基于實驗探究的教學設計

徐卓偉　孫春成

【設計理念】

隨著課程改革的不斷深入，各種教學新理念新技術的不斷涌現，物理教學有了新的發展要求，尤其是在培養學生物理學科核心素養的大背景下，如何緊扣時代脈搏，因地制宜地設計出高效、精彩的物理課堂，成了我們的必修課。優秀的教學設計要求教師結合施教內容，在一定的教學理論指導下，精準研讀課標和教材，精心設計教學流程，培養學生的核心素養。筆者以蘇科版物理八（上）“光的折射”為例，談談在具體的教學設計中，如何在學生已有經驗的基礎上，通過實驗來幫助學生獲得新的發現，從而提升學生的科學思維，培養學生的科學探究能力。

【教學流程】

1.情境導入，激發興趣。（略）

2.學生活動，建構模型。

演示：將激光筆吸附在黑板上，激光在白紙上沿直線傳播。

師：這表明光在同一種均勻介質中沿什么傳播？

生：沿直線傳播。教師用記號筆畫出光的傳播方向。

師：今天老師帶來了一個平行玻璃磚（展示兩個相對面平行的玻璃磚），如果把它放在光的傳播路徑上（水平放置），請同學們觀察會出現什么現象呢？

生：發生了偏折，光向左（下）偏。

師：光從空氣斜射入玻璃，發生一次折射，通過玻璃后，傳到空氣中，又發生了一次折射。要探究光的折射特點，首先要干什么呢？

生：作圖。

師：對，我們首先把玻璃磚所在的位置畫好

（演示：畫出玻璃磚兩個相對平行的邊）。怎么才能把光路畫出來？

生：兩點確定一條直線。

師：那玻璃中的光怎么畫呢？

生：找到入射點和出射點，兩點確定一條直線。

師：桌子上有激光筆和玻璃磚，請你把玻璃磚放在學案指定位置（如圖1），讓激光在水平桌面上斜射入玻璃，在學案上畫出光路圖.請注意激光勿入人眼?，F在開始。

學生活動：畫出光經過玻璃磚的光路圖。

筆者指導學生畫圖，利用多媒體軟件展示學生畫圖完成情況。

師：光折射時，有入射光線、折射光線、法線、入射角、折射角，請大家補充完整。

筆者指導學生畫圖，利用多媒體軟件顯示學生畫圖完成情況（如圖2）。

設計說明：讓激光通過玻璃磚來探究光的折射規律，是蘇科版教材中使用的方法。激光通過玻璃磚時，光路穩定可靠，同時光從空氣斜射入玻璃、從玻璃斜射入空氣兩種情況都能同時呈現，方便總結折射角和入射角之間的大小關系。

但是，讓學生畫出光從空氣到玻璃，再從玻璃到空氣的光路圖，這對大多數學生來說是比較高的要求。因此，在學生動手實踐之前，教師介紹器材應具體化，同時指出光發生了兩次折射，應明確要求學生畫出三條光線，還要演示畫出玻璃磚。

教材上將玻璃磚豎放，但這樣放置玻璃磚，與引入階段光的折射現象中界面和法線的位置有所不同。在學生概念還未清晰建立的情況下，在確定入射角和折射角時，學生易把光線跟界面的夾角混淆為入射角和折射角。筆者在實踐的過程中，改為讓玻璃磚橫放，有利于學生鞏固概念，順利建立光的折射的模型。

在畫光路圖時，教師布置任務，但不明確為什么要這樣做，從而為后繼的光的折射規律的動態生成奠定了基礎，可謂水到渠成。

通過多媒體軟件實時上傳學生所畫光路圖，既能顯示學生完成進度，也為總結光的折射特點提供了足夠多的現場素材。

3.根據已有經驗，初步總結特點。（略）

4.多次實驗，得到普遍規律。

師：接下來，請同學們利用桌面上提供的器材，來探究光從空氣進入水中，以及從水中斜射入空氣中的折射特點（如圖3），數據記錄在學案表格中。

1.當光垂直于水面，從空氣射入水中時，光的傳播方向___________（選填“變”或“不變”），折射角為___________°。

2.多次改變入射角，把測量結果記錄在表格中。

學生實驗：探究光從空氣到水中，從水中到空氣中的折射特點。

筆者指導實驗，利用多媒體軟件把探究結果顯示在投影上。

師：同學們，分析表格中的數據，你可以得到折射角與入射角之間有什么關系？

生：當光從空氣進入水中時，折射角小于入射角;當光從水中斜射到空氣中時，折射角大于入射角。

師：能得到同樣結論的同學請舉手。

師：同學們，大量實驗表明，光從空氣中斜射入水中時，折射角小于入射角，折射光線偏向法線;光從水中斜射入空氣中時，折射角大于入射角，折射光線偏離法線（板書）。光垂直水面入射時，傳播方向是什么樣？

生：垂直入射時，折射光線傳播方向不變，折射角為0°。

師：這其實是光的折射的一種特殊情況。

師：還能發現什么特點？

生：折射角隨入射角的增大而增大。

師：還有什么發現？

生：......

師：老師還發現了一個特點，那就是雖然折射角大小分兩種情況，但其實可以歸類為一種情況，那就是在空氣這一側，光線與法線的夾角總是大一些。有同樣發現的同學請舉手。

師：同學們，關于光的折射，還有很多的規律等待同學們去探索，去發現。你還有什么發現呢？

設計說明：在這一教學環節中，教師讓學生自主探究，自主得到結論。只要引導學生去發現，學生就能發現足夠多的特點;同時要求學生學會表述。教師可以引導學生認識到：光的折射還有很多特點等待大家在后繼的學習中去探索和發現，從而激發學生探索的興趣，培養正確的學習態度。

教師還可以對學生進行學法指導，讓學生學會歸納總結。

5.規律應用、聯系生活。（略）

在培養學生物理核心素養的過程中，讓學生掌握科學探究方法，形成良好的科學思維是重要的兩個方面。在物理學科教學中，教師要讓學生經歷科學的探究過程，從而領悟科學探究方法，發展探究能力。物理規律課如光的折射的教學，正是培養學生物理核心素養的好契機。教師應將規律作為培養學生核心素養的載體，充分挖掘規律發現過程中的內在價值，通過相應的活動培養學生的探究能力、積極的人生態度和實事求是的科學精神。

（作者單位：江蘇省南菁高級中學實驗學校1;江蘇省江陰市青陽中學2）

本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃2020年度課題“基于STREAM教育理念的初中物理實驗拓展研究”（編號：D/2020/02/268）。

【參考文獻】

[1]譚慶仁，周小奮“.光的折射”教學設計思路及案例[J].物理通報，2013（9）：70-74.

[2]陳剛.蘇科版“光的折射”教學設計的實踐與感悟[J].物理教學探討，2016（5）：32-35.