基于深度學(xué)習(xí)的課例教學(xué)
——以光的反射為例

◎ 王 琪

在初中物理的學(xué)習(xí)中，由于受到學(xué)生思維水平、理解能力的限制，往往會(huì)出現(xiàn)一些問題講不清、講不透的現(xiàn)象，這時(shí)老師如果處理不當(dāng)，可能會(huì)和后續(xù)高中物理的學(xué)習(xí)產(chǎn)生沖突，或者只能應(yīng)付題目，而不知道原因?yàn)楹巍９P者認(rèn)為，初中物理至少在宏觀層面，應(yīng)讓學(xué)生知其然，知其所以然。

《光的反射》是滬科版第四章第一節(jié)，是光學(xué)的開始，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)能讓學(xué)生感受到大自然中的光帶來的神奇與美麗，繼而開始從物理學(xué)的角度研究光。

學(xué)生對(duì)光的反射現(xiàn)象并不陌生，但是在八年級(jí)第一學(xué)期，學(xué)生缺乏立體幾何知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)平面幾何也僅有簡單的認(rèn)識(shí)，他們對(duì)反射光線和入射光線之間的空間關(guān)系、法線的作用的理解是有困難的。所以說，學(xué)生對(duì)光的反射定律有了解，其也僅限于表層認(rèn)識(shí)或機(jī)械記憶。如何讓學(xué)生通過深度學(xué)習(xí)了解引入法線的前因后果就是本節(jié)要解決的難點(diǎn)。由此，筆者進(jìn)行了以下教學(xué)設(shè)計(jì)過程。

一、利用實(shí)事,引入新知

情景1

播放楊倩奪冠視屏

老師:視頻中的楊倩，在奧運(yùn)會(huì)上取得了首枚金牌，身為中國人的我們?cè)俅胃惺艿搅俗院琅c驕傲。今天咱們也來一場(chǎng)射擊游戲但是呢，老師沒有槍，可是老師有一支激光筆，誰能用激光筆射中黑板上的準(zhǔn)心?

學(xué)生活動(dòng)，射中目標(biāo)

老師:現(xiàn)在增加游戲難度(擋上去)，老師給你提供一個(gè)平面鏡

學(xué)生利用平面鏡射中

老師:為什么第一次射擊老師擋上去就射不中了呢? 為什么第二次又能射中呢? 今天我們就來學(xué)習(xí)有關(guān)光的兩種現(xiàn)象。

【設(shè)計(jì)意圖】利用奧運(yùn)賽事激發(fā)學(xué)生愛國熱情，同時(shí)利用活動(dòng)打開光學(xué)大門，開始探索之旅。

二、合作學(xué)習(xí),探究新知

1.光源

老師演示:打開激光筆

連續(xù)發(fā)問:(1)光從哪里來? (2)關(guān)閉激光筆，還是光源嗎?(3)生活中還有哪些光源? (4)你覺得什么樣的物體是光源?

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生對(duì)光學(xué)有一些前概念知識(shí)，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性

2.光的傳播

情景1

拿出激光筆，打開，繼續(xù)發(fā)問:光從光源發(fā)出，幾乎同時(shí)在墻壁上看到光點(diǎn)，說明什么? 光是沿沿什么樣的路徑傳播到墻上? 有沒有辦法看到它的傳播路徑呢?

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):噴霧器噴出的水霧，就可以觀察到光在空氣中的傳播路徑。

演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，可以得出結(jié)論:光在空氣中傳播的路徑是一條直線。

光能否在固體中傳播呢?

演示光在玻璃磚中沿直線傳播，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生觀察到折射現(xiàn)象，學(xué)生總結(jié)在同種介質(zhì)中沿直線傳播

【設(shè)計(jì)意圖】總結(jié)規(guī)律的同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行前概念學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，為后續(xù)光的折射埋下伏筆。

光能否在液體中沿直線傳播呢?

播放視頻:光在不均勻的蔗糖水中傳播路徑是彎曲的，攪拌均勻后傳播路徑又變成一條直線。

師生進(jìn)一步總結(jié):光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。

【設(shè)計(jì)意圖】通過制造懸念，教師演示實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位

3.光線

拿出激光筆，打開:誰能把這束光形象的畫下來。學(xué)生到黑板來畫。

強(qiáng)調(diào):物理學(xué)中常建立模型來方便研究問題，光線就是我們研究光所建立的模型

【設(shè)計(jì)意圖】建立“模型”的概念，為后面學(xué)習(xí)光的反射、折射等問題打下基礎(chǔ)。模型法的介紹也是對(duì)今后學(xué)習(xí)杠桿模型、磁感線模型等知識(shí)做了理論鋪墊，這也是對(duì)學(xué)生思維能力的有效培養(yǎng)。

三、深度學(xué)習(xí),理解新知

1.光的反射現(xiàn)象

老師:光會(huì)一直沿直線傳播嗎?

利用自制教具演示反射現(xiàn)象

學(xué)生觀察光路并描述光的反射現(xiàn)象。介紹反射現(xiàn)象中的基本名詞:入射光、反射光、入射點(diǎn)、鏡面(平面)

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生用自己的語言描述反射現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)能力、總結(jié)能力。

2.光的反射定律

活動(dòng)1

初步建模，提出猜想:學(xué)生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，提出關(guān)于“當(dāng)入射光線和反射面確定時(shí)，反射光線所在位置”的猜想，并利用泡沫塑料和竹簽進(jìn)行演示交流。在討論過程中教師利用提問和演示，引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到“反射光線和入射光線所在的平面”具有一定的規(guī)律。

情景2

結(jié)合PPT 三維立體空間圖，演示實(shí)驗(yàn)，引出法線:學(xué)生通過觀察演示實(shí)驗(yàn)理解引入法線的必要性，建立法線概念并由此確定反射光線所在的平面。

老師:我們發(fā)現(xiàn)，這些面與平面鏡之間都是垂直的。在這里，雖然老師只給了三條光路，但是我們可以想象，假如四面八方有無數(shù)條入射光都照射到這一入射點(diǎn)? 那么是不是會(huì)有無數(shù)個(gè)這樣與平面垂直的面呢? 那同學(xué)們，你們能在這些無數(shù)個(gè)變化的面中找到他們不變的規(guī)律嗎?

學(xué)生:所有的面都會(huì)相交于一條線

老師:這條交線有什么特點(diǎn)?

學(xué)生:垂直，過入射點(diǎn)。

老師:所有的入射光和反射光所在的面都會(huì)過這條線，說明這條線很特殊。先從面上來看，任何一條入射光和它是不是都能組成一個(gè)與鏡面垂直的面?

老師:那假如現(xiàn)在保留這條線，只給你入射光，反射光在哪個(gè)面呢，你能準(zhǔn)確的描述嗎?

學(xué)生:在入射光與這條線所組成的平面

老師強(qiáng)調(diào)，這條線叫法線。

【設(shè)計(jì)意圖】深度學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，從本質(zhì)上了解引入法線的原因。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，通過建立模型解決問題的能力。

老師:確定了反射光和入射光所在的面的特點(diǎn)，反射光的位置就能確定了嗎? 這樣是不是也在同一個(gè)面(演示同一面上不同方位)?

老師:看來呀，咱們還得確定反射光所在面的大體方位

(打開三束激光)同學(xué)們，這條入射光所對(duì)應(yīng)的反射光在哪里? 那這條入射光所對(duì)應(yīng)的反射光呢?

學(xué)生回答左邊右邊

老師:很明顯，用左右前后來描述不能統(tǒng)一，不夠科學(xué)，大家還記得咱們的法線嗎? 可以怎么描述反射光所在的方位?

學(xué)生:反射光總是在法線的另一側(cè)。

老師:那現(xiàn)在能確定反射光的位置了嗎? (演示同一方位,不同角度)

學(xué)生演示并回答:這樣表述并不能確定反射光的位置

老師:看來還不夠精確，那還需要確定什么關(guān)系呢

學(xué)生:角度相等

老師:利用法線，我們把入射光線和法線的夾角稱為入射角，反射光線和法線的夾角稱為反射角。要想知道角度是否相等，不如動(dòng)動(dòng)手用實(shí)驗(yàn)說話。

活動(dòng)2

學(xué)生用實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)

老師:從因果關(guān)系上看，入射光是因，反射光是果，所以在描述的時(shí)候，我們應(yīng)該說反射角等于入射角。

老師:現(xiàn)在我們知道如何確定反射光的位置了，那接下來在描述的時(shí)候呢，我們可以從范圍較大的面上逐漸縮小至方位，最后以角度來定位，所以我們?cè)趺纯偨Y(jié)反射光所在的位置呢?

學(xué)生:反射光與入射光在同一平面，反射光與入射光分位于法線兩次，反射角等于入射角。

通過探究實(shí)驗(yàn)研究反射角和入射角之間的大小關(guān)系，最終得到完整的反射定律。

教師總結(jié)反射定律特點(diǎn)，再次強(qiáng)調(diào)法線在空間位置的確定中所起的重要作用

【設(shè)計(jì)意圖】深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)意識(shí)，科學(xué)能力，科學(xué)方法和科學(xué)品質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

活動(dòng)3

老師:接下來看看同學(xué)們學(xué)得怎么樣。

反射圖示:根據(jù)光的反射定律，學(xué)習(xí)繪制光的反射現(xiàn)象圖示，并總結(jié)作圖順序

活動(dòng)4

視頻播放塔式光熱發(fā)電

老師:學(xué)習(xí)物理知識(shí)并不是為了會(huì)做題，更重要的是要會(huì)利用所學(xué)解決實(shí)際問題，或利用所學(xué)更好地為人類所服務(wù)。

【設(shè)計(jì)意圖】踐行物理來源與生活卻又高于生活，學(xué)習(xí)物理可以更好地為人類生活所服務(wù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。

至此，本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容得以完成。

本節(jié)課，通過問題的提出，讓學(xué)生親身經(jīng)歷深度學(xué)習(xí)的過程，真實(shí)體驗(yàn)思維的演變過程，貫徹物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。讓學(xué)生真真切切地感受到在物理學(xué)習(xí)的過程中，規(guī)律的總結(jié)中，科學(xué)的方式、方法尤為重要。通過深度學(xué)習(xí)，不僅能幫助學(xué)生克服淺層次學(xué)習(xí)、機(jī)械性學(xué)習(xí)的弊端，更實(shí)現(xiàn)了師、生、知識(shí)間的高度統(tǒng)一，使教師和學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中都能獲得最大程度的發(fā)展。