葉菲菲

摘? ?要：探討了探究光的反射實驗中法線的引入問題，從探究光的反射定律到預測反射光的位置，進行了初中物理實驗的創(chuàng)新，提高學生學習興趣。

關鍵詞：物理探究實驗;實驗創(chuàng)新與實驗教學;知識起源;數(shù)學與物理結合

在信息爆炸的今天，站在巨人肩膀上的我們總是很輕易的可以獲取一些物理知識，比如光沿直線傳播，比如月亮不是光源，只是反射太陽光等等。而關于知識最初的起源往往被大家忽略，而在我們平時的課堂教學中，經(jīng)常也把這類知識當做是理所當然的生活常識，直接拋給學生，未加以解釋。這就導致了在某些課程教學上，比如光的反射，學生能夠知道這個定律，懂得用這個定律，卻不知道為什么會這樣設計探究實驗，為什么會有法線的定義？人們在對光學的研究過程中最初經(jīng)歷了什么樣的過程？在滬科版初中物理八年級教材中，探究光的反射定律上書本實驗預設了反射光線，入射光線與法線所在的平面與反射面垂直，這與學生的認知過程有一定的沖突。針對這個問題，結合物理學史中前人對光的思考，在本節(jié)課的設計中創(chuàng)新提出變“探究光的反射”到“如何準確預測反射光的位置”，通過對反射光線位置的預測來總結光的反射定律。從知識的源頭區(qū)引導學生思考，并讓學生真實的感受到物理知識是有用的。法線的提出是本節(jié)設計中的最大亮點，先通過模型的建立預測反射光線的位置，由此可猜想入射光線與反射光所成的平面與反射面垂直。在經(jīng)過多次實驗觀察，讓學生總結得出，對于同一個入射點，在立體空間上改變?nèi)肷涔獾慕嵌龋瓷涔馀c入射光所成的平面總是經(jīng)過經(jīng)入射點與反射面垂直的這條線，利用這條線我們就可以準確預測出反射光所在的平面，由此為了研究方便我們將這條線定義為法線。這樣數(shù)理結合的方法引入法線，自然順暢，符合學生的認知規(guī)律。

基于上述思考，本人在“光的反射”授課過程中采用以下方法。

1? 重現(xiàn)知識起源

光，光源，光的反射，在學生生活中都有粗淺的認知，在教學設計中，本人由光學發(fā)展史引入，介紹兩千多年前人們對光反射的思考：（1）兩千多年前，古希臘安克杜比勒斯：我們能看到物體是因為眼睛發(fā)出的光線碰到物體。（2）一千多年前，世界光學之父艾爾哈森提出：我們能看到物體是因為外界光線通過空間直線進入我們的眼睛。介紹世界上第一個光學實驗室：地牢，金屬碗，陽光。通過了解光學發(fā)展歷史，重走人類對光反射現(xiàn)象的思考，模擬暗室實驗，立馬吸引學生，引發(fā)他們的探索欲望。讓學生經(jīng)歷知識的獲知過程，加深理解，引發(fā)學生學習物理的興趣。

2? 關注法線的引出

在我們實際教學中，法線，力臂等輔助工具的引出一直是教學過程的難點。書本實驗設計存在本末倒置的嫌疑，例如法線的引入，學生存在問題是為什么要引入法線？法線存在有什么意義？針對這些問題，本人在備課過程中查詢各種資料，始終無法得到權威的解釋，于是本人決定由知識的起源來設想這個問題，前人在研究過程中碰到了什么困難，需要用法線來輔助呢？

在教材中光的反射實驗設置中，一開始就將入射光，發(fā)射光，法線既定在與反射面垂直平面內(nèi)，而光的反射應該是一個立體的實驗，于是，本人對光的反射實驗進行了微調(diào)，調(diào)整如下：

（1）建立光的反射模型

讓學生通過兩支竹簽（分別代表入射光，反射光）一塊泡沫板（充當反射面）展示對光的反射進行猜想，器材如圖1所示，將光的反射的三維形象直觀的展示出來，用模型描述學生相關猜想。

（2）初步探究光的反射（確定入射光與反射光所確定的平面與反射面垂直如圖2所示，在未知反射面的情況下，定義法線，利用法線與入射光確定的平面可以確定發(fā)射光所在的大致位置）

在燒杯中裝有適量牛奶水，杯底放置小平面鏡（實驗裝置如圖3），用激光筆觀察牛奶水中入射光與反射光的位置關系。學生通過觀察到的現(xiàn)象調(diào)整泡沫板上猜想的反射光線位置。引導學生歸納總結兩個面的位置關系。學生可以順利得出入射光與反射光所確定的平面與反射面垂直。

利用立體模型演示，經(jīng)過多次實驗引導學生發(fā)現(xiàn)：當入射點不變，改變?nèi)肷涔馕恢?，入射光與反射光所形成的平面一定經(jīng)過一條線，即過入射點與反射面垂直的線，為方便研究，定義為法線。如此引入法線自然流暢。解決了法線引入突兀的問題。在教學過程中可以明確的指出，兩條交叉的直線確定一個平面，在未知反射面的情況下，利用法線與入射光確定的平面可以確定發(fā)射光所在的大致位置。

（3）再探光的反射（怎樣準確預測反射光的位置）

通過上面的研究，在學生得到三線共面的結果后將立體的實驗改為平面的，方便學生進行探究活動。實驗裝置如圖4。

在實際教學過程中，學生基本能較好自主的完成探究。光學發(fā)展史讓學生重走人類對光的反射的思? 考，體現(xiàn)知識的獲取過程，取得良好的效果。在以往的教學過程中，經(jīng)常更重視的是探究結果的獲得以及用物理解釋生活現(xiàn)象，而忽視了這個知識最初的獲取途徑，人類對這個問題的思考進程。通過這節(jié)課的思考，在之后的教學中應更注重知識的獲取過程，培養(yǎng)學生的科學思維能力。