《探究光的折射規(guī)律》教學(xué)實(shí)錄與評(píng)析

唐凌崢 馬利芳

《探究光的折射規(guī)律》是粵教滬科版物理八年級(jí)上冊(cè)第三章內(nèi)容，涉及光的折射現(xiàn)象、光的折射規(guī)律、運(yùn)用光的折射規(guī)律解釋生活和自然界中的折射現(xiàn)象。其中，光的折射規(guī)律是幾何光學(xué)的基本規(guī)律，是解釋生活中折射現(xiàn)象的主要依據(jù)，也是光學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。初中生生活經(jīng)驗(yàn)不足、教材留有空白、實(shí)驗(yàn)器材有局限性，這些會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過程變得抽象、晦澀。生活中的折射現(xiàn)象涉及光的折射規(guī)律，與人的視覺習(xí)慣相關(guān)，學(xué)生在理解時(shí)也會(huì)感到比較困難?；诖?，我們將本節(jié)課的課堂實(shí)錄與評(píng)析呈現(xiàn)出來，希望與同行交流研討。

一、觀察現(xiàn)象

師：物理源自生活。最近，老師在網(wǎng)上看了一段視頻，想和同學(xué)們分享。（播放視頻，如圖1）看完視頻，你發(fā)現(xiàn)了什么？

生1：左邊的杯子，水中的玻璃棒不見了。

師：玻璃棒真的不見了嗎？

生2：玻璃棒還在，只是我們看不見。

師：為什么我們看不見它呢？

生思考。

師：現(xiàn)在我們一起來模擬演示視頻中的實(shí)驗(yàn)。（模擬演示實(shí)驗(yàn)“硬幣不見了”，如圖2）你觀察到了什么？

生：當(dāng)水加到一定高度時(shí)，硬幣不見了。

師：你認(rèn)為硬幣還在嗎？

生：在。

師：硬幣和玻璃棒真的具有魔力嗎？

生搖頭，有的懷疑是杯中的液體導(dǎo)致它們不見了。

【評(píng)析】執(zhí)教者播放視頻“玻璃棒不見了”，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。在學(xué)生的認(rèn)知中，放入透明液體中的玻璃棒應(yīng)該是可見的，但視頻中的玻璃棒在放入透明液體后有一部分不見了。學(xué)生看到的結(jié)果與生活經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生了認(rèn)知沖突，從而激發(fā)了學(xué)生的探索欲。接著，執(zhí)教者模擬實(shí)驗(yàn)“硬幣不見了”，將生活現(xiàn)象抽象為物理模型，很好地將物理與生活聯(lián)系起來，降低了學(xué)習(xí)難度。

二、體驗(yàn)過程

師：（做鉛筆變彎的實(shí)驗(yàn)）鉛筆真的變彎了嗎？

生：沒有。

師：是什么原因?qū)е鲁霈F(xiàn)這種現(xiàn)象？請(qǐng)說出你的猜想。

生1：是水在作怪。

有的學(xué)生點(diǎn)頭表示認(rèn)同生1的說法。

師：是這樣嗎？我們嘗試將一束光射入水中，看看會(huì)發(fā)生什么？（實(shí)驗(yàn)演示，步驟1：讓一束激光在空氣中沿直線傳播;步驟2：將激光筆下移，光從空氣斜射入水中，如圖4。）

生：光在水面處發(fā)生了偏折。

師：光從空氣射入水中會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

生：偏折。

師：為什么沿直線傳播的光此時(shí)會(huì)變彎折呢？你們還記得光沿直線傳播的條件是什么嗎？

生：條件是同種均勻介質(zhì)。

師：我們看到的這個(gè)現(xiàn)象是因?yàn)橥N均勻介質(zhì)嗎？

生：不是。

師：光不再沿直線傳播，而是在界面處發(fā)生了偏折。為了描述自然界中的這種現(xiàn)象，物理學(xué)專門引入了一個(gè)概念——光的折射（板書課題：光的折射）。光由一種介質(zhì)進(jìn)入到另一種介質(zhì)時(shí)傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，我們稱為光的折射。

三、介紹概念

師：請(qǐng)同學(xué)們將剛才看到的光路畫在學(xué)案上。（PPT展示學(xué)生畫的光路圖，如圖5）在這幅光路圖中，哪一條線是入射光線？

生：AO。

師：哪一條線是折射光線？

生：OB。

師：同學(xué)們注意，光線有傳播方向，必須在直線上標(biāo)注箭頭表示傳播方向。剩下的一條直線是什么？

生：界面。

師：很好，下面我們?cè)谒嫷墓饴穲D中標(biāo)注出界面、入射點(diǎn)、法線、入射光線、折射光線、入射角、折射角。

生根據(jù)老師的要求進(jìn)行標(biāo)注。

師：光從空氣射入水中時(shí)，偏折總是一樣的嗎？如若不一樣，如何描述光的偏折情況？

生：用偏向（靠近）法線（折射角<入射角）或偏離（遠(yuǎn)離）法線（折射角>入射角）來描述光的偏折。

【評(píng)析】執(zhí)教者演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生“看見”光的折射現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展過程，豐富了學(xué)生的認(rèn)知表象，為學(xué)生的想象和邏輯推理提供了“抓手”。學(xué)生對(duì)“光在空氣與水中的傳播路徑”的經(jīng)驗(yàn)表象比較欠缺，如果用語言描述給學(xué)生聽，學(xué)生的想象和推理歸納就缺乏著力點(diǎn)。因此，執(zhí)教者緊扣學(xué)情，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了開放的、真實(shí)的物理現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展過程，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察和感知光的折射，有利于學(xué)生建構(gòu)概念，發(fā)展邏輯推理能力。

四、探究規(guī)律

師：光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生偏折。當(dāng)光從空氣斜射入玻璃時(shí)，折射光線是偏向法線還是偏離法線？

生沉默、思考。

師：我們用白紙、鏡面、激光筆、玻璃磚做個(gè)實(shí)驗(yàn)（如圖6），找一找折射光的傳播方向。

生觀察光的折射實(shí)驗(yàn)，按照上述方法記錄光路。

師：在實(shí)驗(yàn)中，你記錄了什么？

生：折射光線、入射光線，標(biāo)注了法線、入射角、折射角。

師：在光線不穩(wěn)定的情況下，如何方便準(zhǔn)確地記錄入射光線和折射光線以測(cè)量角度呢？

生：將光路畫在白紙上。

師：很好！我們可以在白紙上用不同顏色的筆記錄下每一次實(shí)驗(yàn)光的傳播路徑。下面，請(qǐng)根據(jù)你描畫的光路分析，當(dāng)光從空氣斜射入玻璃時(shí)，折射光線是偏向法線還是偏離法線？

生：偏向法線。

師：請(qǐng)你測(cè)量入射角、折射角，比較兩個(gè)角的大小，將結(jié)果寫在學(xué)案上。

生測(cè)量、記錄，將結(jié)果寫在學(xué)案1和學(xué)案2上（如圖7）。

[學(xué)案1

光從空氣射入玻璃，折射光線? ?法線，入射角是? ?，折射角是? ?。從玻璃射入空氣，折射光線? ?法線，入射角是? ?，折射角是? ?。

學(xué)案2

當(dāng)光從空氣斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，折射光線

師：根據(jù)測(cè)量結(jié)果，我們可以比較折射角與入射角的大小。同學(xué)們想一想，折射光線與入射光線是否在同一平面內(nèi)？

生：應(yīng)該在。

師播放動(dòng)畫視頻，演示三線共面的實(shí)驗(yàn)。

生觀看視頻、思考問題。

師：光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一定會(huì)發(fā)生改變嗎？

生：一定吧。

師演示光垂直入射的情景，強(qiáng)調(diào)光的折射條件。

生傾聽、記錄、思考。

師：我們知道，人站在岸上能看見水里的魚，那么，水里的魚能否看見岸上的人呢？

生：應(yīng)該可以。

師演示光路可逆實(shí)驗(yàn)。

生觀察、思考、聯(lián)想。

師引導(dǎo)學(xué)生歸納光的折射規(guī)律。

【評(píng)析】該環(huán)節(jié)教學(xué)特點(diǎn)是具體“可見”，表現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一，學(xué)生理解學(xué)習(xí)難點(diǎn)的過程和思維過程具體“可見”。學(xué)習(xí)難點(diǎn)是看見光路路徑并記錄下來，執(zhí)教者通過小組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生經(jīng)歷光從空氣斜射入玻璃的實(shí)驗(yàn)過程，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的光路路徑，標(biāo)注入射光線、法線和折射光線，測(cè)量入射角、折射角，使學(xué)生對(duì)光的折射規(guī)律的理解、思維推理等過程具體“可見”。第二，執(zhí)教者在解構(gòu)與重構(gòu)教材內(nèi)容方面具體“可見”。教材中呈現(xiàn)的光的折射探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)留有“空白”，為執(zhí)教者設(shè)計(jì)教學(xué)預(yù)留了空間。

五、實(shí)踐運(yùn)用

1.水中的鉛筆變彎折

師：請(qǐng)你運(yùn)用光的折射規(guī)律解釋鉛筆看起來折斷了的原因。

2.硬幣不見了

師：請(qǐng)你用光的折射規(guī)律解釋硬幣為什么不見了。

3.玻璃棒不見了

師：請(qǐng)你說一說本節(jié)課實(shí)驗(yàn)中玻璃棒不見了的原因。以上3個(gè)問題同學(xué)們可以進(jìn)行討論交流，然后將答案分別寫出來。這節(jié)課就上到這里，下課！

【總評(píng)】

在物理新授課中，一般的教學(xué)過程是先引入物理現(xiàn)象，讓學(xué)生觀察物理現(xiàn)象及其發(fā)生過程，從中抽象出概念并描述相關(guān)概念及其性質(zhì)，最后讓學(xué)生用發(fā)現(xiàn)的規(guī)律解釋物理現(xiàn)象。

在這節(jié)課中，執(zhí)教者的教學(xué)設(shè)計(jì)特點(diǎn)是演示知識(shí)的形成過程，化抽象為具體。首先，物理現(xiàn)象和物理實(shí)驗(yàn)過程具體，概念抽象簡(jiǎn)單、清晰，教學(xué)設(shè)計(jì)符合學(xué)生的心理特點(diǎn);其次，教學(xué)環(huán)節(jié)過渡自然，環(huán)環(huán)相扣，體驗(yàn)式經(jīng)歷的教學(xué)設(shè)計(jì)縝密、簡(jiǎn)潔，學(xué)生能夠主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中。但是，在運(yùn)用光的折射規(guī)律解釋生活現(xiàn)象這個(gè)環(huán)節(jié)，執(zhí)教者的教學(xué)設(shè)計(jì)縮略、跳躍，缺少思維的引領(lǐng)，略顯粗糙。生活中的折射現(xiàn)象，如水底變淺、筷子變彎等，其光路都是由水中到空氣的過程，與學(xué)生的前經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生認(rèn)知沖突。這樣，實(shí)際現(xiàn)象與學(xué)生的前經(jīng)驗(yàn)和剛順應(yīng)內(nèi)化的認(rèn)知不一致，導(dǎo)致學(xué)生自動(dòng)運(yùn)用前經(jīng)驗(yàn)來解釋物理現(xiàn)象，對(duì)學(xué)習(xí)的新知識(shí)就會(huì)感到模糊，這一點(diǎn)在教學(xué)中要注意改進(jìn)。

（本課例在全國“學(xué)科德育精品課”展示活動(dòng)中被評(píng)為部級(jí)精品課）

（責(zé)編 歐孔群）