蘇科版“光的折射”教學(xué)設(shè)計的實踐與感悟

陳剛

摘 要：“光的折射”是初中光學(xué)的核心內(nèi)容，筆者創(chuàng)設(shè)了多種情境，通過學(xué)生活動、教師演示、問題驅(qū)動和大屏展示等方式建構(gòu)概念。課前教師的精心設(shè)計、自制教具的創(chuàng)新，為課堂中學(xué)生的情境體驗、類比學(xué)習(xí)提供了廣闊的思維發(fā)展空間，師生間的和諧共處、互動交流，促進(jìn)了學(xué)生的“情感、態(tài)度與價值觀”的同步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：光的折射；教學(xué)設(shè)計；情境

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）5-0032-4

“光的折射”是蘇科版義務(wù)教育教科書《物理》八年級（上冊）中較為抽象的一節(jié)內(nèi)容，是初中光學(xué)核心現(xiàn)象之一，是在光的直線傳播、反射內(nèi)容的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地認(rèn)識光的傳播情況，也是透鏡等后續(xù)內(nèi)容的知識儲備。教學(xué)中筆者通過創(chuàng)設(shè)多種情境，試圖讓學(xué)生在體驗的基礎(chǔ)上感受、經(jīng)歷、探究和光的折射有關(guān)的現(xiàn)象、規(guī)律，通過學(xué)生活動、教師演示、問題驅(qū)動和大屏展示等來引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)概念，讓學(xué)生在一次次的體驗活動中，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，從而認(rèn)識、理解、掌握、應(yīng)用光的折射特點，使“學(xué)生在親身經(jīng)歷中學(xué)習(xí)”貫穿于整個課堂。

1 教學(xué)設(shè)計的實踐

1.1 引入新課

學(xué)生活動：觀察硬幣的深淺。實驗桌上有兩個裝有一元硬幣的紙杯，其中左邊的紙杯中倒入大半杯的水，讓學(xué)生觀察兩枚硬幣的深淺。

教師演示：事先將一條玩具塑料魚放入裝有水的魚缸中的適當(dāng)位置，用實物投影儀從魚缸的某一角度，在大屏上投影出魚缸中的景象，并提問魚缸中有幾條魚？當(dāng)學(xué)生回答有兩條后，抬起魚缸給學(xué)生看，只有一條。

1.2 新課學(xué)習(xí)

學(xué)生活動：將激光（激光筆已經(jīng)用鐵架臺固定）沿水槽的左邊斜射入水槽的右下角，形成一個光斑，向水槽中緩慢倒入水，觀察光斑的變化。

問題驅(qū)動：（1）畫出加水前的光路；（2）猜想加水后的光路；（3）如何顯示光路？

學(xué)生活動：顯示空氣和水中的光路。轉(zhuǎn)動激光筆，觀察光路的傳播情況。

大屏展示：PPT展示光的折射光路。

問題驅(qū)動：類比光的反射命名跟光的折射有關(guān)的物理名詞。

大屏展示：PPT展示跟光的折射有關(guān)的物理名詞。

教師演示：如圖1所示，將一強(qiáng)激光斜射入水中（事先在水面上點上蚊香制造好煙霧），觀察折射光和發(fā)射光，根據(jù)入射點的位置放置好法線。

問題驅(qū)動：（1）找出入射光線、反射光線、折射光線、入射角、反射角。（2）從光的傳播路徑角度分析光的折射和反射有什么相同或相似之處，又有什么不同之處？

問題驅(qū)動：（1）光的反射定律內(nèi)容。（2）根據(jù)觀察到的折射現(xiàn)象，結(jié)合光的反射定律，猜想光折射時可能有哪些特點？

大屏展示：PPT呈現(xiàn)光的反射定律。

大屏展示：結(jié)合學(xué)生猜想，PPT呈現(xiàn)光的折射特點的猜想。

學(xué)生活動：利用光的折射演示器，根據(jù)“試一試”的內(nèi)容分小組進(jìn)行實驗探究。

學(xué)案設(shè)計：試一試，利用光的折射演示器探究光的折射特點。

（1）探究三線的位置關(guān)系，你的操作是

，觀察到的現(xiàn)象是 。

（2）多次改變?nèi)肷浣牵?shù)據(jù)記錄在下面的表格中（表1）。

問題驅(qū)動：交流、分析光的折射的特點。

教師演示：如圖2所示，利用大水槽演示不同入射角時的折射角。

大屏展示：PPT呈現(xiàn)光在空氣與水間折射的特點。

教師演示：如圖3，將一束激光斜射向玻璃磚，分析光由空氣斜射入玻璃和由玻璃斜射入空氣的折射角和入射角關(guān)系。

■

大屏展示：PPT呈現(xiàn)光在空氣與水（或玻璃）間折射的特點。

學(xué)生活動：提供兩套捕魚神器（瞄準(zhǔn)器、水槽、水槽內(nèi)各有一橡皮泥代替的小魚），請兩位同學(xué)參與，一位用激光筆照魚，一位用魚叉（直棒）叉魚。

大屏展示：實物投影上述操作過程，利用凍結(jié)功能定格最后的瞬間。

問題驅(qū)動：為什么會出現(xiàn)圖4的兩種不同情況？

學(xué)生活動：如圖5，根據(jù)入射光線作出大致的折射光線。

問題驅(qū)動：將折射光線反向延長，你會有什么收獲？

大屏展示：如圖6，PPT呈現(xiàn)硬幣變淺、鉛筆向上偏折的現(xiàn)象。

學(xué)生活動：將一支鉛筆斜插入水中，觀察鉛筆的偏折情況。

大屏展示：PPT依次展示圖7中的圖片和詩句“潭清疑水淺”。

1.3 課堂小結(jié)

大屏展示：利用概念圖軟件，構(gòu)建知識框架，根據(jù)需要逐步呈現(xiàn)課堂內(nèi)容。

1.4 布置作業(yè)

（1）完成《物理補(bǔ)充習(xí)題》（八年級上冊）P54～55的1～6題。

（2）通過請教老師、家長、朋友或者網(wǎng)絡(luò)，了解在只有一條魚的魚缸里，為什么卻能夠看到兩條魚？（選做）

2 教學(xué)設(shè)計的感悟

本節(jié)課分為：初識光的折射現(xiàn)象、探究光的折射特點和光折射的應(yīng)用3個環(huán)節(jié)，筆者巧妙利用光的折射結(jié)合光的反射定律猜想光的折射特點，將第一環(huán)節(jié)、第二環(huán)節(jié)有機(jī)銜接，利用捕魚游戲從第二環(huán)節(jié)無縫對接到第三環(huán)節(jié)，教學(xué)設(shè)計緊湊，內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，過渡自然。

2.1 立足預(yù)設(shè)，巧于生成

成功的課堂預(yù)設(shè)，一石激起千層浪。教師是課堂的策劃者，“生成，只青睞有準(zhǔn)備的課堂”，只有精彩預(yù)設(shè)，才能和諧生成。動態(tài)生成性的物理課堂教學(xué)并不是推崇沒有預(yù)設(shè)的教學(xué)，恰恰相反，教師要對可能的“生成”層面作出精心預(yù)設(shè)，立足“預(yù)設(shè)”方能巧于“生成”。在實驗中通過表格的設(shè)計將定性的大小轉(zhuǎn)化為定量的具體度數(shù)，便于比較每次實驗中的折射角與入射角的關(guān)系，且通過3組實驗中的數(shù)據(jù)分析出入射角發(fā)生動態(tài)變化時折射角的變化情況。在演示光通過玻璃磚時的折射情況時，將玻璃磚斜放在有許多相互平行線的作業(yè)紙上（圖3），讓入射光線沿其中的一條直線射向玻璃磚，提示學(xué)生最終的出射光線和入射光線平行，在利用PPT分析鉛筆向上偏折時，在“原硬幣變淺”動畫的基礎(chǔ)上將鉛筆下端斜插至硬幣位置，從而便于學(xué)生猜想到鉛筆下端跟硬幣一樣的上移，而水面之上不變，從而有依據(jù)地得出向上偏折的結(jié)論。光路的可逆性是相對獨立的知識點，筆者在3個環(huán)節(jié)中加以預(yù)設(shè)：（1）可利用學(xué)生活動中的實驗數(shù)據(jù)；（2）圖3中玻璃磚的入射光線與出射光線平行；（3）學(xué)生活動中用激光筆照射魚。所有的現(xiàn)象都預(yù)設(shè)著光路的可逆性，學(xué)生何時“生成”，就何時解決。機(jī)會總垂青于有準(zhǔn)備的人，敏銳捕捉課堂中的生成性資源，并加以合理地利用，有機(jī)地放大，適當(dāng)?shù)靥嵘?，努力建?gòu)動態(tài)生成的物理課堂教學(xué)。

2.2 情境體驗，建構(gòu)概念

柯林·比爾德和約翰·威爾遜在其著作中論述道：“我們發(fā)現(xiàn)，脫離體驗談?wù)搶W(xué)習(xí)沒有任何意義。體驗不能被忽略，它是所有學(xué)習(xí)的核心思考點?！北竟?jié)教學(xué)設(shè)計建立在學(xué)生的6個體驗活動的基礎(chǔ)上：學(xué)生在學(xué)生活動的驚奇體驗中引入新課；在學(xué)生活動中初步體驗光的折射現(xiàn)象；在學(xué)生活動中體驗光在空氣與水間折射的特點；在學(xué)生活動中體驗光路的可逆，認(rèn)識到人眼并不可靠，為“看水中的物體變淺”埋下伏筆；在學(xué)生活動中讓學(xué)生體驗理論在物理學(xué)習(xí)中的重要地位，有力地說明我們觀察到的一些物理現(xiàn)象建立在一定物理規(guī)律的基礎(chǔ)上；學(xué)生活動讓學(xué)生體驗了光的折射在日常生活中的應(yīng)用，進(jìn)一步驗證理論的準(zhǔn)確。整節(jié)課讓學(xué)生個體通過反復(fù)觀察、感受、實踐，通過問題驅(qū)動對認(rèn)知、情感、行為和認(rèn)識的內(nèi)省體察，心靈感悟，最終掌握光的折射知識及其應(yīng)用，培養(yǎng)實驗操作技能，分析思維能力，養(yǎng)成合作的行為習(xí)慣。使學(xué)生充分感受蘊藏于教學(xué)活動中的歡樂和愉悅，從而達(dá)到促進(jìn)學(xué)生自主發(fā)展的目的。正如常詠梅所說：“只有‘設(shè)之以境、動之以情，才能‘導(dǎo)之以行；只有體驗，才能加深對知識的認(rèn)知和建構(gòu)，才能形成真正的方法和技能?！?/p>

2.3 自制教具，重視實驗

麥克斯韋說過“實驗的教育價值與儀器的復(fù)雜性成反比”。筆者充分發(fā)揮自制教具（圖1、圖2）的強(qiáng)大功能，大水槽、強(qiáng)激光，直觀宏大，奪人眼球，利用重垂線作為法線，標(biāo)準(zhǔn)、巧妙，該自制教具主要解決3個重要問題：（1）進(jìn)一步認(rèn)識與光的折射有關(guān)的物理名詞；（2）辨析光的折射和反射的異同，認(rèn)識折射的本質(zhì)；（3）用兩種不同色的激光，強(qiáng)烈對比入射角變大時，折射角的變化。圖4的捕魚神器，設(shè)計巧妙，操作簡便，效果顯著，隱含了光折射時的光路可逆和光由水中斜射入空氣中折射光線偏離法線，物體變淺的現(xiàn)象。在輕松愉快的氛圍中一掃課堂的沉悶和緊張，自然地過渡到利用光的折射特點解決日常生活現(xiàn)象這一環(huán)節(jié)。自制教具絕不是簡單的儀器仿制，利用日常生活中的物品制作實驗教具，通過自身體會，固有的好奇心與求知欲的引導(dǎo)和激發(fā)，進(jìn)一步產(chǎn)生對日常生活的事物進(jìn)行自主探究的欲望，擺脫了傳統(tǒng)的思維定勢，體現(xiàn)出個性獨立與創(chuàng)造性。

2.4 滲透方法，類比學(xué)習(xí)

我們知道，在物理教學(xué)中，物理思想是靈魂，知識是載體，方法是手段，培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)是最終的目標(biāo)。若不注重思想的滲透和養(yǎng)成，就無從進(jìn)行科學(xué)探究。本節(jié)課在多個環(huán)節(jié)通過類比進(jìn)行知識學(xué)習(xí)，問題解決。（1）在認(rèn)識光的折射的幾個物理名詞時，用光的反射來類比命名；（2）利用類比光的反射規(guī)律對光的折射特點進(jìn)行猜想；（3）在揭示斜插入水中的筷子看起來向上偏折時，用硬幣變淺的圖片動畫類比遷移。通過類比的情境創(chuàng)設(shè)，解除了學(xué)生的畏懼心理。從課堂上的表現(xiàn)來看，學(xué)生在本節(jié)課上，無論是小組討論，還是交流發(fā)言都能積極參與，課堂基本上在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的狀態(tài)下進(jìn)行，實現(xiàn)了筆者“把課堂還給學(xué)生”的愿望；從教學(xué)理論層面來說，類比就是為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了“最近發(fā)展區(qū)”。正如趙佳音、彭朝陽所說，“掌握科學(xué)方法或科學(xué)思想比知識的學(xué)習(xí)更為重要”?？茖W(xué)方法不僅是獲取物理知識的途徑和手段，還是理解物理知識的綱領(lǐng)和脈絡(luò)。因此，科學(xué)方法教育應(yīng)貫穿于物理教與學(xué)的始終。

2.5 多種媒體，綜合呈現(xiàn)

義務(wù)教育物理課標(biāo)要求：“鼓勵在物理教學(xué)中合理運用信息技術(shù)?！痹诙嗝襟w教學(xué)環(huán)境下，常用的主要是感覺媒體。本節(jié)課使用實驗投影、PPT等多種媒體。利用PPT逐步呈現(xiàn)知識概念和動畫；利用思維導(dǎo)圖小結(jié)本節(jié)知識，利用實驗投影將學(xué)生活動的作圖呈現(xiàn)在大屏上，讓全班同學(xué)一起分析，對正確的予以肯定、表揚，對錯誤的分析其產(chǎn)生原因，加以改正。通過實驗投影可將演示實驗現(xiàn)象加以放大，便于全班學(xué)生觀察。在學(xué)生活動中及時利用實驗投影中的凍結(jié)功能，將捕魚的瞬間鏡頭定格在大屏上，實現(xiàn)“視角暫留”，便于分析和思考。在建構(gòu)主義的理論指導(dǎo)下，建立在多媒體技術(shù)平臺之上的教學(xué)模式具有教育信息的多樣化、教學(xué)過程的交互化、教學(xué)形式的生動化、個性教學(xué)的可行化的特點，且能夠擺脫時間、空間的限制。

2.6 關(guān)注情感，全面發(fā)展

蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基說：“學(xué)校里的學(xué)習(xí)不是毫無熱情地把知識從一個頭腦裝進(jìn)另一個頭腦里，而是師生之間每時每刻都在進(jìn)行心靈的接觸?！?詩句“潭清疑水淺” 將科學(xué)知識與人文知識融為一體，培養(yǎng)人文氣息，使抽象的物理煥發(fā)生機(jī)，給人帶來藝術(shù)享受，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好物理的原動力。在加拿大的高中物理課程中仍然要求“教師應(yīng)對學(xué)生在教學(xué)活動中的健康和安全負(fù)責(zé)，也應(yīng)使學(xué)生樹立起保護(hù)自己和他人的責(zé)任心”。本節(jié)課一旦使用激光筆，要通過大屏和語言提示“勿入人眼”；在明白看到的池水變淺后，立刻呈現(xiàn)圖7乙，警示學(xué)生要遠(yuǎn)離陌生水域，真愛生命，從我做起。我們知道只有滿足學(xué)生的較低層次的“安全需要”，才能促進(jìn)學(xué)生更高層次的需要。正如閆守軒所說，“教學(xué)的展開需要適當(dāng)?shù)纳庾R或精神作為基礎(chǔ)和保障”。

3 教學(xué)設(shè)計的不足

由于激光器發(fā)出的激光較粗，測量出的入射角和折射角不太準(zhǔn)確，很難利用表格中的數(shù)據(jù)得出光路的可逆性。初二的學(xué)生對利用數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論的意識還不強(qiáng)，不易分析出折射角動態(tài)的變化關(guān)系。

在利用光的折射特點從理論上證明“變淺”時，直接讓學(xué)生畫圖，跨步較大，有一定的難度，主要原因有二：（1）剛學(xué)折射，學(xué)生比較熟悉的是光由空氣中斜射入水中的作圖，而該題是由水中斜射入空氣中。（2）由于同一物點發(fā)出的兩條入射光線的入射角大小不等，所以學(xué)生不僅要畫出折射角大于入射角，還要保證入射角變大時折射角也增大，因而給學(xué)生作圖帶來困難。

參考文獻(xiàn)：

[1]柯林·比爾德，約翰·威爾遜.體驗式學(xué)習(xí)的力量[M].廣州：中山大學(xué)出版社，2003.

[2]羅明東，等.教育技術(shù)學(xué)基礎(chǔ)—— 現(xiàn)代教學(xué)理論與信息技術(shù)整合的探索[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[3]常詠梅.基于體驗教學(xué)理論的教學(xué)活動設(shè)計研究[J].電化教育研究，2012（3）：88—95.