利用簡(jiǎn)易自制教具突出物理教學(xué)重點(diǎn)

鄒愉 陳林 鄒越

關(guān)鍵詞：自制教具：實(shí)驗(yàn)探究：光的反射

中學(xué)物理教學(xué)一般采用演示類實(shí)驗(yàn)和探究類實(shí)驗(yàn)。前者由教師主導(dǎo)，模擬物理現(xiàn)象或過(guò)程，幫助學(xué)生構(gòu)建物理模型。后者由學(xué)生主導(dǎo)，在動(dòng)手、動(dòng)腦的過(guò)程中加深對(duì)物理知識(shí)和規(guī)律的理解。近年來(lái)。不斷開發(fā)探究類物理實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。然而，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與器材制作上還存在實(shí)驗(yàn)成本高、效果不明顯等問(wèn)題。學(xué)生往往只是一個(gè)旁觀者，很難體會(huì)到教學(xué)重點(diǎn)。

自制教具是教師實(shí)施新課程標(biāo)準(zhǔn)、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、提高動(dòng)手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神的有效措施。使用日常生活中常見(jiàn)的材料，制作簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)器材，對(duì)學(xué)生來(lái)講相對(duì)容易。學(xué)生不僅能夠參與實(shí)驗(yàn)的實(shí)施和探究過(guò)程。還能參與實(shí)驗(yàn)器件制作。下面以“光的反射”一課為例，以實(shí)驗(yàn)探究為載體。探究如何利用成本低廉的自制實(shí)驗(yàn)教具來(lái)突出教學(xué)重難點(diǎn)，提高學(xué)生參與度。

1“光的反射”教材分析

課程源自人教版義務(wù)教育教科書《物理》八年級(jí)上冊(cè)第四章“光現(xiàn)象”。課程內(nèi)容在光學(xué)中起承上啟下的作用。它是光的直線傳播知識(shí)的延伸，同時(shí)也是平面鏡成像的基礎(chǔ)。另外，光的反射定律是學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出的。是培養(yǎng)學(xué)生探究能力的理想素材。

2重難點(diǎn)分析及突破策略

課程重點(diǎn)是光的反射定律的探究過(guò)程，難點(diǎn)是探究的科學(xué)引導(dǎo)和有序進(jìn)行。授課對(duì)象是八年級(jí)的學(xué)生。知識(shí)方面，學(xué)生已經(jīng)了解光源的概念及分類，能夠理解光的直線傳播及傳播條件;能力方面。八年級(jí)學(xué)生主要靠感知了解世界。已具備初步科學(xué)探究能力。能通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象簡(jiǎn)單分析問(wèn)題。但缺乏理性歸納總結(jié)的能力;情感方面。他們具有較強(qiáng)的形象思維能力，但抽象思維發(fā)展有限。

為處理好學(xué)生認(rèn)識(shí)過(guò)程中形象與抽象、實(shí)際與理論、感性與理性以及舊知與新知的關(guān)系和矛盾。筆者遵循層次性原則。采用以下教學(xué)方法：

（1）遵循誘發(fā)性原則。對(duì)比陽(yáng)光與月光，創(chuàng)設(shè)情境。啟發(fā)學(xué)生思考生活中的反射現(xiàn)象。引出研究主題。

（2）合作性原則。展開探究式教學(xué)，用竹簽?zāi)M光線。直觀展示學(xué)生猜想結(jié)果。并通過(guò)“尋找反射光線”、改進(jìn)后的課本實(shí)驗(yàn)來(lái)探究光的反射定律。

（3）知識(shí)延伸與思想交融。在鞏固練習(xí)中延伸知識(shí)并融入“STS”的物理思想。

在學(xué)習(xí)方法上。學(xué)生對(duì)生活中發(fā)現(xiàn)的反射現(xiàn)象進(jìn)行初步建構(gòu)、假設(shè)猜想;在主動(dòng)收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上模擬演示假設(shè)猜想。確定中心學(xué)習(xí)內(nèi)容;在探究反射規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中完成知識(shí)主體建構(gòu);在知識(shí)的鞏固練習(xí)中拓展延伸。完成知識(shí)體系的整體構(gòu)建。

3教學(xué)設(shè)計(jì)思路

課堂設(shè)計(jì)流程如圖1所示。對(duì)比陽(yáng)光和月光的不同成因。創(chuàng)設(shè)情境。先引出生活中不發(fā)光的物體的可見(jiàn)性，再進(jìn)一步提出三線、兩角的概念。

學(xué)生自己用小鏡子感受光的反射現(xiàn)象。移動(dòng)入射光線，觀察反射光線，猜想反射光線和入射光線的關(guān)系，并用竹簽、泡沫將猜想展示出來(lái)。根據(jù)展示結(jié)果，明確入射光線、反射光線分居法線兩側(cè)，引出三線共面問(wèn)題。由入射光線、法線確定入射平面;通過(guò)旋轉(zhuǎn)反射平面，尋找反射光線，確定三線共面的關(guān)系;再次旋轉(zhuǎn)反射平面，驗(yàn)證“三線共面”。

為討論兩角關(guān)系。將鏡面豎直放置在一張實(shí)驗(yàn)探究表上。規(guī)定一條入射光線。請(qǐng)學(xué)生找到反射光線，并測(cè)量反射角。讓學(xué)生確定一條入射光線，測(cè)量入射角和反射角，得出兩角相等。最后，總結(jié)光的反射定律。

鞏固練習(xí)，突出重點(diǎn)。應(yīng)用反射定律判斷反射光線位置。若光線從反射光線射入，思考新的反射光線的位置，并動(dòng)手驗(yàn)證，得出光路可逆的性質(zhì)。通過(guò)繪制反射光線，觀察不同鏡面的不同反射結(jié)果，給出鏡面反射和漫反射的定義。討論光反射現(xiàn)象在生活中的益處和危害，將知識(shí)回歸到生活中去。

在“光的反射”一課中。課本通過(guò)人為什么能看見(jiàn)物體。說(shuō)明反射現(xiàn)象的重要性。并引入了光的反射現(xiàn)象;探究光的反射規(guī)律，并在課本中以演示實(shí)驗(yàn)的形式出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生通過(guò)觀察掌握光反射現(xiàn)象中三線、兩角的關(guān)系。為突出教學(xué)中學(xué)生的主體地位。筆者從自制實(shí)驗(yàn)教具的角度對(duì)導(dǎo)入部分和探究部分進(jìn)行改進(jìn)。

4趣味演示實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課

教材中引入光的反射現(xiàn)象的教學(xué)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單直接：“人能看見(jiàn)不發(fā)光的物體。是因?yàn)槲矬w反射了光源的光。所以這節(jié)課我們要研究生活中常見(jiàn)的反射現(xiàn)象”。這樣的表述很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而且，在學(xué)生對(duì)光源的概念還比較模糊時(shí)，就直接感受光的反射現(xiàn)象并建立物理模型。存在一定困難?；诖?，筆者通過(guò)自制教具增加了一個(gè)演示陽(yáng)光與月光不同成因的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。增強(qiáng)學(xué)生的感知。先確定太陽(yáng)是光源，月亮不是光源;再分析晚上能看到不發(fā)光的月亮的原因，引入光的反射現(xiàn)象。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)意義，使課堂更加生動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)器材均取自生活中的常見(jiàn)物品。一個(gè)大小合適的紙箱子（模擬宇宙環(huán)境），探燈（模擬發(fā)光的太陽(yáng)），小型地球儀（模擬地球），筷子（用于固定可旋轉(zhuǎn)的地球），翻折裝飾鏡子（模擬反光的月亮），如圖2（a）所示。器材組裝時(shí)，要注意調(diào)整探燈、地球儀、鏡子的位置，并用膠帶固定，組裝后的效果如圖2（b）所示。展示時(shí)，將小紅旗視為觀察點(diǎn)。白天，觀察點(diǎn)正對(duì)太陽(yáng)，太陽(yáng)發(fā)出的光直接照射到地球上，人們感受到了陽(yáng)光，如圖3（a）所示：將小紅旗位置旋轉(zhuǎn)到“太陽(yáng)”背面。小紅旗進(jìn)入陰影區(qū)域，表明已經(jīng)進(jìn)入黑夜，如圖3（b）所示。因?yàn)樵虑虮旧聿话l(fā)光，觀察點(diǎn)看不到月亮，但是月球能反射太陽(yáng)的光線，小鏡子（月亮）反射了來(lái)自太陽(yáng)的光。所以觀察點(diǎn)看到了月亮。如圖3（c）所示。最后總結(jié)：生活中我們能看見(jiàn)本身不發(fā)光的物體是因?yàn)檫@些物體反射了光源的光。

該實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生將能看到物體的原因分為兩類;通過(guò)直觀的感知?？焖俚亟⒐夥瓷涞奈锢砟Ｐ停阂詫?shí)例說(shuō)明光的反射現(xiàn)象：選用的材料均來(lái)自于日常生活，設(shè)計(jì)新穎。

5教師演示實(shí)驗(yàn)向?qū)W生探究實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)變

“光的反射”一課中.為了增加實(shí)驗(yàn)的可視性。課本的設(shè)計(jì)是將平面鏡貼于水平桌面。并安裝了一個(gè)豎直的翻折板，如圖4所示。該實(shí)驗(yàn)方案雖然得到廣泛應(yīng)用。但需要借助鐵架臺(tái)才能將紙板垂直放置。且在垂直的紙板上記錄光的傳播路徑操作難度大。所以，該實(shí)驗(yàn)大都作為演示實(shí)驗(yàn)由教師操作演示，缺少學(xué)生的參與環(huán)節(jié)。

自制教具從增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)可視化效果和提高學(xué)生參與度等方面進(jìn)行創(chuàng)新。以學(xué)生為主體，將教材上的演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成學(xué)生易上手的分組實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)該始終以學(xué)生參與為核心。不能為了方便快捷地得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，減少學(xué)生活動(dòng)的步驟。事實(shí)上，八年級(jí)的學(xué)生是有能力在老師的簡(jiǎn)單指引下完成該實(shí)驗(yàn)探究。為了突出學(xué)生的主體地位，可以讓學(xué)生分組完成小組實(shí)驗(yàn)。

需要的實(shí)驗(yàn)材料有：一根大小、長(zhǎng)度適中的PVC管，沿中軸線剖開;一只激光筆;一塊小鏡子[圖5（a）]。指導(dǎo)學(xué)生將小鏡子卡進(jìn)PVC管的支架里[圖5（b）]。引導(dǎo)學(xué)生合作完成反射光線、入射光線的記錄和反射角、入射角的測(cè)量，如圖6所示。最終分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)大都是固定激光筆。實(shí)驗(yàn)時(shí)只是機(jī)械地打開光源開關(guān)。按既定軌道調(diào)整光源方向。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單。特意使用手持激光筆發(fā)射入射光。這不僅能增加學(xué)生的主觀能動(dòng)性。還能讓學(xué)生在操作過(guò)程中進(jìn)一步感受光的反射現(xiàn)象。從器材組裝、操作、到數(shù)據(jù)處理等全部環(huán)節(jié)都由學(xué)生動(dòng)手完成，培養(yǎng)了他們的動(dòng)手能力和小組合作能力。實(shí)際教學(xué)檢驗(yàn)表明。該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行У靥骄績(jī)删€分居、兩角相等的關(guān)系，但是在探究三線共面時(shí)存在不足，這也是該實(shí)驗(yàn)需要改進(jìn)的地方。在實(shí)際教學(xué)中可將演示實(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)結(jié)合使用。

6小結(jié)

自制教具選用的材料均來(lái)自生活中的常見(jiàn)物品。但利用的并不是這些物品的設(shè)計(jì)用途。而是某種“科學(xué)”屬性。例如，將PVC管切開作為平面鏡的支架。用小鏡子模擬月球表面反射太陽(yáng)光等，體現(xiàn)了“改變、更換、代替、放大”等創(chuàng)造思路，并啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的實(shí)施過(guò)程中，有學(xué)生依然不能精確地確定光線位置，導(dǎo)致兩角大小出現(xiàn)誤差。教師應(yīng)該尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生分析誤差原因，總結(jié)普適規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生客觀公正的科學(xué)態(tài)度。