由光的反射教學(xué)設(shè)計(jì)引起的思考

葉菲菲

摘? ?要：探討了探究光的反射實(shí)驗(yàn)中法線(xiàn)的引入問(wèn)題，從探究光的反射定律到預(yù)測(cè)反射光的位置，進(jìn)行了初中物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：物理探究實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與實(shí)驗(yàn)教學(xué);知識(shí)起源;數(shù)學(xué)與物理結(jié)合

在信息爆炸的今天，站在巨人肩膀上的我們總是很輕易的可以獲取一些物理知識(shí)，比如光沿直線(xiàn)傳播，比如月亮不是光源，只是反射太陽(yáng)光等等。而關(guān)于知識(shí)最初的起源往往被大家忽略，而在我們平時(shí)的課堂教學(xué)中，經(jīng)常也把這類(lèi)知識(shí)當(dāng)做是理所當(dāng)然的生活常識(shí)，直接拋給學(xué)生，未加以解釋。這就導(dǎo)致了在某些課程教學(xué)上，比如光的反射，學(xué)生能夠知道這個(gè)定律，懂得用這個(gè)定律，卻不知道為什么會(huì)這樣設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，為什么會(huì)有法線(xiàn)的定義？人們?cè)趯?duì)光學(xué)的研究過(guò)程中最初經(jīng)歷了什么樣的過(guò)程？在滬科版初中物理八年級(jí)教材中，探究光的反射定律上書(shū)本實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)了反射光線(xiàn)，入射光線(xiàn)與法線(xiàn)所在的平面與反射面垂直，這與學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程有一定的沖突。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，結(jié)合物理學(xué)史中前人對(duì)光的思考，在本節(jié)課的設(shè)計(jì)中創(chuàng)新提出變“探究光的反射”到“如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)反射光的位置”，通過(guò)對(duì)反射光線(xiàn)位置的預(yù)測(cè)來(lái)總結(jié)光的反射定律。從知識(shí)的源頭區(qū)引導(dǎo)學(xué)生思考，并讓學(xué)生真實(shí)的感受到物理知識(shí)是有用的。法線(xiàn)的提出是本節(jié)設(shè)計(jì)中的最大亮點(diǎn)，先通過(guò)模型的建立預(yù)測(cè)反射光線(xiàn)的位置，由此可猜想入射光線(xiàn)與反射光所成的平面與反射面垂直。在經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)觀察，讓學(xué)生總結(jié)得出，對(duì)于同一個(gè)入射點(diǎn)，在立體空間上改變?nèi)肷涔獾慕嵌龋瓷涔馀c入射光所成的平面總是經(jīng)過(guò)經(jīng)入射點(diǎn)與反射面垂直的這條線(xiàn)，利用這條線(xiàn)我們就可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出反射光所在的平面，由此為了研究方便我們將這條線(xiàn)定義為法線(xiàn)。這樣數(shù)理結(jié)合的方法引入法線(xiàn)，自然順暢，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

基于上述思考，本人在“光的反射”授課過(guò)程中采用以下方法。

1? 重現(xiàn)知識(shí)起源

光，光源，光的反射，在學(xué)生生活中都有粗淺的認(rèn)知，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，本人由光學(xué)發(fā)展史引入，介紹兩千多年前人們對(duì)光反射的思考：（1）兩千多年前，古希臘安克杜比勒斯：我們能看到物體是因?yàn)檠劬Πl(fā)出的光線(xiàn)碰到物體。（2）一千多年前，世界光學(xué)之父艾爾哈森提出：我們能看到物體是因?yàn)橥饨绻饩€(xiàn)通過(guò)空間直線(xiàn)進(jìn)入我們的眼睛。介紹世界上第一個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室：地牢，金屬碗，陽(yáng)光。通過(guò)了解光學(xué)發(fā)展歷史，重走人類(lèi)對(duì)光反射現(xiàn)象的思考，模擬暗室實(shí)驗(yàn)，立馬吸引學(xué)生，引發(fā)他們的探索欲望。讓學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)的獲知過(guò)程，加深理解，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

2? 關(guān)注法線(xiàn)的引出

在我們實(shí)際教學(xué)中，法線(xiàn)，力臂等輔助工具的引出一直是教學(xué)過(guò)程的難點(diǎn)。書(shū)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在本末倒置的嫌疑，例如法線(xiàn)的引入，學(xué)生存在問(wèn)題是為什么要引入法線(xiàn)？法線(xiàn)存在有什么意義？針對(duì)這些問(wèn)題，本人在備課過(guò)程中查詢(xún)各種資料，始終無(wú)法得到權(quán)威的解釋?zhuān)谑潜救藳Q定由知識(shí)的起源來(lái)設(shè)想這個(gè)問(wèn)題，前人在研究過(guò)程中碰到了什么困難，需要用法線(xiàn)來(lái)輔助呢？

在教材中光的反射實(shí)驗(yàn)設(shè)置中，一開(kāi)始就將入射光，發(fā)射光，法線(xiàn)既定在與反射面垂直平面內(nèi)，而光的反射應(yīng)該是一個(gè)立體的實(shí)驗(yàn)，于是，本人對(duì)光的反射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了微調(diào)，調(diào)整如下：

（1）建立光的反射模型

讓學(xué)生通過(guò)兩支竹簽（分別代表入射光，反射光）一塊泡沫板（充當(dāng)反射面）展示對(duì)光的反射進(jìn)行猜想，器材如圖1所示，將光的反射的三維形象直觀的展示出來(lái)，用模型描述學(xué)生相關(guān)猜想。

（2）初步探究光的反射（確定入射光與反射光所確定的平面與反射面垂直如圖2所示，在未知反射面的情況下，定義法線(xiàn)，利用法線(xiàn)與入射光確定的平面可以確定發(fā)射光所在的大致位置）

在燒杯中裝有適量牛奶水，杯底放置小平面鏡（實(shí)驗(yàn)裝置如圖3），用激光筆觀察牛奶水中入射光與反射光的位置關(guān)系。學(xué)生通過(guò)觀察到的現(xiàn)象調(diào)整泡沫板上猜想的反射光線(xiàn)位置。引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)兩個(gè)面的位置關(guān)系。學(xué)生可以順利得出入射光與反射光所確定的平面與反射面垂直。

利用立體模型演示，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：當(dāng)入射點(diǎn)不變，改變?nèi)肷涔馕恢?，入射光與反射光所形成的平面一定經(jīng)過(guò)一條線(xiàn)，即過(guò)入射點(diǎn)與反射面垂直的線(xiàn)，為方便研究，定義為法線(xiàn)。如此引入法線(xiàn)自然流暢。解決了法線(xiàn)引入突兀的問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中可以明確的指出，兩條交叉的直線(xiàn)確定一個(gè)平面，在未知反射面的情況下，利用法線(xiàn)與入射光確定的平面可以確定發(fā)射光所在的大致位置。

（3）再探光的反射（怎樣準(zhǔn)確預(yù)測(cè)反射光的位置）

通過(guò)上面的研究，在學(xué)生得到三線(xiàn)共面的結(jié)果后將立體的實(shí)驗(yàn)改為平面的，方便學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖4。

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生基本能較好自主的完成探究。光學(xué)發(fā)展史讓學(xué)生重走人類(lèi)對(duì)光的反射的思? 考，體現(xiàn)知識(shí)的獲取過(guò)程，取得良好的效果。在以往的教學(xué)過(guò)程中，經(jīng)常更重視的是探究結(jié)果的獲得以及用物理解釋生活現(xiàn)象，而忽視了這個(gè)知識(shí)最初的獲取途徑，人類(lèi)對(duì)這個(gè)問(wèn)題的思考進(jìn)程。通過(guò)這節(jié)課的思考，在之后的教學(xué)中應(yīng)更注重知識(shí)的獲取過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。