“光的直線傳播”高端備課

卞蘋蘋

摘 要：從有效教學(xué)角度出發(fā)，以學(xué)生的體驗學(xué)習(xí)與核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)，通過教學(xué)內(nèi)容的難點分析，設(shè)計切實可行的高效教學(xué)方案，并給出具有指導(dǎo)意義的建議和啟示.

關(guān)鍵詞：實驗探究；思維品質(zhì)；高端備課

“光的直線傳播”是初中物理“光學(xué)”部分的首節(jié)內(nèi)容，是幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，又是研究光的反射、折射現(xiàn)象的必備知識[1].學(xué)生在日常生活和小學(xué)科學(xué)課中已經(jīng)知道光沿直線傳播的結(jié)論，但認(rèn)識很淺顯，特別是對光沿直線傳播的條件——同種均勻介質(zhì)中，更是未曾聽聞.因此，對“光的直線傳播”的教學(xué)進(jìn)行深入研究是很有必要的[2].

一、教學(xué)內(nèi)容的難點分析

“光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”作為“光學(xué)”甚至初中物理的一條重要基本規(guī)律，應(yīng)是在實驗探究的基礎(chǔ)上得出.所以，教師如何通過實驗讓學(xué)生看到光在同種不均和均勻不同種介質(zhì)中不沿直線傳播，以及如何設(shè)計巧妙實驗引導(dǎo)學(xué)生體驗實驗中應(yīng)用的一些科學(xué)方法和探究樂趣，需要大量的搜集、制作等準(zhǔn)備工作.

課本上“光線”一詞的出現(xiàn)顯得很簡單，只是為了表示光的傳播情況而引入的.其實，“光線”是一種模型，這個模型的建立體現(xiàn)學(xué)生的思維過程，以及把思維模型具體化、形象化的能力.教師應(yīng)按照一定的教學(xué)規(guī)律和方法，有目的、有計劃、循序漸進(jìn)地讓學(xué)生打開思維、發(fā)散思維，引導(dǎo)學(xué)生向著理想化的思維方向進(jìn)行，方能建立科學(xué)的物理模型.

學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)較重，他們多數(shù)不具備善于觀察生活現(xiàn)象、聯(lián)系生活實際的習(xí)慣，所以，在課堂上讓學(xué)生列舉光沿直線傳播的應(yīng)用實例是比較困難的.特別是小孔成像，若按照課本上（人教版八年級物理上冊第70頁）的做法在白天進(jìn)行實驗很難觀察到現(xiàn)象，更無法找出規(guī)律，以致于教師在講授小孔成像時總覺得力不從心.

二、目標(biāo)主題的具體設(shè)計

探究“光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”，光線模型的建立，光沿直線傳播的應(yīng)用，這三個主題是本節(jié)的重、難點.根據(jù)以上的難點分析，為了更好的突出重點、突破難點，體現(xiàn)學(xué)生的參與和體驗，提高學(xué)習(xí)效果，把目標(biāo)主題具體設(shè)計如下：

1.實驗探究“光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”

學(xué)生對光沿直線傳播的認(rèn)識多數(shù)是從夜間的激光束、在霧天行駛的汽車的前頭燈光、或早晨透過樹林的陽光中感受到的，而且都是在空氣中.在水中、玻璃等不同介質(zhì)中、不均勻介質(zhì)中的傳播情況未曾體驗過，或是不知曉.鑒于此，我們可以利用以下器材：透明空飲料瓶、250mL的燒杯（內(nèi)有大半杯清水）、50mL的小燒杯（內(nèi)有少許牛奶）、激光筆、火機(jī)、噴霧瓶、一根香（如圖1所示），指導(dǎo)學(xué)生自主實驗，體驗光在均勻的空氣中、水中沿直線傳播.學(xué)生通過組間交流、組內(nèi)合作、親自操作、成果展示，會對實驗現(xiàn)象以及過程中應(yīng)用的科學(xué)方法留下難忘的印象，同時對科學(xué)探究過程有了深刻的體驗，進(jìn)而會產(chǎn)生較強(qiáng)的成就感.對于光在均勻玻璃中沿直線傳播，教師用玻璃磚（后面用白紙粘貼），采用帶擴(kuò)束器的強(qiáng)激光筆演示效果較好.

光在任何情況下都沿直線傳播嗎？教師把玻璃磚磁吸在黑板面上，用帶擴(kuò)束器的強(qiáng)激光筆斜射入玻璃磚，學(xué)生會看到明顯發(fā)生了偏折.接著，教師用事先配制好的不均勻（糖、水體積比為3∶2的濃糖水）的液體，讓強(qiáng)激光斜向上入射，會看到如圖2所示的光明顯彎曲現(xiàn)象.學(xué)生立即會在頭腦中產(chǎn)生疑問，并馬上和已有的“直線傳播”發(fā)生思維碰撞、加工、重組，進(jìn)而建立正確的規(guī)律——光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播.

2.形思型建立光線

思維的引導(dǎo)和發(fā)散要有現(xiàn)象或?qū)嶒灮A(chǔ)，為學(xué)生的對比、思考提供具體的東西，即有“形”.學(xué)生頭腦中才會有相應(yīng)的形象思維框架，進(jìn)而能用自己的方式把這個框架表達(dá)出來，模型也就順利地建立起來.“光線”的建立不妨這樣設(shè)計：

①請同學(xué)們畫出正在發(fā)光的太陽.

②教師打開一帶擴(kuò)束器的激光筆，磁吸在黑板面上，請學(xué)生畫出它的光路.

③教師用兩支發(fā)不同顏色的帶擴(kuò)束器的激光筆相向平行照射，請學(xué)生分別畫出它們的光路.

④這兩束光有區(qū)別嗎？什么區(qū)別？你畫的圖形上體現(xiàn)出來了嗎？如何優(yōu)化？

⑤你們畫的這些帶箭頭的直線能表現(xiàn)出光的哪些特征？能表現(xiàn)出色彩和強(qiáng)度嗎？

3.光沿直線傳播的應(yīng)用

我們可以用同時發(fā)出四條平行光的帶擴(kuò)束器的激光筆磁吸在黑板面上，然后用一玩偶擋住其中的兩到三條.學(xué)生很容易看到影子，并理解影子的形成是因光沿直線傳播.教師緊接著就可以設(shè)計讓學(xué)生把三顆工字釘以一定的距離插排在泡沫板上的一條直線上，不允許用刻度尺.學(xué)生從中就會明白站隊、射擊、日食（月食）形成的問題.

“小孔成像”在課本上出現(xiàn)的很突然，學(xué)生不理解為什么要研究小孔成像，不知道它與影子有什么區(qū)別.教師可以這樣引入：影子的形成是光沿直線傳播的暗現(xiàn)象，還有一種明現(xiàn)象也與光的直線傳播有關(guān)，即“小孔成像”，并介紹在大約2400多年前墨子發(fā)現(xiàn)小孔成像的生活經(jīng)歷.鑒于課本上對小孔成像實驗設(shè)計的弊端，我們可以采用發(fā)紅光的二極管排成的“1”字作為光源，在一長方體盒子的底部同一水平線上打三個不同形狀的孔（方形、圓形、三角形），用投影儀把實驗過程展示在大屏幕上，讓學(xué)生觀察、總結(jié)：像的形狀、大小及影響因素等.

三、教學(xué)實施的后續(xù)啟示

通過對“光的直線傳播”的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的分析與探討，以及具體問題的針對性高端設(shè)計，我們不難得出以下啟示：

1.實驗探究要深入

《課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：實驗探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，又是重要的教學(xué)方法之一[3].探究有多種形式：可以在教師的引導(dǎo)下自主探究，也可以師生共同探究.無論那種形式的探究都不能只停留在表面，一定要全面、深入.以上的光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的實驗就屬于深入探究，不僅使學(xué)生對這條物理規(guī)律有了較全面、深刻的認(rèn)識和理解，更重要的是學(xué)生的科學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度等核心素養(yǎng)得以發(fā)展和提升.

2.思維品質(zhì)要落實

教學(xué)中不僅要傳授學(xué)科系統(tǒng)知識，還要落實該學(xué)科思維品質(zhì)的養(yǎng)成及學(xué)科思想的形成[4].法國學(xué)者阿雷指出“科學(xué)的基本活動就是探索和制定模型.”“光線”模型是在觀察、實驗和已有知識的基礎(chǔ)上建立的，充分利用抽象思維和比較思維，把對光沿直線傳播的感性認(rèn)識上升到理性高度.教師應(yīng)以此為契機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的想象力、直覺思維能力，把思維品質(zhì)的培養(yǎng)落到實處.

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心教師教學(xué)用書（物理八年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012，122.

[2]邢紅軍，劉銳，陳清梅“大氣壓強(qiáng)”高端備課[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2014（11）：38-40.

[3]夏廣平追求“令人滿意”的探究過程[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2016（12）：13-14.

[4]張元雙追求課堂育人功能最大化[J].課程·教材·教法，2016（12）：41-45.endprint