“光的折射”探究教學設計

許 穎

(江蘇省蘇州振華中學,江蘇 蘇州 215006)

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“光的折射”探究教學設計

許 穎

(江蘇省蘇州振華中學,江蘇 蘇州 215006)

筆者以“光的折射”為例，闡述了探究教學設計思路，展示了教學過程，在提高學生探究能力和課堂教學效率方面取得實效.

初中物理；光的折射；探究教學

《教學和教育百科全書》指出：探究教學的本質特征是不直接把構成教學目標的有關概念和認知策略直接告訴學生，取而代之，教師創造一種智力和社會交往環境，讓學生通過探索，去發現有利于開展這種探索的學科內容要素和認知策略.這種教學的基本原則是由學生自己制定獲取知識的計劃，能使學科內容有更強的內在聯系、更容易理解，教學任務有利于激發內在動機，學生的認知策略獲得自然發展.

筆者以“光的折射”的教學設計為例，試圖闡述物理課堂教學中細分探究環節對提高學生探究能力及課堂教學效率的作用.在“光的折射”教學中，注重激發學生的興趣，讓學生動腦、動手，親自體驗探究的全過程.在探究過程中，學生對光的折射規律開始可能會感到較為復雜，通過教師將實驗環節的分解及實驗小組的合作，學生自然而然地得出了光的折射規律，而不是教師的直接告知，提高了課堂教學效率.在整個實驗探究的過程中，教師因勢利導、層層追問、引出新的問題，引起學生進一步的思考.力求充分體現科學探究活動的基本要素，學生獲得深層次的情感體驗.

1 教材分析

光的折射是光學的重點內容，對理解與解釋相關的光現象及學習后續的透鏡知識具有重要作用.本節課中的重點知識“光的折射規律”是透鏡對光線的作用和凸透鏡成像的原理，這是學習透鏡和凸透鏡成像的基礎.

2 設計理念

在本節之前學生已經學習了光的直線傳播及反射定律，知道了入射線、法線、入射角等相關概念，開展自主探究學習的能力已基本具備，同時探究時間也較為充裕，因此適合采取讓學生自主探究的教學方法.另外，學生在生活中遇到很多光的折射現象，他們想知道這些現象產生的原因，這更能引起學生的探究欲望和學習興趣.初二學生具有一定的觀察能力，能按目標有選擇地觀察實驗現象，喜歡親自動手實驗并思考問題.他們喜歡討論現象發生的原因，想去探究事物發展的因果聯系，并找出規律，這為本節的設計提供了基礎.我們要充分利用初二年級學生的好奇、好動的特點，讓學生動手去探究、去觀察、去發現問題，使學生成為學習的主人.通過實驗探究，培養學生探究能力、觀察分析能力、處理獲得信息能力等.通過交流與合作，培養學生的團隊精神和尊重科學的良好學風，培養學生的創新精神和能力.

3 教學過程

3．1 設置疑問，激起探究興趣

我們知道，喚起學生學習興趣是上好一節課的關鍵.筆者以奇妙的現象——“看不見的小烏龜”引入新課，利用實物投影展示，在空碗中放入一只小烏龜，將其肚子粘在碗底，調整鏡頭到剛好看不見烏龜的位置，向碗中緩慢倒入水，當水升到一定高度時，看到小烏龜，并能看到小烏龜在水中劃水的樣子，用活的小烏龜代替傳統使用的硬幣，一下子調動了學生的興趣.

3．2 以問題引導學生自主探究

(1) 初識光的折射現象

① 學生探究活動：將一束激光射入水槽底部的黑點處，保持入射光線方向不變，向水槽中倒水.從水槽上方看，觀察光斑的位置是否改變？通過光斑位置的變化，讓學生了解到光從空氣射入水中時傳播方向可能發生了變化.探究中所用自制固定激光筆的支架如圖1所示，可以固定激光筆，避免學生拿在手上移動后影響光斑的位置變化.

圖1

② 教師演示：為了進一步認識光在空氣和水中的傳播路徑，用亮度較強的激光筆，在水面上方用加濕器噴水霧，水中加一點牛奶或墨水，這樣學生就可以很清楚地觀察到光在空氣中和水中的傳播路徑了(如圖2)，此時觀察仔細的同學還能看到水面上方的反射光線.

圖2

先讓光從空氣斜射入水中，學生觀察后發現光線發生了偏折，再將一束激光從水中斜射入空氣，光線也發生了偏折，再從空氣垂直射入水中，發現光線方向不變.

換一種介質，是否也有這樣的現象？光從空氣斜射入玻璃，光線也發生偏折，而垂直入射時，傳播方向不變.學生不難理解光的折射的定義：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發生偏折的現象，叫做光的折射現象.

3．3 細分探究過程，降低每一環節的難度

在教學中，筆者把演示實驗改為學生實驗，以充分發揮學生對做物理實驗的積極性，同時將探究的環節分解，降低了難度，有利于減少學生的畏難情緒，提高了他們探究的熱情.例如，在探究光的折射特點時，筆者的設計如下.

(1) 光從空氣斜射入水中

① 提出問題：根據前面學過的反射現象及其特點，猜想光折射時的特點.折射光線、入射光線和法線是否在同一平面？折射光線、入射光線是否位于法線的兩側?從空氣斜射入水中時，折射光線怎樣偏折，折射角和入射角的關系如何？

② 學生設計實驗：探究光從空氣斜射入水中時折射的特點，把觀察到的現象和數據記錄到學習卡片上.

③ 學生上臺匯報實驗結果(如圖3)：折射光線、入射光線和法線是在同一平面內；折射光線、入射光線分別位于法線的兩側；入射角增大，折射角也隨著增大，但折射角小于入射角.

(2) 光從水中斜射入空氣時的折射情況

① 提出問題：光從水中斜射入空氣中，折射光線怎樣偏折，折射角和入射角的關系如何？

② 學生匯報結果：光從水中斜射入空氣時，折射光線偏離法線，折射角大于入射角(如圖4所示，水槽下方是一個自制的木制架子，側面貼了一塊鐵皮，方便學生固定激光筆，從而降低了操作難度).

同時，通過對比實驗數據，學生還可以體驗到在光的折射現象中，光路是可逆的.此過程中，要求學生力求實驗數據精確，這是形成科學態度的基礎.通過這一過程，培養了學生的實驗技能，提高了學生發現物理規律和歸納總結的能力.同時教師要善于將各組學生匯報中的正確部分整合成成熟的方案，以便多數學生獲得成就感，激發探究熱情，提高課堂效率.

3.4 研究光折射的應用，讓學生體驗成功的喜悅

(1) 師生共同解釋為什么空碗加水后能看見小烏龜的現象.

(2) 學生解釋教材80頁上的漫畫，很深的水為什么看上去會變淺，培養學生理論聯系實際的作風，由“學會”向“會學”轉變.

(3) 用多媒體展示生活的折射現象：海市蜃樓、彩虹的形成、太陽奇觀、彎折的筷子，設計懸念，再次激發學生的好奇心，引發學生進一步探究的意愿.

4 結語

筆者從科學探究的理論與實踐相結合出發，對初中物理探究教學進行了探討，通過讓學生經歷與科學家進行科學探究的相似過程，增強了學生學習物理的興趣和信心，取得了較好的教學效果.