一個改進的“光的色散”實驗及由其展開的教學設計

孫燕

摘 要：文章的教學設計是在上教版八年級物理（上冊）第二章第四節《光的色散》內容基礎上，通過對本節課最重要的實驗器材三棱鏡的改進，使其具備光路清晰可見、觀察范圍更大的優勢。并在此基礎上設計了兩個創新的課堂演示實驗，實現以實驗為載體，用問題做引導，在教師創造的認知沖突和實驗情境中調動學生的思維積極性，使他們主動參與到學習過程中，從而獲得知識和技能。

關鍵詞：光的色散；裝置改進；實驗創新

一、教學任務分析與目標制定

從教材編排看，光的色散這節內容是光學最后一節，既是光的反射、折射等知識的應用，也是光的傳播規律的進一步深入。其中光的色散這一知識點既是光的折射的延續，也是揭開光和物體的顏色之謎的基礎。

通過調查發現，本年級的學生對光的色散內容有一定的了解，但對物理規律的理解深度不夠，更不能很好地應用知識解決問題。因此本節課將以實驗為載體，用問題做引導，在教師創造的認知沖突和實驗情境中，調動學生的思維積極性，使他們主動參與到學習過程中，從而獲得知識和技能。

根據教學任務分析，將本節課的教學目標制定如下：

（1）經歷觀察各種色散現象得出結論的過程，知道光的色散現象及產生原因；感受觀察與實驗是物理研究的基本方法。

（2）知道紅、綠、藍光是三原色光。

（3）通過了解科學家探究光的色散的物理學史，體會科學知識形成過程的艱辛，養成尊重客觀、實事求是的科學態度。

其中教學重點為光的色散現象；難點是理解色散原因。

二、實驗創新，裝置的改進

1.實驗創新

（1）學生實驗

學生實驗1：玻璃棒、手機。

學生實驗2：光的三原色合成器。

（2）演示實驗

演示實驗1：紅色筷子、紅藍筷子、三棱鏡、攝像頭

演示實驗2：平行光源、三棱鏡

演示實驗3：紅、綠激光、三棱鏡、空氣清新劑

2.實驗裝置的改進（圖1）

本節課最重要的實驗裝置是三棱鏡，課本配套裝置是由玻璃做成，規格較小；改進后的裝置由有機玻璃做成，尺寸較大，內可裝水。這樣的改進相較以往具備兩個明顯的優點：①在水中滴加硝酸銀溶液后，光路變清晰，易于學生觀察。②尺寸較大，透過水棱鏡觀察的范圍更大。

三、教學設計思路

根據新的課程理念，本節課以多個實驗為載體，在問題設置引導下，不斷地給學生創造認知沖突，提高學生思維積極性，培養學生思維的系統性和縝密性。

1.實驗創造認知沖突——“筷子斷開實驗”（圖2）

知識儲備：學生根據光的折射規律已知：透過棱鏡會觀察到筷子斷成兩截，但是棱鏡中的這一段不會斷開。

實際現象：教師把筷子涂上顏色，再請學生用三棱鏡觀察遠處的兩根筷子。學生發現棱鏡中“紅色筷子”沒有斷開，但是“紅藍筷子”卻斷開了。

實驗現象完全出乎學生意料，引發學生的認知沖突。學生驚訝之余，必然會思考這到底是什么原因引起的，不只是起到激發興趣的作用，更重要的是調動學生的思維積極性，從而引出課題。

2.實驗創新突破難點——“激光的折射實驗”（圖3）

實驗操作：將黑色激光以完全相同的方向入射到三棱鏡，為了看清光路，教師在棱鏡中滴加硝酸銀，使水中的光路可見；在空氣中釋放噴霧，使空氣中的光路可見。

實驗現象：學生發現經過三棱鏡后黑色激光的傳播路徑不同了。

問題設置：“若將七種顏色的光混合后入射到三棱鏡，會發生什么現象？”

在問題的引導下，學生能比較輕松地意識到不同顏色的光會散開，并且白光發生色散的原因就是不同色光在棱鏡中的折射程度不同引起的，從而輕松突破本節課的重點和難點。

四、課后總結與反思

筆者認為本節課的兩個實驗不是在以往實驗基礎上作簡單的改進，可以說是一種具有創新意識的發明創造。教師對學生的影響并不僅僅在于課本知識的傳授，更是科學素養的言傳身教。在倡導培養學生學科核心素養的今天，我們要努力以教師的教學創新來激發學生的科學創新思維。只有教師創新在前了，才可能為學生搭建起一個更高的思維平臺。學校改革的核心就是課堂教學的創造！雖然在實驗裝置的改進、實驗的設計過程中會遇到很多困難，但這種改進若能夠在課堂上發揮它的魅力，讓教師能在教學中高效地達成目標，使學生學有所獲，我想這種努力就是值得的。

參考文獻：

[1]李曉娜.淺談高中物理教育教學的幾點探索[J].科學中國人，2016（36）：258.

[2]陳奎孚.中學物理教育應該強基礎重通適——一位大學教師的視角[J].物理與工程，2016（4）：22-26.

[3]邢紅軍.高中物理探索性試驗的設計理論[J].課程·教材·教法，1999（9）.