张杰：基于诊断激励的初中物理教学设计——以《光的色彩 颜色》为例
摘要：诊断不仅仅是在物理探究活动之后的运用环节，也存在于探究活动过程中，还存在于探究活动之前；诊断是学生疑问发源地、是科学探究的起跳板、是理解运用的交汇点，更是学生物理学科素养培养的见证者.通过真实情境进行诊断激励，引导学生指向疑问逐步解决问题，在问题解决中归纳推导、在疑问消散中演绎论证，全面发展学生核心素养.
关键词：诊断激励；物理情境；核心素养
爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”.一个真实情境性物理问题，承担着引导学生“生疑、推导、探究、归纳、释疑、演绎”的引领角色，以真实情境为前提的课前诊断在课堂中穿针引线、贯通思维.
《义务教育物理课程标准》指出，物理学习评价要与课程标准、教学要求一致，促进“教、学、评”有机衔接，提升评价质量，充分发挥评价的育人功能.评价分为过程性评价和学业水平考试，过程性评价要围绕核心素养的达成和学业质量标准要求,创设真实且有价值的问题情境，采用主体多元、形式多样的评价方式，全面客观地了解学生核心素养的发展状况；找出存在的问题，明确发展的方向，及时有效地反馈评价结果，充分发挥评价的诊断和激励功能，促进学生核心素养的发展. [1]
诊断不仅仅在物理探究活动之后的运用环节，也存在于探究活动过程中，还存在于探究活动之前；诊断有激励功能，是学生疑问发源地、是科学探究的起跳板、是理解运用的交汇点，更是学生物理学科素养培养的见证者.通过真实情境进行诊断，引导学生指向疑问逐步解决问题，在问题解决中归纳推导、在疑问消散中演绎论证，全面发展学生核心素养.
基于诊断过程建构初中物理课堂示意图如右，本文以《光的色彩 颜色》一课为例，从疑问产生、目标订立、探究合作、归纳演绎、展示表达、运用知识等方面对课前诊断及其在课堂始终的延伸进行讨论，力图揭示完整的基于诊断激励的初中物理课堂.
一、建构学习逻辑，发展学生思维
本节课比较抽象，学生在没有学过光的频率、波长、折射等系列知识情况下，如何最大程度地引导学生探究、归纳推导并理解规律是我们必须要思考的问题.初中学生认知上虽然具有抽象逻辑性占主要优势的特点，但仍然处在经验型的逻辑思维阶段，很大程度上还需要感性经验的证实与支持.基于以上情况，我想要让学生建构尽可能顺当、符合认知特点的思维逻辑，这样才能促进学生对概念、规律的理解并运用.具体做法如下：
一是通过对比黑夜与白天两种环境下的花朵，引导学生认识到看见色彩的本质：必须有光进入人眼睛；二是通过设置小熊不断变换颜色的真实情境激发学生提出疑问：“物体的颜色是什么决定的”，再进一步引导学生一步一步分析需要解决的问题：“看见物体的颜色要有光，那光源是什么？”“同样是光，为什么白光下花朵五颜六色，而单色光照射下只显示一种颜色甚至是黑色？”“白光能分解吗？有什么规律？”非光源物体为什么能将不同的色光射入人眼，其中的规律是什么？”.在实验探究过程中，我又有意引导学生留下一个问题：“红色的光屏为什么显示不出彩色光带？”；为规律的归纳推导和演绎运用埋下伏笔，最后通过问题的解决，引导学生发现光的传播是需要能量的，了解光能存在、转化的形式，保证课堂的完整性.
整节课在情境问题的探究、解决中进行，最后运用情境、问题进行课堂小结并巩固，实验情境与生活应用情境交织，抓住各种归纳、演绎及培养科学态度与责任的机会，培养学生科学思维、科学探究，形成物理观念，强化态度与责任. [4]
二、引导学前诊断，学会订立目标
新课标指出，引导学生尽量利用身边的情境去发现问题、提出问题，从而更好地进行实验探究……[1]教师要用心发现、用心设计，把一些真实的、新奇的、紧扣物理观念形成的情境“搬入”物理课堂，提高学生科学态度、社会责任、学习兴趣，给学生以“抓手”去学习.
在课堂之初，我们引导学生观看杭州亚运会主会场“大莲花”体育馆，并提问：它美吗？美在哪儿？学生会说有色彩绚丽的光，老师进一步追问：如果在漆黑的夜晚呢？
接着设置情境观察：（事先在墙壁上挂一个白色毛绒玩具，并用蓝布盖上），在漆黑的室内，用不同的色光照射，引导观察，激发兴趣，并引导：
观察墙壁上的毛绒玩具，你看到了什么颜色？学生：黑色、红色、蓝色、绿色、白色.你产生了什么疑问呢？
引导学生讨论（自我诊断）：根据刚才的现象，你产生的疑问是什么？要解决这个疑问，你分别解决哪些问题？（订立什么学习目标）
值得注意的是，此处设置的疑问同样应该具有内在逻辑性：从物体颜色是进入人眼的光决定开始，逐步需要解决的问题（目标）依次是：光是从哪儿来？白光是单纯的吗？如何得到各种颜色的光？光有能量吗？通过探究学习、实验观察、归纳推导、演绎运用发展学生核心素养.在探究活动开始之前，学生就要根据情境在老师引导下进行诊断：这是基于证据的评价、推理过程，学生在自我诊断中发现了知识的不足，提出问题，再分析解决问题需要什么，从而提出分层次的、逻辑性强的具体问题，也就是学习目标，从而在诊断中突出了激励与育人功能.
通过学前诊断过程，使得初中生的学习有了实在的“抓手”——学习目标、真实情境.
三、开展合作探究，强化归纳推导
合作探究是物理规律学习重要环节，要引导学生自主学习以促使学生进行主动的知识建构，在这个环节并不是让学生“各自散打”，而是要根据学习目标进行有效指导，激发起全体同学的学习兴趣、点拨科学的研究方法、引导积极的归纳推导，使学生积极主动高效地探索、学习、交流，少走弯路.这是学生核心素养发展的核心，是在老师指导下制订有效学习计划、学习策略并进行探究活动的创造性学习活动.
本课设计以下活动：
1.白光是单纯的吗？有意地在桌上放白纸、红纸、绿纸、蓝纸等，引导学生将白色光源打开，并调节三棱镜到合适角度，移动白纸，获得彩色光带，此处留下伏笔：有的小组看不到彩色光带，这是什么原因呢？观察现象与归纳结论：白光并不单纯，而是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的光组成.
2.色光可以合成吗？教师引导学生先学会如何得到一种单色光；讨论并说说发现的规律，为后面透明物体的颜色规律作好基础；再用光的三原色实验器研究光的合成，要求合成黄色光、青色光和品红色光，完成的小组上讲台用大的实验器材展示（老师预设了不同强度的色光），发现得到更多色光，同学们观察现象并归纳出了结论：让白光透过一种透明物体，就得到一种对应的色光；红、绿、蓝色光可以合成其他色光，但其它色光不能合成红、绿、蓝色光，所以称之为光的三原色；调节光的三原色光的强度、比例，可以获得更多种色光.
3.展示大型的白纸，上面有红、蓝、绿、白、黑几种大的圆形色斑（并非光源），用白色光照射、再用不同的色光照射，发现了什么？看到现象如表：
在此基础上引导学生讨论、归纳：用白光照射的时候，圆形1-5分别显示红、蓝、绿、白、黑，说明它们能反射什么光？当分别仅用红光、蓝光、绿光照射时呢？说明什么？哪个哪个圆形用什么光照射就就显示什么颜色？哪个圆形无论用什么光照射都显示黑色？黑色是光的颜色吗？学生在不断的、但经过逻辑设计的问题中不断诊断、调整自己的认识，逐渐形成了对非光源物体颜色决定规律的准确认识：
非光源物体的颜色是其能反射或透过且能进入人眼的色光决定，白色物体由于反射任何一种色光而显示白色或与色光相同的颜色，黑色物体由于能吸收任何一种色光而显示黑色（无光射向人的眼睛）.
学生自主合作学习，在情境中应用、质疑；自主设计、实践、分析、归纳，用规范的物理语言表述、解释；引用证据，解释生活中的实际现象，解决问题，体会物理·社会·生活的联系，不仅巩固、提升知识，也认识到科学本质是更正确地理解自然规律、促进人类进步、提升人类生活生产水平. [3]
四、注重质疑创新，学会运用知识
依据学生的能力发展进程，在图表处理、数据分析、实验操作、实验现象等方面引导质疑、推理、创新，促进学生科学思维发展.对研究对象或过程加以合理的简化或创新，突出主要因素，忽略次要因素，建构本质性的情境模型，设计探究过程，确立对应关系，去分析、归纳出方法、规律，促进学生投入实践、思考中.及时给予指导、总结，促进学生知识与能力的同步发展. [2]
本节课中通过设计问题：你能揭开课堂之初以及探究过程中产生的疑问吗？等引导学生质疑创新，发现不足，提升学学习效果，如：
学生在质疑中发现：
1.对于光源类别的概括还不够到位.如像太阳一样的恒星是光源，像地球一样的行星、像月亮一样的卫星不是光源，还有生活中能反光、透过光的物体与光源的对比不够，如电视屏幕和电影屏幕、钻石、宝石和夜明珠的对比等.
2.学生实验中出现意料外的的情况.如他们发现红色纸上出现红色光，同时也显示一些其他颜色的光（这与预设的“仅出现红光“不同）；还有的同学发现白光透过红玻璃纸后再通过绿玻璃纸并非黑色（而根据透明物体透过色光的规律应该明确为黑色）……我们要鼓励学生的发现，同时也要引导学生根据规律分析、释疑，如红纸的“红”、红光的“红”、红玻璃纸的“红”是有差别的，不同颜色玻璃纸相隔一定距离和紧贴在一起透光情况也是有差别的……这里体现了师生共同诊断和教师实验引导的重要性.因此教学设计中探究引导方案还要进一步完善，能够让学生沿着光的色彩、颜色的内存逻辑去探究，从而更好地理解.
学生勇于质疑、创新，并非给课堂带来“麻烦”，相反只要教师备课充分，质疑创新只会产生更多的正面作用：比如学生主动说出了要调节入射的角度，才能看到七色光带，否则一些色光显示不出，这正是我们实验中重点引导的操作，学生的发现无疑起到强化的作用；还有的学生在演示黄色光获得过程中说看到了橙色、学生在获得单色光时发现可以将玻璃纸叠加，获得了除“红、绿、蓝”以外的色光，这都是学生摸索的“正面效应”，要保持好学生的兴趣、利用好学生的发现，当然需要我们进一步研究，并提前制订好预案.
美国教育学家加涅认为，人类的学习是复杂多样的，是有层次性的，总是由简单到复杂，由低级到高级，形成递进的层次关系.坚持情境与质量的引领，落实物理学科育人、发展学生核心素养，科学设置基于诊断激励环节的初中物理课堂，将师生诊断贯穿于课堂探究活动的始终，多方位、立体化、最大化发展学生.
参考文献:
[1]教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）[Z].北京:北京师范大学出版社, 2022
[2]张杰.立足真实情境 提高命题质量——由一道初中物理试题谈起[J].物理教学,2023, 45(09):32-37
[3]谭琳，李春密.加强教学研究 促进物理课程有效实施——基于2022年版<义务教育物理课程标准>与2011年版的对比分析[J].物理教师, 2022, 43(07):42-45
[4]张杰.指向核心素养的初中物理教学设计——以“磁体与磁场”教学为例[J].物理教学探讨 ,2023, 41(03):31-35
注:本文是江苏省教育科学“十四五”规划2021年度课题（E-c/2021/36）《“双减”背景下理解导向的初中物理课前诊断的行动研究》研究成果.
作者简介：
张杰，华师教育研究院学科特聘专家，正高级教师，江苏省沭阳如东实验学校副校长；江苏省“333高层次人才培养对象”、江苏省教科研工作先进个人，宿迁市名教师；主持或参与省规划、省教研课题共6项，获省精品课题、省教科研成果奖各1项；发表论文近20篇，其中在核心期刊发表3篇；在省市教学比赛中获一等奖多次。主要围绕物理数字化实验、自制器材、课堂改革、命题诊断等研究，形成数字化实验促进科学思维途径与策略；通过真实情境引导学生课前诊断发现问题、制订方案、合作探究、归纳演绎、运用提升的“思行融合”课堂……
