鼓勵動手實踐 探究光學(xué)現(xiàn)象

浙教版初中科學(xué)七年級下冊第二章第四節(jié)“光和顏色”、第五節(jié)“光的折射和反射”是初中科學(xué)課程的一個重要內(nèi)容，其內(nèi)容主要涉及光的傳播、反射、折射等基本概念和現(xiàn)象，學(xué)生需要通過實踐活動來觀察和探究光的特性和行為，從而深入理解光學(xué)原理。初中生正處于身體和認(rèn)知發(fā)展的關(guān)鍵階段，他們對新事物充滿好奇心，喜歡動手實踐和探索。因此，教師在科學(xué)教學(xué)中應(yīng)該充分利用他們的主動性和探究欲，通過實踐活動激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師要引領(lǐng)學(xué)生通過實踐活動觀察和探究光的傳播路徑、反射角度和折射現(xiàn)象，讓他們進一步理解光的行為和特性。

一、教學(xué)目標(biāo)

這部分內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)主要包括知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個方面。

知識與技能方面的目標(biāo)包括：理解光的傳播方式和光的反射、折射、色散等基本光學(xué)現(xiàn)象的知識；掌握光的反射定律和折射定律的應(yīng)用；掌握光的顏色與頻率的關(guān)系，即光的顏色是由光的頻率決定的。

過程與方法方面的目標(biāo)包括：進行實驗觀察，通過實踐探究光的傳播方式和光的反射、折射、色散等現(xiàn)象；進行實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和科學(xué)思維能力；進行小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的合作與交流能力。

情感態(tài)度與價值觀方面的目標(biāo)包括：激發(fā)學(xué)生對光學(xué)現(xiàn)象的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣和探索精神；培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考和解決問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，讓他們形成嚴(yán)謹(jǐn)、客觀、合作和創(chuàng)新的科學(xué)精神。

教師設(shè)定以上教學(xué)目標(biāo)，能讓學(xué)生在實踐中深入理解光學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、實驗設(shè)計能力、科學(xué)興趣和科學(xué)態(tài)度，提高他們觀察、思考和解決問題的能力。

二、教學(xué)重難點

（一）教學(xué)重點

一是光的傳播和反射。學(xué)生需要了解光的傳播方式，包括直線傳播和反射。他們還需要學(xué)會使用光的傳播路徑來解釋物體的可見性和鏡子的反射現(xiàn)象。

二是光的折射和色散。學(xué)生需要了解光在不同介質(zhì)中傳播時的折射現(xiàn)象，并能夠解釋為什么光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同。此外，學(xué)生需要了解光的色散現(xiàn)象，即光在通過棱鏡等物體時會分解成不同顏色的光譜。

（二）教學(xué)難點

一是學(xué)生可能難以理解光的傳播和反射原理，特別是在涉及光線的傳播路徑和反射規(guī)律時，他們可能會混淆光的傳播和物體的運動，或者無法理解光線在不同介質(zhì)中的傳播速度和方向的變化。

二是學(xué)生可能難以理解光的折射和色散現(xiàn)象。他們可能難以理解為什么光線從一種介質(zhì)斜射到另一種介質(zhì)時傳播方向會發(fā)生偏折，并且無法理解光在通過棱鏡時會分散成不同的顏色。

三是學(xué)生可能難以理解顏色的形成和混合原理。他們可能會困惑為什么物體會呈現(xiàn)出不同的顏色，或者無法理解顏色的三原色和混色原理。

三、教學(xué)方法與教學(xué)工具

教學(xué)方法方面，在這部分內(nèi)容的教學(xué)中，教師可以采用探究式教學(xué)，通過實踐活動和觀察實驗，引導(dǎo)學(xué)生主動參與、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)他們的實驗?zāi)芰涂茖W(xué)思維。同時，教師可以通過講解和開展課堂討論，幫助學(xué)生理解和總結(jié)實驗結(jié)果，增強他們的學(xué)習(xí)效果。

教學(xué)工具方面，教師需要準(zhǔn)備白熾燈、激光手電筒、光屏、三棱鏡、投影儀等，學(xué)生需要準(zhǔn)備手電筒、小鏡子、玻璃制品、彩色塑料片、水槽、紙板等。

四、教學(xué)過程

（一）導(dǎo)入新課

教師可以引入一些與“光和顏色”相關(guān)的現(xiàn)象或問題，如“為什么天空是藍(lán)色的”“為什么彩虹有七種顏色”等，以此激發(fā)學(xué)生的興趣。之后，教師可以組織學(xué)生討論問題，讓學(xué)生深入了解與“光和顏色”相關(guān)的現(xiàn)象。

（二）講授新課

在具體實踐中，教師可以將這部分內(nèi)容的教學(xué)分成以下四個步驟。

第一步，教師可以通過多媒體展示或?qū)嶒灥确绞剑驅(qū)W生介紹光的特性和顏色的形成原理。教師可以講解光的傳播方式、反射、折射等基本概念，并通過實例和圖示來幫助學(xué)生理解。同時，教師可以介紹光的三原色和顏色的三要素等相關(guān)知識。

教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究與光源相關(guān)的問題，如哪些物體能夠發(fā)光、哪些是人為的光源、哪些是自然的光源等，并指導(dǎo)學(xué)生歸納出“能夠自己發(fā)光的物體稱為光源，光源又分為人造和自然光源兩種”這一概念。

第二步，教師可以指導(dǎo)學(xué)生通過手電筒、激光手電筒等光源進行實驗，觀察光在空氣中的傳播過程，讓學(xué)生親自動手開展實驗并自主探究得出結(jié)論，即光在空氣中沿直線傳播。接著，教師可以鼓勵學(xué)生觀察光依次通過空氣、水、玻璃中的傳播過程，并詳細(xì)記錄實驗經(jīng)過。學(xué)生通過實驗?zāi)苡^察到，光在三種介質(zhì)中的傳播路線都是直的，但在兩種介質(zhì)的交界處，光的方向會發(fā)生變化，從而理解光的折射現(xiàn)象。在學(xué)生完成實驗后，教師可以提出“生活中有哪些例子能證明光沿直線傳播”這一問題，并鼓勵學(xué)生舉手回答，然后歸納總結(jié)學(xué)生的答案。隨后，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生開展小組合作，探究“人們在日常生活中排隊時，要如何保持隊伍的整齊劃一”“在開鑿隧道時，如何運用我們今天所學(xué)知識保持隧道的筆直”等問題。在小組討論的基礎(chǔ)上，教師可以讓各小組派代表回答問題，并歸納總結(jié)，即“在排隊時，人們需要伸展前臂，并看前一個人的頭”“在開鑿隧道時，可以運用激光準(zhǔn)直技術(shù)保持隧道筆直”，以此讓學(xué)生了解光沿直線傳播的原理在生活中的運用。接著，教師可以拓展教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生舉更多光沿直線傳播的例子。比如：在高層建筑中安裝電梯時，技術(shù)人員會運用激光代替鉛垂線，使電梯安裝得又正又直；光在沿直線傳播的過程中，遇到不透明的物體時無法穿透，因此便形成了影子，古代的日晷計時法就是利用了這一原理；等等。教師為學(xué)生引入實驗和現(xiàn)實生活知識，既能讓學(xué)生了解相關(guān)的物理知識與現(xiàn)象，又能促使學(xué)生在日常生活中加強觀察，提高遷移和運用物理知識的能力。

第三步，講解“光速”這一知識點。教師可以運用演示法，將教室的窗簾拉上，同時打開教室的所有燈光，并向?qū)W生提問：“離光源最近和最遠(yuǎn)的地方，哪個先被光照亮？光的傳播需要時間嗎？”隨后，教師可以讓學(xué)生使用智慧屏幕自主探究，加深學(xué)生對光速的了解，并通過“光在不同介質(zhì)中的傳播”實驗，讓學(xué)生了解“光在不同介質(zhì)中傳播的速度是不同的”這一原理。對此，教師還可以使用多媒體設(shè)備播放視頻，為學(xué)生詳細(xì)講解相關(guān)知識，并借助“雷雨天氣時，我們會先看到閃電再聽見雷聲”這個例子，讓學(xué)生理解“光的傳播速度比聲音的傳播速度快”這一原理。在此過程中，教師可以利用多媒體設(shè)備播放相關(guān)圖片和視頻，為學(xué)生進行科普，讓學(xué)生了解歷史上第一個測量光速的科學(xué)家是伽利略，但受限于當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)水平，他的測量研究失敗了。經(jīng)過時代變革和科技發(fā)展，人類于20世紀(jì)20年代才精確地測定了光速。

第四步，講授“光的色散”這一知識點。教師可通過實驗的方式，帶領(lǐng)學(xué)生在動手實踐中進行觀察。第一個實驗是光的色散實驗。教師可以預(yù)先準(zhǔn)備一個盛有水的水槽，并在水槽中傾斜著放入一面鏡子。隨后，教師可以通過調(diào)整鏡子的位置，將太陽光反射到水面上，并不斷調(diào)整鏡子角度，讓學(xué)生觀察鏡子反射的七色光，思考七色光是從哪里來的。第二個實驗是色光的混合實驗。教師可將學(xué)生分成多個小組開展實驗。實驗材料包括三棱鏡、白紙板和帶有狹縫的紙板等。在實驗時，教師可以讓太陽光線穿過紙板中的狹縫，射到三棱鏡上，并在棱鏡的另一側(cè)放置白色紙板。學(xué)生通過觀察白紙板上的彩色光帶，會發(fā)現(xiàn)彩色光帶中的顏色是按照紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的次序排列的。在學(xué)生完成實驗并觀察到實驗現(xiàn)象后，教師可以結(jié)合視頻為學(xué)生介紹相關(guān)知識，讓學(xué)生了解“光的色散”是1666年由英國物理學(xué)家牛頓通過實驗發(fā)現(xiàn)的，使學(xué)生得出“白光是由多種顏色的光混合而成的”這一結(jié)論，加深對“光的色散”相關(guān)原理的理解。在此基礎(chǔ)上，教師可以向?qū)W生提出“我們?nèi)粘Ｉ钪锌吹降孽r花、樹葉、水果等都是什么顏色的，它們的顏色會改變嗎”等問題，讓各小組利用相關(guān)工具設(shè)計實驗，探究“通過不同顏色塑料制品的陽光可以變成什么顏色”這一問題。教師也可以與學(xué)生共同設(shè)計實驗，讓太陽光透過紙板上的圓孔照射到白紙上，隨后將不同顏色的塑料片遮在紙板的圓孔上，讓學(xué)生觀察白紙上顏色的變化。學(xué)生在觀察后會發(fā)現(xiàn)，太陽光通過綠色的塑料片后，照射在白紙上的光是綠色的。由此可見，綠色的透光物體只能讓綠光通過，即透亮物體只能讓與它顏色相同的光通過。

在這次課堂教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生將理論與實踐結(jié)合，能鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識，鍛煉學(xué)生自主設(shè)計實驗、觀察和探究實驗現(xiàn)象的能力。

（三）鞏固練習(xí)

在講授完理論知識后，教師可以設(shè)計如下練習(xí)題，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識。1.光的三原色是 、 和 。2.光的折射是由于光在不同介質(zhì)中的 不同而引起的。3.光的顏色是由光的 決定的。4.說出光的三原色是什么，說明它們?nèi)绾谓M合形成其他顏色。5.解釋為什么天空是藍(lán)色的。

（四）作業(yè)布置

教師可布置如下課后作業(yè)：一是完成練習(xí)冊相關(guān)課程內(nèi)容，二是搜集更多光沿直線傳播的應(yīng)用案例素材，三是討論“在雷雨天，為什么先看見閃電再聽見雷聲”這一問題，四是自主探究彩虹成因并撰寫書面報告。

（五）課程小結(jié)

這部分內(nèi)容課程主要介紹了光和顏色的基本概念及其相關(guān)知識。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能深入了解光的傳播、反射、折射等基本特性。首先，學(xué)生能了解光是一種電磁波，能夠在真空和透明介質(zhì)中傳播，知道光的傳播速度是非常快的，約為每秒30萬千米，且光是沿直線傳播的，當(dāng)光線遇到障礙物時會發(fā)生反射、折射和散射等現(xiàn)象。其次，學(xué)生能掌握光沿直線傳播的相關(guān)應(yīng)用。教師通過引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容與實際生活結(jié)合，能夠提高學(xué)生的知識運用和遷移能力，使學(xué)生了解相關(guān)科學(xué)現(xiàn)象在生活中的實際應(yīng)用。最后，學(xué)生能了解光的顏色是由光的頻率決定的，不同頻率的光會產(chǎn)生不同的顏色，并了解光的三原色即紅、綠、藍(lán)三種顏色，通過它們的混合可以得到其他顏色。

此外，通過實驗和示例，學(xué)生能夠運用所學(xué)知識解釋日常生活中的光和顏色現(xiàn)象，更好地理解科學(xué)原理，提高觀察和實驗?zāi)芰Α?/p>

（作者單位：

浙江省金華市婺城區(qū)雅畈鎮(zhèn)初級中學(xué)）