清楚教室中的物体在窗户玻璃上成的像。即应该控制物体的一边比较亮,而镜面后面光线要暗一些。所以，使用两支蜡烛进行探究时:应将用来成像的蜡烛点燃,而用来作为替代物的蜡烛不点燃,这样可以使成像更清晰,也说明实验应该在较暗的环境中进行。
师：怎么测量像距和物距呢?
生：在玻璃板前面蜡烛的位置做标记1,在像的位置做标记2,用刻度尺分别测量标记点1、2到镜面的距离,然后比较距离即可。
为了方便标记位置,教师可引导学生进行以下操作:将一张白纸对折,让玻璃板紧贴白纸的折痕,折痕就表示镜面的位置,实验过程中平面镜不能再移动，在白纸上标记物体和像的位置。
师：是否应该进行多次实验呢?目的是什么?
生：多次实验,减小误差,数据更加精确。
判断像的虚实时,教师引导学生观察玻璃板中所成的像,用光屏试着承接像，不透过玻璃板直接看光屏,发现光屏上承接到像了吗?随后教师直接指出，物理中把这种眼睛能看到而光屏不能承接到的像称为虚像。
师：平面镜成的是什么像?
生：虚像。
师：反过来,眼睛能看到光屏也能接收到的像称为实像。你们在哪儿见到过实像?
生：小孔成像。
设计意图：学生对成像缺乏感性认识，实验设计教师进一步引导学生利用平面镜成像的特点作要注重突出学生的主体地位,引导他们在获得感性认识的基础上思考设计实验方案，这样可以一边设计一边思考改进设计方案,对设计中有困难的地方教师可给予启发,保证实验设计的顺利进行。同时,引导学生不断改进设计方案,注意体会等效替代的思想,有助于学生科学思维能力的培养。学生第一次接触虚像,此处直接由老师引导观察,让学生由感性认识上升到理性认识,建立虚像的概念。结合实像的知识，注重前后知识的连贯性,帮助学生形成系统的知识及方法体系,建立区分虚实像的物理观念。
(3)进行实验与收集证据
学生分组完成探究实验,提醒学生注意改变蜡烛位置重复实验，并记录实验数据，如表1所示。
学生实验时,教师巡视观察、提供帮助,收集实验中的问题,为交流和评估环节做准备。
(4)分析论证
利用实物投影展示各小组的实验记录和数据，请小组派代表分析数据得出结论。
生1 ：分析表1第2列数据,得到:像与物等大。
生2：分析表1第3列和第4列数据,得到:像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离相等。
生3：分析表1第5列数据,得到像与物的连线和镜面垂直。
师：此外，还有前面总结过的平面镜成虚像,将上述三个特点从数学角度进一步概括。
生：像与物关于平面镜对称。
设计意图：引导学生在重新观察生活中的倒影，领略其中平面镜成像的对称美。
（5）评估、交流
师：实验过程中有没有遇到什么问题,需要跟大家讨论?
生1：实验时无论怎样移动未点燃的蜡烛,都无法与点燃蜡烛的像重合,需要与大家讨论产生这种现象的原因。
生2:我们也遇到了这种情况,但是调整玻璃板和桌面垂直之后,未点燃的蜡烛与像就可以重合了，所以,未点燃的蜡烛与像不重合的原因是玻璃板与桌面没有垂直。
图,先由在学案上作出成像的位置图(告知学生物理上画虚像一般用虚线),再分析得到无论怎样移动未点燃的蜡烛,也无法使它与点燃蜡烛的像重合的原因。
生：我们在实验中发现两个几乎重合的像，为什么?
师：其他小组没有这样的问题，因此，教师引导学生对比发现两组实验的玻璃板厚度有明显差异，是否是玻璃板的厚度引起的呢?进而引导学生画出同一个物体关于玻璃板前后两个镜面所成的像的位置，从而得知,是因为玻璃板太厚的原因。
师：实验过程中选择较厚的玻璃好还是较薄的玻璃好?
生：选择较薄的玻璃更好。
设计意图：实验过程对培养学生的观察能力、动手能力、数据收集能力、分析处理数据的能力、语言表达能力等都有很好的作用,同时实验过程注重课堂原始问题的生成,实验中遇到的问题就为评估与交流提供了原始物理问题,这对培养学生的思维和应用物理知识、规律解决实际问题的能力有着很好的作用得出结论之后,让学生概括像与物关于平面镜的对称关系,有利于学生欣赏物理的对称美、简洁美。评估交流环节主要解决学生实验过程中遇到的问题,同时深化学生对平面镜成像特点的理解,利于学生物理观念的形成。
4.平面镜成像的原理
师:镜中并没有物体,为什么我们会看见镜子中也有物体呢?像是怎么形成的?
先通过人眼能看见蜡烛的具体问题,引导学生发现人眼看物体的方式是光沿直线传播。接着,通过画图分析平面镜前面放上物体之后，由于光的反射,物体发出的光射到镜面经反射之后进人人眼，人眼会以为光从反射光的反向延长线的交点处发出来的，这就是像,也是虚像形成的原理。
设计意图：此处由教师引导学生分析、突破虚像形成原理这一难点。通过画图分析,更为形象直观有利于难点的突破,也能帮助学生建立与光的反射之间的联系,构建知识体系,这是物理观念形成的重要途径。先通过实验认识虚像,再通过理论分析认识虚像的形成原因,由易到难、由感性认识上升到理性认识,符合学生的认知规律,有利于学生科学思维能力的发展。
5.练习及教学效果反馈
练习身高1.75m的小刚站在竖直放置的平面镜前1.5m处,他在镜中的像距他_______m。如果他向镜面移动0.5m,他的像高_______1.75 m(选填“大于”“小于”或“等于”)。
教学效果，实施过程中,教师借助希沃抢答器对第2个空的答题情况进行了课堂即时统计,将使用本节教学设计和常规设计的答题正确人数统计对比发现,本节设计答题正确人数有50多人,而常规设计的正确人数只有40人。可见,通过这种学生发挥主体作用,参与设计、动手实验等环节的教学,学生的学习效果明显好于常规教学设计。
设计意图：设置练习时，选取生活中人感觉在镜子前后退之后,像的大小变化的具体问题,帮助学生纠正经验中的错误认识,引导其建立物理观念，学会用物理的观点分析解决实际问题，及时反馈学生的学习效果。在教学过程中,学生参与的积极性很高、积极发表自己的观点，在师生互动讨论中逐步解决问题,对巩固学生对物理的兴趣也有很好的作用。
二、落实物理核心素养的教学策略
1.注重以问题启发引导学生
问题是学习的基础,学习就是从解决一个个具体问题开始。问题是调动学生参与课堂学习兴趣的重要方式,也是启发学生思考、培养学生思维能力的重要途径。整个教学过程中,应该结合学生已有的知识基础和思维能力基础,合理设置问题,将复杂问题拆分成多个层次的问题,启发学生思考,建立物理概念、认识物理规律、体验解决问题带来的成就感,进而提高学习兴趣、学会科学思维,引导学生建立提高用物理的观点解决问题的物理观念。
2.重视实验探究
在课堂引人阶段,实验对激发学生的学习兴趣有着重要的作用，这是让学生主动积极参与课堂学习、发展学生素养的基础。在物理概念和物理规律的教学过程中,实验是建立物理概念、认识物理规律,从而形成物理观念的基础,也只有在这个过程中学生才能发展科学思维,学会科学探究的方法,形成科学态度与责任感,从而为未来进行科学探索等终身发展定基础。
3.发挥学生的主体作用
课堂教学是培养学生核心素养的主阵地,物理核心素养的培养归根到底是要落实到每一节课中来，教学实施过程中,尽量由学生设计实验、进行实验、分析实验、归纳结论,使得学生的科学探究能力、科学思维品质及科学探究态度能够得到训练和培养;坚持问题导向,启发学生思考,通过解决具体问题,学生的物理观念逐步建立,学会用物理观点思考问题、解决问题。
4.重视物理概念和规律的形成过程
只有重视物理概念和规律的形成过程,学生才能理解物理概念和规律的来龙去脉,进而学会运用物理观念解决问题。同时,在概念和规律的形成过程中掌握科学思维方法,学会科学探究方法,体验物理学习的乐趣,形成科学态度和责任感。
5.重视情境创设
情境是沟通学生生活世界与科学世界的桥梁、沟通知识与思维的桥梁。无论是课堂引人,还是探究规律、应用规律解决问题,都要注重情境的创设,这是“从生活走向物理,从物理走向社会”的物理课程理念的必然要求。
