“光的直線傳播”高端備課

卞蘋蘋

摘 要：從有效教學角度出發，以學生的體驗學習與核心素養培養為目標，通過教學內容的難點分析，設計切實可行的高效教學方案，并給出具有指導意義的建議和啟示.

關鍵詞：實驗探究；思維品質；高端備課

“光的直線傳播”是初中物理“光學”部分的首節內容，是幾何光學的基礎，又是研究光的反射、折射現象的必備知識[1].學生在日常生活和小學科學課中已經知道光沿直線傳播的結論，但認識很淺顯，特別是對光沿直線傳播的條件——同種均勻介質中，更是未曾聽聞.因此，對“光的直線傳播”的教學進行深入研究是很有必要的[2].

一、教學內容的難點分析

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

課本上“光線”一詞的出現顯得很簡單，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學生的思維過程，以及把思維模型具體化、形象化的能力.教師應按照一定的教學規律和方法，有目的、有計劃、循序漸進地讓學生打開思維、發散思維，引導學生向著理想化的思維方向進行，方能建立科學的物理模型.

學生的學業負擔較重，他們多數不具備善于觀察生活現象、聯系生活實際的習慣，所以，在課堂上讓學生列舉光沿直線傳播的應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）的做法在白天進行實驗很難觀察到現象，更無法找出規律，以致于教師在講授小孔成像時總覺得力不從心.

二、目標主題的具體設計

探究“光在同種均勻介質中沿直線傳播”，光線模型的建立，光沿直線傳播的應用，這三個主題是本節的重、難點.根據以上的難點分析，為了更好的突出重點、突破難點，體現學生的參與和體驗，提高學習效果，把目標主題具體設計如下：

1.實驗探究“光在同種均勻介質中沿直線傳播”

學生對光沿直線傳播的認識多數是從夜間的激光束、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、玻璃等不同介質中、不均勻介質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（內有大半杯清水）、50mL的小燒杯（內有少許牛奶）、激光筆、火機、噴霧瓶、一根香（如圖1所示），指導學生自主實驗，體驗光在均勻的空氣中、水中沿直線傳播.學生通過組間交流、組內合作、親自操作、成果展示，會對實驗現象以及過程中應用的科學方法留下難忘的印象，同時對科學探究過程有了深刻的體驗，進而會產生較強的成就感.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），采用帶擴束器的強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，用帶擴束器的強激光筆斜射入玻璃磚，學生會看到明顯發生了偏折.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，讓強激光斜向上入射，會看到如圖2所示的光明顯彎曲現象.學生立即會在頭腦中產生疑問，并馬上和已有的“直線傳播”發生思維碰撞、加工、重組，進而建立正確的規律——光在同種均勻介質中沿直線傳播.

2.形思型建立光線

思維的引導和發散要有現象或實驗基礎，為學生的對比、思考提供具體的東西，即有“形”.學生頭腦中才會有相應的形象思維框架，進而能用自己的方式把這個框架表達出來，模型也就順利地建立起來.“光線”的建立不妨這樣設計：

①請同學們畫出正在發光的太陽.

②教師打開一帶擴束器的激光筆，磁吸在黑板面上，請學生畫出它的光路.

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

④這兩束光有區別嗎？什么區別？你畫的圖形上體現出來了嗎？如何優化？

⑤你們畫的這些帶箭頭的直線能表現出光的哪些特征？能表現出色彩和強度嗎？

3.光沿直線傳播的應用

我們可以用同時發出四條平行光的帶擴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計讓學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”在課本上出現的很突然，學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別.教師可以這樣引入：影子的形成是光沿直線傳播的暗現象，還有一種明現象也與光的直線傳播有關，即“小孔成像”，并介紹在大約2400多年前墨子發現小孔成像的生活經歷.鑒于課本上對小孔成像實驗設計的弊端，我們可以采用發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，讓學生觀察、總結：像的形狀、大小及影響因素等.

三、教學實施的后續啟示

通過對“光的直線傳播”的教學內容和教學方法的分析與探討，以及具體問題的針對性高端設計，我們不難得出以下啟示：

1.實驗探究要深入

《課程標準》明確指出：實驗探究既是學生的學習內容，又是重要的教學方法之一[3].探究有多種形式：可以在教師的引導下自主探究，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中沿直線傳播的實驗就屬于深入探究，不僅使學生對這條物理規律有了較全面、深刻的認識和理解，更重要的是學生的科學觀念、科學思維、科學態度等核心素養得以發展和提升.

2.思維品質要落實

教學中不僅要傳授學科系統知識，還要落實該學科思維品質的養成及學科思想的形成[4].法國學者阿雷指出“科學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識上升到理性高度.教師應以此為契機，培養學生的想象力、直覺思維能力，把思維品質的培養落到實處.

參考文獻：

[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中心教師教學用書（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”高端備課[J].中學物理教學參考，2014（11）：38-40.

[3]夏廣平追求“令人滿意”的探究過程[J].中學物理教學參考，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