對“光的反射”教學的感悟與反思①

邢海根

(安徽省廬江第四中學，安徽 合肥 231500)

1 引言

合肥市初中物理優(yōu)質課大賽分為筆試、無生上課、有生上課三個環(huán)節(jié)，2021年9月有生上課在合肥46中舉行，選定的課題為“光的反射”，筆者聽了8位選手的課，發(fā)現(xiàn)各有特色和優(yōu)點，也存在不同的缺陷?，F(xiàn)還原相關教學環(huán)節(jié)，與同行分享反思與感悟。

2 新課教學情景創(chuàng)設及評述

2.1 新課引入

新課的引入大致分為五類：

(1) 視頻引入。① 播放2008年北京奧運會開幕式第三篇章視頻：夢幻五環(huán)；② 播放合肥宣傳片剪輯，天鵝湖畔禮花綻放，天空與湖水互映出美麗的畫卷。

評析：用包含多種光現(xiàn)象的視頻引入新課，具有直觀性、針對性、啟發(fā)性。同時在視頻中滲透科學態(tài)度與社會責任教育，主要引起學生的視覺，同時觸發(fā)學生的思維。

(2) 朗誦詩詞。 用耳聽世界，涉及響度、音調、音色，體驗世界有萬千旋律；用眼看世界，涉及直射、反射、透射、散射，感受世界七彩繽紛。

評析：帶有情感的朗誦、聲與光帶給人類兩種并列的感受，由此引入新課，一方面復習前一章內容，另一方面引入本章內容，具有針對性，同時也滲透了物理學的社會價值。

(3) 演示實驗引入。請一生上臺，觀看小孔成像演示儀所成的像，教師變換物體的位置，讓學生觀察其中的變化，并向全班同學描述看到的像及像的變化。

評析：用小孔成像演示實驗引入，具有新奇性，但可見度小，只能讓一位學生體驗，由一位學生描述給其他學生聽，只能引起其他同學的聽覺，觸發(fā)學生的思維不夠深刻。能引起學生的學習興趣，但針對性、啟發(fā)性方面存在欠缺之處。

(4) 游戲引入。① 在黑板上掛一玩偶，用激光照射，學生可看到玩偶身上的光斑。② 用一障礙物將激光束擋住，請三位同學站在不同的位置，教師分別發(fā)給每個學生一塊小平面鏡，要求相互配合，將激光照射到玩偶身上。

評析：用游戲引入新課，將光的直線傳播變?yōu)楣獾姆瓷?，使學生體驗從光的直線傳播到光的反射的過程，調動學生的視覺、聽覺、感覺以及運動神經(jīng)與肌肉的協(xié)調配合。游戲針對光直線傳播與光的反射，一方面具有直觀性、針對性、啟發(fā)性等優(yōu)點，另一方面能調動學生的多種感官。

(5) 魔術引入。用投影儀正對平面鏡投影，學生看不見圖像，教師在平面鏡上覆蓋紗巾，學生看到了彩色畫面。

評析：用魔術引入新課，能激起學生學習的興趣，但魔術中隱含與光的反射相關知識，學生還不知道，也不了解其中的原理，只能猜想可能與光學知識有關，針對性不強。但魔術引入也是一種創(chuàng)新教學方式，它對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識能起到一定的激發(fā)作用。

用不同的方法引入課題，存在優(yōu)點，但也存在不足。一般用魔術或游戲引入課題，站位較高，他們包含創(chuàng)造性思維與實踐能力培養(yǎng)的要素，既能給學生神奇感，又能激發(fā)學生的學習興趣。

2.2 光的直線傳播的教學

光的直線傳播的教學大致分為以下3類：

(1) 用大屏幕展示光在空氣中傳播的圖片，演示激光沿著黑板、墻面照射，觀察激光斜射入礦泉水瓶(水槽)中，演示激光在水和玻璃磚中的傳播，歸納總結出光的直線傳播原理。

(2) 用激光平行于大屏幕方向照射，同時用噴霧裝置沿激光照射方向噴霧，觀察到光沿直線傳播。用激光射入均勻的牛奶水溶液，觀察光的直線傳播現(xiàn)象。教師提出問題：光一定是沿直線傳播嗎？再做演示實驗，用激光射入配好的不均勻糖水中，學生觀察到光線變彎，再讓學生用玻璃棒攪拌糖水，觀察到光線變直。讓學生補充光直線傳播的條件：光在均勻介質中傳播。播放光線通過透明皂或玻璃磚的視頻，引導學生總結出光沿直線傳播的結論。

(3) 演示光在空氣、水、玻璃磚中傳播，得出初步結論。演示光在糖水中傳播的兩種情況，再演示光從空氣照射到玻璃中，光線發(fā)生了“偏折”，點明光傳播到不同介質表面上時，不再沿直線傳播，完善光沿直線傳播的條件：光在同一均勻介質中傳播。

上述幾種顯示光路的方法可分為兩種：(1) 多媒體加演示法，只采用最平常的器材，不需要增加某些復雜技術手段，實驗者只要有激光筆與一瓶水就能做實驗。(2) 運用演示實驗法。具體做法為：沿激光照射方向噴灑水霧；配置均勻的牛奶溶液與不均勻的糖水溶液；將圓形玻璃磚吸附在黑板上，用激光垂直于圓形玻璃磚直徑的一面照射，會觀察到光線在一條直線上。

以上3類教學基本上都是教師演示光在氣體、液體、固體中的傳播，沒有從知識遷移的角度，引導學生對照聲音的傳播來設計可行的光的傳播實驗方案，從而進行深度學習。

第(1)類教學設計簡潔，但科學性不強。第(2)類教學設計增加了光在同種不均勻介質與均勻介質中傳播的對比實驗，實際是增加了運用歸納法的條件。第(3)類教學設計較為復雜，目的是追求規(guī)律適用條件的完整性。本節(jié)課的重點內容是光的反射與反射規(guī)律，不能一味追求“光的直線傳播”教學的完整性，但也不能對“光的直線傳播”一帶而過，筆者認為第(2)類教學設計較為合理。

2.3 光路記錄與光線模型建構的教學

2.3.1 光路的記錄

光路的記錄可分成3類：

(1) 將磁吸式激光筆吸在黑板上，可見到黑板上一條明亮的光束，請學生上黑板，用三角板、粉筆在黑板上記下光路。

(2) 在黑板上用四只磁鐵壓住一張白紙，再在白紙上壓一磁吸式激光筆，看到白紙上有一條明亮的光線，請學生用直尺與水彩筆記下光路。

(3) 利用光的反射定律演示儀(包括可轉折的光屏)來演示，觀察入射角與反射角的大小，記錄光路。

2.3.2 建立光線模型

建立光線模型的教學可分為兩類：

(1) 直接講解、畫圖和演示。

(2) 用一帶箭頭的長塑料桿插在泡沫上，用激光沿長塑料桿照射，塑料桿上呈現(xiàn)明亮的光束，再講解畫圖。

2.3.3 反思與感悟

觀察光的路徑是為了讓學生體驗光前進的路徑，基本上都是用“轉換法”來顯示光傳播的路徑。在黑板上或白紙上或光屏上直接顯示光路，目的是教給學生觀察、記錄光的路徑的方法，為后面探究光的反射定律時測量入射角、反射角做準備。教學中滲透光路記錄的方法相比于直接顯示光路給學生，在方法層面上，站位更高一些，關注科學方法教育。

教師需要引導學生關注物理模型與其所代表的實際物體之間的聯(lián)系和區(qū)別，理解建構模型的意義。在課上為了讓學生了解模型，我們可以利用生活中常見的模型與符號去引導學生形成遷移。[1]在兩類光線模型的建立中，教師通過講解或畫圖、通過插入塑料棒或塑料光線模型來建構光線模型，都沒有把以往學習過的相關模型與事物拿來做類比，讓學生形成遷移，體驗模型的建構過程。

2.4 探究光的反射定律的教學

2.4.1 教學分類

(1) 將平面鏡與激光筆吸在黑板上，打開激光筆，讓激光斜射到平面鏡上，請一學生用三角板與粉筆畫出光線。教師講解光線的名稱，再提問：如何確定兩光線的位置？學生回答：測量光線與平面鏡之間的夾角。請用光的反射模型，試一下，如何找出光線與平面鏡之間的夾角？學生回答：不好找，也無法測量。教師指出：線與面之間的夾角可轉換成線與“垂直于面的線”之間的夾角。教師在入射點處用粉筆作一條垂直反射面(平面鏡)的虛線，只要確定了光線與此虛線之間的夾角，就可確定了光線與鏡面之間的夾角，此虛線很重要，稱之為“法線”，我們可以用光線與法線之間的夾角來表征光線的位置。黑板是平面，我們不但能看出“兩光線”共面，而且“三線共面”“兩光線分居在法線兩側”。用量角器測量入射角、反射角的大小，讓學生發(fā)現(xiàn)“兩角相等”。教師提出問題：我們在黑板上做的實驗是這樣，是不是用其他器材做也是這樣呢？引導學生選擇器材，設計實驗，動手實驗，匯報實驗結論。

(2) 教師在泡沫塊上斜插一長塑料桿，放一塊小平面鏡，用激光沿塑料桿照射，并噴霧，讓學生觀察到入射與反射光線。用插桿代替兩條光線，講解要確定兩桿的位置，可以將兩桿在豎直方向投影到泡沫面上，測量桿線與投影線之間的夾角，但在實際測量中，這種方法較難。演示在光的入射點處，豎直插入一塑料桿，教師指出：光線與界面之間的夾角不易測量，這樣的兩根塑料桿之間的夾角易測量，然后就能算出桿與它在泡沫塊表面投影線之間的夾角。講解入射光線與反射光線、界面的概念，作一條過入射點垂直于界面的虛線，此為“法線”。強調只要測出入射線或反射光線與“法線”的夾角，就可算出它們與界面之間的夾角，從而確定光線的位置。請學生在泡沫塊上用三根長塑料圓桿模擬入射光線、法線、反射光線，來猜想“三線”的空間位置、“兩線”與法線的位置分布、“兩角”的大小關系。學生提出猜想后，教師引導學生進行實驗，分析并得出結論。

(3) 在煙室內用紅色激光演示光的反射現(xiàn)象，在垂直于入射點處懸掛一激光筆，豎直向下發(fā)出一束綠色激光。旋轉光屏，可見兩條紅色光線繞著綠色激光旋轉，改變入射角大小，并旋轉光屏，再觀察兩條紅色光線繞著綠色光線轉，最后兩條紅色光線幾乎緊貼著綠色光線轉。教師給出入射光線、反射光線的名詞，并講解兩條光線的位置可以綠色光線作參照，以夾角來確定，把綠色激光線稱為“法線”，再給出入射角與反射角的概念。再次演示，觀察“兩光線”的平面位置，猜想“三線”的空間位置、“兩線”與法線的分布位置、“兩角”的大小關系。繼而指導學生進行實驗，得出結論。

2.4.2 教學反思與感悟

在教學中，教師應充分研究教材，根據(jù)學生的認知特點，將物理規(guī)律分解成學生通過實驗能獲得體驗的若干個部分，化解規(guī)律教學的難點。在第(1)類教學中，在黑板上畫出入射與反射光線，可將“三線”共面規(guī)律的探究進行分解，先研究“兩線”共面。第(2)類教學則運用光的反射模型，進行猜想，實際上也是先研究“兩線”是否共面。在第(3)類教學中，入射光線與反射光線始終在同一個平面，只不過是平面在旋轉，實際上也是暗示先研究“兩線”共面。以上三類教學都強調“法線”引入的意義，因為引入法線后，才能進一步研究“兩線分居”“三線共面”和“兩角相等”。這樣的設計，從最簡單的“二線”共面入手，充分利用學生的經(jīng)驗，激發(fā)了學生探究熱情，然后從簡單到復雜，引導學生從感知到猜想、驗證，層層深入，符合學生的認知規(guī)律。

在探究光的反射定律教學中，引入“法線”是教學重點也是難點。第(1)類教學相當于作輔助線來解決法線的引入，第(2)類教學實際上是運用光的反射模型，用體驗法來引入法線，第(3)類教學關注從立體空間概念的建立，使兩條光線在同一平面繞“法線”旋轉。旋轉煙室實驗可以直觀感受反射光線和入射光線在同一平面上，更重要的是能自然地引入法線。

在光的反射定律教學中，“三線共面”也是一個難點，第(1)類教學利用黑板平面進行直觀啟發(fā)，再用實驗驗證。第(2)類教學通過模型引導學生猜想，可能會出現(xiàn)兩種情況，仍然要用實驗來驗證，利用可轉折的光屏來實現(xiàn)。在第(3)類教學中，對演示器材的要求較高，直觀、形象，便于學生發(fā)現(xiàn)規(guī)律。在三線共面的實驗教學中，應讓學生上臺演示兩個光屏在同一平面時，可看到反射光線，向前或向后轉折反射部分的光屏，便看不到反射光線，說明反射光線不會在入射光線與法線構成的平面以外出現(xiàn)。

2.5 光的反射作圖的教學

光的反射作圖的教學可分為以下3類：

第(1)類：用激光筆在黑板上展示入射光線與平面鏡，請學生畫出入射光線與界面，拿起激光筆與平面鏡，要求學生利用量角器畫出反射光線。

第(2)類：要求學生用長塑料桿插入泡沫塑料塊中，以代表入射光線和法線，配合使用量角器，插入另一根長塑料桿來代表反射光線，總結得出結論：“兩角相等”“三線共面”。

第(3)類：用PPT展示入射光線或反射光線及相關夾角，請學生拿出學案或學習卡來作圖，將學生作圖結果展示在大屏幕上，師生點評，指出注意事項。

3 結語

光的反射教學是從現(xiàn)象中尋找規(guī)律的教學，不僅要注重物理概念的建構，還要注重科學思維的培養(yǎng)，同時要培養(yǎng)學生的實驗探究能力，滲透科學態(tài)度與社會責任。由于學生的抽象思維能力還不夠強，教學中要注重采用適當?shù)牟呗裕瑔l(fā)式教學與發(fā)現(xiàn)法教學相結合，讓學生發(fā)現(xiàn)“法線”，同時體會“法線”的重要性。其實，沒有“法線”，就沒有“三線共面”，也沒有“兩線分居”。另外，入射點和入射角相同的光線有無限條，從立體空間上發(fā)現(xiàn)“不變的線”，通過煙室內激光筆的旋轉，就可讓學生發(fā)現(xiàn)與相等的入射角或反射角對應的光線有無數(shù)條。在初中物理教學中，適當培養(yǎng)學生的空間觀念，可為高中物理學習打下基礎。