苏科版“光的折射”教学设计的实践与感悟

陈刚

摘 要：“光的折射”是初中光学的核心内容，笔者创设了多种情境，通过学生活动、教师演示、问题驱动和大屏展示等方式建构概念。课前教师的精心设计、自制教具的创新，为课堂中学生的情境体验、类比学习提供了广阔的思维发展空间，师生间的和谐共处、互动交流，促进了学生的“情感、态度与价值观”的同步发展。

关键词：光的折射；教学设计；情境

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）5-0032-4

“光的折射”是苏科版义务教育教科书《物理》八年级（上册）中较为抽象的一节内容，是初中光学核心现象之一，是在光的直线传播、反射内容的基础上系统地认识光的传播情况，也是透镜等后续内容的知识储备。教学中笔者通过创设多种情境，试图让学生在体验的基础上感受、经历、探究和光的折射有关的现象、规律，通过学生活动、教师演示、问题驱动和大屏展示等来引导学生建构概念，让学生在一次次的体验活动中，产生认知冲突，从而认识、理解、掌握、应用光的折射特点，使“学生在亲身经历中学习”贯穿于整个课堂。

1 教学设计的实践

1.1 引入新课

学生活动：观察硬币的深浅。实验桌上有两个装有一元硬币的纸杯，其中左边的纸杯中倒入大半杯的水，让学生观察两枚硬币的深浅。

教师演示：事先将一条玩具塑料鱼放入装有水的鱼缸中的适当位置，用实物投影仪从鱼缸的某一角度，在大屏上投影出鱼缸中的景象，并提问鱼缸中有几条鱼？当学生回答有两条后，抬起鱼缸给学生看，只有一条。

1.2 新课学习

学生活动：将激光（激光笔已经用铁架台固定）沿水槽的左边斜射入水槽的右下角，形成一个光斑，向水槽中缓慢倒入水，观察光斑的变化。

问题驱动：（1）画出加水前的光路；（2）猜想加水后的光路；（3）如何显示光路？

学生活动：显示空气和水中的光路。转动激光笔，观察光路的传播情况。

大屏展示：PPT展示光的折射光路。

问题驱动：类比光的反射命名跟光的折射有关的物理名词。

大屏展示：PPT展示跟光的折射有关的物理名词。

教师演示：如图1所示，将一强激光斜射入水中（事先在水面上点上蚊香制造好烟雾），观察折射光和发射光，根据入射点的位置放置好法线。

问题驱动：（1）找出入射光线、反射光线、折射光线、入射角、反射角。（2）从光的传播路径角度分析光的折射和反射有什么相同或相似之处，又有什么不同之处？

问题驱动：（1）光的反射定律内容。（2）根据观察到的折射现象，结合光的反射定律，猜想光折射时可能有哪些特点？

大屏展示：PPT呈现光的反射定律。

大屏展示：结合学生猜想，PPT呈现光的折射特点的猜想。

学生活动：利用光的折射演示器，根据“试一试”的内容分小组进行实验探究。

学案设计：试一试，利用光的折射演示器探究光的折射特点。

（1）探究三线的位置关系，你的操作是

，观察到的现象是 。

（2）多次改变入射角，并将数据记录在下面的表格中（表1）。

问题驱动：交流、分析光的折射的特点。

教师演示：如图2所示，利用大水槽演示不同入射角时的折射角。

大屏展示：PPT呈现光在空气与水间折射的特点。

教师演示：如图3，将一束激光斜射向玻璃砖，分析光由空气斜射入玻璃和由玻璃斜射入空气的折射角和入射角关系。

■

大屏展示：PPT呈现光在空气与水（或玻璃）间折射的特点。

学生活动：提供两套捕鱼神器（瞄准器、水槽、水槽内各有一橡皮泥代替的小鱼），请两位同学参与，一位用激光笔照鱼，一位用鱼叉（直棒）叉鱼。

大屏展示：实物投影上述操作过程，利用冻结功能定格最后的瞬间。

问题驱动：为什么会出现图4的两种不同情况？

学生活动：如图5，根据入射光线作出大致的折射光线。

问题驱动：将折射光线反向延长，你会有什么收获？

大屏展示：如图6，PPT呈现硬币变浅、铅笔向上偏折的现象。

学生活动：将一支铅笔斜插入水中，观察铅笔的偏折情况。

大屏展示：PPT依次展示图7中的图片和诗句“潭清疑水浅”。

1.3 课堂小结

大屏展示：利用概念图软件，构建知识框架，根据需要逐步呈现课堂内容。

1.4 布置作业

（1）完成《物理补充习题》（八年级上册）P54～55的1～6题。

（2）通过请教老师、家长、朋友或者网络，了解在只有一条鱼的鱼缸里，为什么却能够看到两条鱼？（选做）

2 教学设计的感悟

本节课分为：初识光的折射现象、探究光的折射特点和光折射的应用3个环节，笔者巧妙利用光的折射结合光的反射定律猜想光的折射特点，将第一环节、第二环节有机衔接，利用捕鱼游戏从第二环节无缝对接到第三环节，教学设计紧凑，内容环环相扣，过渡自然。

2.1 立足预设，巧于生成

成功的课堂预设，一石激起千层浪。教师是课堂的策划者，“生成，只青睐有准备的课堂”，只有精彩预设，才能和谐生成。动态生成性的物理课堂教学并不是推崇没有预设的教学，恰恰相反，教师要对可能的“生成”层面作出精心预设，立足“预设”方能巧于“生成”。在实验中通过表格的设计将定性的大小转化为定量的具体度数，便于比较每次实验中的折射角与入射角的关系，且通过3组实验中的数据分析出入射角发生动态变化时折射角的变化情况。在演示光通过玻璃砖时的折射情况时，将玻璃砖斜放在有许多相互平行线的作业纸上（图3），让入射光线沿其中的一条直线射向玻璃砖，提示学生最终的出射光线和入射光线平行，在利用PPT分析铅笔向上偏折时，在“原硬币变浅”动画的基础上将铅笔下端斜插至硬币位置，从而便于学生猜想到铅笔下端跟硬币一样的上移，而水面之上不变，从而有依据地得出向上偏折的结论。光路的可逆性是相对独立的知识点，笔者在3个环节中加以预设：（1）可利用学生活动中的实验数据；（2）图3中玻璃砖的入射光线与出射光线平行；（3）学生活动中用激光笔照射鱼。所有的现象都预设着光路的可逆性，学生何时“生成”，就何时解决。机会总垂青于有准备的人，敏锐捕捉课堂中的生成性资源，并加以合理地利用，有机地放大，适当地提升，努力建构动态生成的物理课堂教学。

2.2 情境体验，建构概念

柯林·比尔德和约翰·威尔逊在其著作中论述道：“我们发现，脱离体验谈论学习没有任何意义。体验不能被忽略，它是所有学习的核心思考点。”本节教学设计建立在学生的6个体验活动的基础上：学生在学生活动的惊奇体验中引入新课；在学生活动中初步体验光的折射现象；在学生活动中体验光在空气与水间折射的特点；在学生活动中体验光路的可逆，认识到人眼并不可靠，为“看水中的物体变浅”埋下伏笔；在学生活动中让学生体验理论在物理学习中的重要地位，有力地说明我们观察到的一些物理现象建立在一定物理规律的基础上；学生活动让学生体验了光的折射在日常生活中的应用，进一步验证理论的准确。整节课让学生个体通过反复观察、感受、实践，通过问题驱动对认知、情感、行为和认识的内省体察，心灵感悟，最终掌握光的折射知识及其应用，培养实验操作技能，分析思维能力，养成合作的行为习惯。使学生充分感受蕴藏于教学活动中的欢乐和愉悦，从而达到促进学生自主发展的目的。正如常咏梅所说：“只有‘设之以境、动之以情，才能‘导之以行；只有体验，才能加深对知识的认知和建构，才能形成真正的方法和技能。”

2.3 自制教具，重视实验

麦克斯韦说过“实验的教育价值与仪器的复杂性成反比”。笔者充分发挥自制教具（图1、图2）的强大功能，大水槽、强激光，直观宏大，夺人眼球，利用重垂线作为法线，标准、巧妙，该自制教具主要解决3个重要问题：（1）进一步认识与光的折射有关的物理名词；（2）辨析光的折射和反射的异同，认识折射的本质；（3）用两种不同色的激光，强烈对比入射角变大时，折射角的变化。图4的捕鱼神器，设计巧妙，操作简便，效果显著，隐含了光折射时的光路可逆和光由水中斜射入空气中折射光线偏离法线，物体变浅的现象。在轻松愉快的氛围中一扫课堂的沉闷和紧张，自然地过渡到利用光的折射特点解决日常生活现象这一环节。自制教具绝不是简单的仪器仿制，利用日常生活中的物品制作实验教具，通过自身体会，固有的好奇心与求知欲的引导和激发，进一步产生对日常生活的事物进行自主探究的欲望，摆脱了传统的思维定势，体现出个性独立与创造性。

2.4 渗透方法，类比学习

我们知道，在物理教学中，物理思想是灵魂，知识是载体，方法是手段，培养能力、提高素质是最终的目标。若不注重思想的渗透和养成，就无从进行科学探究。本节课在多个环节通过类比进行知识学习，问题解决。（1）在认识光的折射的几个物理名词时，用光的反射来类比命名；（2）利用类比光的反射规律对光的折射特点进行猜想；（3）在揭示斜插入水中的筷子看起来向上偏折时，用硬币变浅的图片动画类比迁移。通过类比的情境创设，解除了学生的畏惧心理。从课堂上的表现来看，学生在本节课上，无论是小组讨论，还是交流发言都能积极参与，课堂基本上在学生自主学习的状态下进行，实现了笔者“把课堂还给学生”的愿望；从教学理论层面来说，类比就是为学生创设了“最近发展区”。正如赵佳音、彭朝阳所说，“掌握科学方法或科学思想比知识的学习更为重要”。科学方法不仅是获取物理知识的途径和手段，还是理解物理知识的纲领和脉络。因此，科学方法教育应贯穿于物理教与学的始终。

2.5 多种媒体，综合呈现

义务教育物理课标要求：“鼓励在物理教学中合理运用信息技术。”在多媒体教学环境下，常用的主要是感觉媒体。本节课使用实验投影、PPT等多种媒体。利用PPT逐步呈现知识概念和动画；利用思维导图小结本节知识，利用实验投影将学生活动的作图呈现在大屏上，让全班同学一起分析，对正确的予以肯定、表扬，对错误的分析其产生原因，加以改正。通过实验投影可将演示实验现象加以放大，便于全班学生观察。在学生活动中及时利用实验投影中的冻结功能，将捕鱼的瞬间镜头定格在大屏上，实现“视角暂留”，便于分析和思考。在建构主义的理论指导下，建立在多媒体技术平台之上的教学模式具有教育信息的多样化、教学过程的交互化、教学形式的生动化、个性教学的可行化的特点，且能够摆脱时间、空间的限制。

2.6 关注情感，全面发展

苏联教育家苏霍姆林斯基说：“学校里的学习不是毫无热情地把知识从一个头脑装进另一个头脑里，而是师生之间每时每刻都在进行心灵的接触。” 诗句“潭清疑水浅” 将科学知识与人文知识融为一体，培养人文气息，使抽象的物理焕发生机，给人带来艺术享受，增强学生学好物理的原动力。在加拿大的高中物理课程中仍然要求“教师应对学生在教学活动中的健康和安全负责，也应使学生树立起保护自己和他人的责任心”。本节课一旦使用激光笔，要通过大屏和语言提示“勿入人眼”；在明白看到的池水变浅后，立刻呈现图7乙，警示学生要远离陌生水域，真爱生命，从我做起。我们知道只有满足学生的较低层次的“安全需要”，才能促进学生更高层次的需要。正如闫守轩所说，“教学的展开需要适当的生命意识或精神作为基础和保障”。

3 教学设计的不足

由于激光器发出的激光较粗，测量出的入射角和折射角不太准确，很难利用表格中的数据得出光路的可逆性。初二的学生对利用数据分析，得出结论的意识还不强，不易分析出折射角动态的变化关系。

在利用光的折射特点从理论上证明“变浅”时，直接让学生画图，跨步较大，有一定的难度，主要原因有二：（1）刚学折射，学生比较熟悉的是光由空气中斜射入水中的作图，而该题是由水中斜射入空气中。（2）由于同一物点发出的两条入射光线的入射角大小不等，所以学生不仅要画出折射角大于入射角，还要保证入射角变大时折射角也增大，因而给学生作图带来困难。

参考文献：

[1]柯林·比尔德，约翰·威尔逊.体验式学习的力量[M].广州：中山大学出版社，2003.

[2]罗明东，等.教育技术学基础—— 现代教学理论与信息技术整合的探索[M].北京：科学出版社，2007.

[3]常咏梅.基于体验教学理论的教学活动设计研究[J].电化教育研究，2012（3）：88—95.