《探究光的折射規律》教學實錄與評析

唐凌崢 馬利芳

《探究光的折射規律》是粵教滬科版物理八年級上冊第三章內容，涉及光的折射現象、光的折射規律、運用光的折射規律解釋生活和自然界中的折射現象。其中，光的折射規律是幾何光學的基本規律，是解釋生活中折射現象的主要依據，也是光學教學中的重點和難點。初中生生活經驗不足、教材留有空白、實驗器材有局限性，這些會導致學生學習過程變得抽象、晦澀。生活中的折射現象涉及光的折射規律，與人的視覺習慣相關，學生在理解時也會感到比較困難?；诖耍覀儗⒈竟澱n的課堂實錄與評析呈現出來，希望與同行交流研討。

一、觀察現象

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

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

生：當水加到一定高度時，硬幣不見了。

師：你認為硬幣還在嗎？

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致它們不見了。

【評析】執教者播放視頻“玻璃棒不見了”，引發學生的認知沖突。在學生的認知中，放入透明液體中的玻璃棒應該是可見的，但視頻中的玻璃棒在放入透明液體后有一部分不見了。學生看到的結果與生活經驗產生了認知沖突，從而激發了學生的探索欲。接著，執教者模擬實驗“硬幣不見了”，將生活現象抽象為物理模型，很好地將物理與生活聯系起來，降低了學習難度。

二、體驗過程

師：（做鉛筆變彎的實驗）鉛筆真的變彎了嗎？

生：沒有。

師：是什么原因導致出現這種現象？請說出你的猜想。

生1：是水在作怪。

有的學生點頭表示認同生1的說法。

師：是這樣嗎？我們嘗試將一束光射入水中，看看會發生什么？（實驗演示，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：光在水面處發生了偏折。

師：光從空氣射入水中會產生什么現象？

生：偏折。

師：為什么沿直線傳播的光此時會變彎折呢？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。

師：我們看到的這個現象是因為同種均勻介質嗎？

生：不是。

師：光不再沿直線傳播，而是在界面處發生了偏折。為了描述自然界中的這種現象，物理學專門引入了一個概念——光的折射（板書課題：光的折射）。光由一種介質進入到另一種介質時傳播方向發生改變的現象，我們稱為光的折射。

三、介紹概念

師：請同學們將剛才看到的光路畫在學案上。（PPT展示學生畫的光路圖，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：同學們注意，光線有傳播方向，必須在直線上標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，下面我們在所畫的光路圖中標注出界面、入射點、法線、入射光線、折射光線、入射角、折射角。

生根據老師的要求進行標注。

師：光從空氣射入水中時，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（遠離）法線（折射角>入射角）來描述光的偏折。

【評析】執教者演示實驗，讓學生“看見”光的折射現象的發生和發展過程，豐富了學生的認知表象，為學生的想象和邏輯推理提供了“抓手”。學生對“光在空氣與水中的傳播路徑”的經驗表象比較欠缺，如果用語言描述給學生聽，學生的想象和推理歸納就缺乏著力點。因此，執教者緊扣學情，給學生創設了開放的、真實的物理現象的發生和發展過程，引導學生在實驗中觀察和感知光的折射，有利于學生建構概念，發展邏輯推理能力。

四、探究規律

師：光從一種介質進入另一種介質時，傳播方向會發生偏折。當光從空氣斜射入玻璃時，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、玻璃磚做個實驗（如圖6），找一找折射光的傳播方向。

生觀察光的折射實驗，按照上述方法記錄光路。

師：在實驗中，你記錄了什么？

生：折射光線、入射光線，標注了法線、入射角、折射角。

師：在光線不穩定的情況下，如何方便準確地記錄入射光線和折射光線以測量角度呢？

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驗光的傳播路徑。下面，請根據你描畫的光路分析，當光從空氣斜射入玻璃時，折射光線是偏向法線還是偏離法線？

生：偏向法線。

師：請你測量入射角、折射角，比較兩個角的大小，將結果寫在學案上。

生測量、記錄，將結果寫在學案1和學案2上（如圖7）。

[學案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? ?。

學案2

當光從空氣斜射入另一種介質時，折射光線

師：根據測量結果，我們可以比較折射角與入射角的大小。同學們想一想，折射光線與入射光線是否在同一平面內？

生：應該在。

師播放動畫視頻，演示三線共面的實驗。

生觀看視頻、思考問題。

師：光由一種介質進入另一種介質時，傳播方向一定會發生改變嗎？

生：一定吧。

師演示光垂直入射的情景，強調光的折射條件。

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：應該可以。

師演示光路可逆實驗。

生觀察、思考、聯想。

師引導學生歸納光的折射規律。

【評析】該環節教學特點是具體“可見”，表現在兩個方面。第一，學生理解學習難點的過程和思維過程具體“可見”。學習難點是看見光路路徑并記錄下來，執教者通過小組實驗，讓學生經歷光從空氣斜射入玻璃的實驗過程，觀察并記錄實驗中產生的光路路徑，標注入射光線、法線和折射光線，測量入射角、折射角，使學生對光的折射規律的理解、思維推理等過程具體“可見”。第二，執教者在解構與重構教材內容方面具體“可見”。教材中呈現的光的折射探究實驗設計留有“空白”，為執教者設計教學預留了空間。

五、實踐運用

1.水中的鉛筆變彎折

師：請你運用光的折射規律解釋鉛筆看起來折斷了的原因。

2.硬幣不見了

師：請你用光的折射規律解釋硬幣為什么不見了。

3.玻璃棒不見了

師：請你說一說本節課實驗中玻璃棒不見了的原因。以上3個問題同學們可以進行討論交流，然后將答案分別寫出來。這節課就上到這里，下課！

【總評】

在物理新授課中，一般的教學過程是先引入物理現象，讓學生觀察物理現象及其發生過程，從中抽象出概念并描述相關概念及其性質，最后讓學生用發現的規律解釋物理現象。

在這節課中，執教者的教學設計特點是演示知識的形成過程，化抽象為具體。首先，物理現象和物理實驗過程具體，概念抽象簡單、清晰，教學設計符合學生的心理特點;其次，教學環節過渡自然，環環相扣，體驗式經歷的教學設計縝密、簡潔，學生能夠主動參與到學習中。但是，在運用光的折射規律解釋生活現象這個環節，執教者的教學設計縮略、跳躍，缺少思維的引領，略顯粗糙。生活中的折射現象，如水底變淺、筷子變彎等，其光路都是由水中到空氣的過程，與學生的前經驗產生認知沖突。這樣，實際現象與學生的前經驗和剛順應內化的認知不一致，導致學生自動運用前經驗來解釋物理現象，對學習的新知識就會感到模糊，這一點在教學中要注意改進。

（本課例在全國“學科德育精品課”展示活動中被評為部級精品課）

（責編 歐孔群）