利用簡易器材回歸探究本原

沈希克

摘 要：科學(xué)的思維能力與探究能力是物理學(xué)科的兩大核心素養(yǎng)。新課標(biāo)提倡采用探究式的教學(xué)方法，讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。本教學(xué)設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生利用隨手可得的簡易器材，自主探究出光的反射規(guī)律，使物理課堂回歸至探究的本原，詮釋新課標(biāo)理念。

關(guān)鍵詞：簡易器材；自主探究；光的反射；合作交流

科學(xué)的思維能力與探究能力是物理學(xué)科的兩大核心素養(yǎng)。其中，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，讓他們領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，這是新課標(biāo)所極力倡導(dǎo)的?！肮獾姆瓷洹币徽n的教學(xué)，筆者為每一實(shí)驗(yàn)小組（2名學(xué)生）準(zhǔn)備了一塊4cm乘2cm的小平面鏡（到鏡藝玻璃店裁制，每塊成本約1元），再要求學(xué)生們自己準(zhǔn)備：白色硬紙板、刻度尺、量角器、水彩筆、激光筆（玩具市場均可買到，每支成本約2元）。利用這些隨手可得的簡易器材，讓學(xué)生們自主探究出光的反射規(guī)律，使課堂回歸至探究的本原，完美地詮釋了新課標(biāo)理念。以下通過本課的幾個(gè)片段加以說明。

1 教學(xué)片斷

片斷一：創(chuàng)設(shè)情境，引入課題

Powerpoint出示一段文字資料：據(jù)報(bào)載，2015年6月7日，出西省太原市發(fā)生了一起交通事故。一輛公共汽車突然撞到了路邊的候車停，撞倒了幾位正在候車的乘客。事發(fā)后，經(jīng)交通管理部門鑒定，當(dāng)時(shí)車況良好，行駛正常，司機(jī)也沒有違章，誰是罪魁禍?zhǔn)啄兀繐?jù)司機(jī)后來回憶，當(dāng)時(shí)有一束強(qiáng)光突然照射到他的眼睛而使他感到一陣眩暈，致使看不清前面物體而使車偏離了路面。哪里來的強(qiáng)光呢？原來，對面的路邊有一座玻璃幕墻高樓，太陽光照到了玻璃幕墻上發(fā)生了反射，反射光線射到了司機(jī)的眼睛，悲劇便由此發(fā)生了。

師：射到玻璃幕墻上的光線為什么會(huì)剛好反射到司機(jī)的眼睛？反射時(shí)光線遵循著何種路徑，這就是今天我們要探究的問題。

[點(diǎn)評：進(jìn)行探究時(shí)，通過創(chuàng)設(shè)一定的探究情境，設(shè)計(jì)認(rèn)知沖突，激發(fā)起學(xué)生的探究欲望。同時(shí)以書報(bào)中得到的資料作為背景，擬出具有導(dǎo)向性的問題，有利于引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注新聞，關(guān)注最新科技發(fā)展，通過各種途徑提高自身的科學(xué)素養(yǎng)。]

片斷二：點(diǎn)撥引領(lǐng)，自主探究

（1）以兩位同學(xué)為一組，發(fā)給他們相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材。

提示：小平面鏡平放在桌面上，讓硬紙板豎放在平面鏡上，激光筆貼著紙板發(fā)出光線射向平面鏡。（如圖1所示）

師：硬紙板起什么作用？

生：光屏，顯示光線。

要求：兩位同學(xué)密切配合，微調(diào)硬紙板及激光筆的位置，使硬紙板上出現(xiàn)兩條光線：一條是射向平面鏡的光線，即入射光線；另一條是經(jīng)平面鏡反射的光線，即反射光線。

（2）師：通過剛才的實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們能否很快看出反射光線與入射光線的位置關(guān)系？

生：……（困或不解）

師：既然不能很快地看出來，那只能慢慢來研究了。

生：老師，讓我們控制著激光筆和硬紙板的位置不動(dòng)慢慢來研究，我們的手肯定都麻了?。▽W(xué)生大笑）

師：是啊，有沒有什么好辦法呢？

生1：把這兩條光線先畫在紙板上，就可以慢慢來研究了。

師：是啊，剛才我怎么沒想到呢！該如何畫呢？

生2：用刻度尺描著光線的位置畫下來。

師：這樣操作起來有點(diǎn)麻煩，有沒有更簡便的的方法？幾何上如何確定一條直線？

生3：兩點(diǎn)確定一條直線！只要在光線所經(jīng)過的位置上輕輕描出任意兩個(gè)點(diǎn)，就可畫出這兩條光線了！

[點(diǎn)評：教師設(shè)計(jì)啟發(fā)過程，要注意考慮學(xué)生實(shí)際的思維最可能是怎樣的，將學(xué)生的思維引領(lǐng)至其最近發(fā)展區(qū)，這也是教師高超教學(xué)藝術(shù)的表現(xiàn)。]

片斷三：交流合作，深刻反思

（1）要求各組同學(xué)根據(jù)“兩點(diǎn)法”在硬紙板上畫出入射光線和反射光線，并作出平面鏡的位置，指導(dǎo)學(xué)生作出法線，介紹反射角和入射角，要求各組同學(xué)用量角器測量出反射角與入射角度數(shù)。

提問：①反射光線與入射光線是分居在法線的兩側(cè)還是同一側(cè)？

②反射角與入射角的大小有何關(guān)系？

各組交流測量結(jié)果，大部分同學(xué)均得到反射角與入射角大小相等的結(jié)論，個(gè)別小組得出反射角與入射角并不完全相等的結(jié)論。

師：請其他小組的同學(xué)與這些小組的同學(xué)交流討論一下，幫助他們分析一下是什么可能的原因?qū)е滤麄儗?shí)驗(yàn)得出了反射角與入射角并不相等的結(jié)論。

組1：可能是他們在作法線時(shí)，沒有使法線與鏡面垂直，造成反射角與入射角不相等。

組2：我們第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)也出現(xiàn)過這樣的現(xiàn)象，原因就是實(shí)驗(yàn)時(shí)手控制得不穩(wěn)，使激光筆與硬紙板晃動(dòng)，導(dǎo)致作出的兩點(diǎn)與實(shí)際光線位置不符造成的。

……

經(jīng)過交流、討論，初步認(rèn)為是實(shí)驗(yàn)時(shí)手控制得不穩(wěn)，使激光筆和硬紙板晃動(dòng)，導(dǎo)致作出的兩點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)光線位置不符造成的，這部分小組同學(xué)經(jīng)再次實(shí)驗(yàn)終于得出了正確的結(jié)論。

（2）引導(dǎo)各組同學(xué)把硬紙板沿著法線彎折一個(gè)角度后豎放在平面鏡上，激發(fā)筆貼著其中的一半平面發(fā)出光線射向平面鏡，觀察能否在另一半的平面上找到反射光線，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答，反射光線入射光線是否位于同一平面上？（如圖2所示）

（3）引導(dǎo)學(xué)生用簡煉詞語歸納總結(jié)出光的反射定律。

①反射光線與入射光線，法線在同一平面上?！€共面

②反射光線與入射分居在法線的兩側(cè)?！ň€居中

③反射角等于入射角。→兩角相等

[點(diǎn)評：思想只有在碰撞中才能擦出靈感的火花，新課程背景下的課堂是開放的，學(xué)生不僅要學(xué)會(huì)自主探究，主動(dòng)學(xué)習(xí)，還要認(rèn)識(shí)到交流與合作的重要性，通過交流與合作對自己的探究行為做出反思，在潛移默化中樹立起了現(xiàn)代社會(huì)所積極倡導(dǎo)的合作意識(shí)與團(tuán)隊(duì)精神。]

片斷四：聯(lián)系生活，學(xué)以致用

（1）根據(jù)掛圖所示比較兩種類型的反射：鏡面反射與漫反射。經(jīng)分析后強(qiáng)調(diào)：這兩種類型的反射都遵循光的反射定律。

（2）聯(lián)系生活

①分析課前示例：太陽光照在玻璃幕墻上發(fā)生鏡面反射，反射光線沿同一方面射向司機(jī)眼睛，使其感到十分刺眼而看不清路面，倡導(dǎo)學(xué)生在日常生活中要注意防止光污染。

②Powerpoint出示人民網(wǎng)11月17日的報(bào)道，介紹北京市朝陽街道家園小區(qū)由于受到對面華聯(lián)商廈玻璃幕墻的強(qiáng)光反射，白天要拉上厚厚的窗簾，嚴(yán)重干擾了居民們的正常生活。

③通過Powerpoint出示香港匯豐銀行外景圖片，介紹為其辦公大廳提供天然照明的日光鏡（通過圖3分析其原理），培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識(shí)。

由以上幾個(gè)實(shí)例，讓學(xué)生體會(huì)到了科學(xué)技術(shù)是一把“雙刃劍”，匯豐銀行日光鏡利用了光的鏡面反射，而鏡面反射在很多情況下又造成了嚴(yán)重的“光污染”。

[點(diǎn)評：“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”是新課標(biāo)的基本觀念，通過探索物理現(xiàn)象，揭示其中的物理規(guī)律，其最終目的是應(yīng)用于生產(chǎn)生活實(shí)際，以培養(yǎng)學(xué)生終身的探索樂趣，良好的思維習(xí)慣和初步的科學(xué)實(shí)踐能力。]

2 教學(xué)反思與分析

（1）學(xué)校實(shí)驗(yàn)室配備有整套的“光的反射演示儀”，通過教師短短十來分鐘的演示，也可以讓學(xué)生記住并掌握光的反射定律，但這屬于傳統(tǒng)的教學(xué)。新課標(biāo)應(yīng)改變過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳承的傾向，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，以培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)。本課中的探究實(shí)驗(yàn)利用了學(xué)生身邊隨手可得的簡易器材，讓其自主探究得出一個(gè)重要光學(xué)規(guī)律，其意義當(dāng)然不僅在于結(jié)論的得出，更在于過程與方法的培養(yǎng)，以及情感、態(tài)度、價(jià)值觀的熏陶。

（2）本設(shè)計(jì)的基本思路：以實(shí)驗(yàn)探究為基礎(chǔ)，通過學(xué)生的觀察、分析、交流、對比和教師的適當(dāng)點(diǎn)撥，逐步引導(dǎo)學(xué)生用自己的語言歸納總結(jié)出光的反射定律。本設(shè)計(jì)要突出重點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生正確操作，通過點(diǎn)撥使其認(rèn)識(shí)到可通過兩點(diǎn)確定出入射光線與反射光線的位置，指導(dǎo)其畫出法線后，標(biāo)出反射角與入射角，比較兩角大小。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)：本實(shí)驗(yàn)探究全過程均由學(xué)生自主完成，同組兩位同學(xué)的密切配合是實(shí)驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵所在，包括硬紙板的放置，激光筆位置的調(diào)節(jié)，兩點(diǎn)的確定等環(huán)節(jié)的正確操作。

（3）美國政府發(fā)給教師的委任狀，上面有這樣幾句話：“你的手中是許許多多正在成長的生命，每一個(gè)都是如此不同，每一個(gè)都如此重要，全部對未來充滿憧憬和夢想，他們都依賴你的指引，塑造和教育，才能成為最好的個(gè)人和有用的公民?！笔前?！我們應(yīng)該細(xì)心呵護(hù)我們手中正在成長的生命，當(dāng)學(xué)生不能準(zhǔn)確，完整地探究出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，我們不應(yīng)該只是埋怨，批評甚至呵斥，教師指引他，同學(xué)幫助他，讓他們懂得交流與分享，體會(huì)團(tuán)隊(duì)的力量，這是一種多么美好，和諧的師生關(guān)系！