依托自主探究，構(gòu)建多元課堂

在新課改的背景下，物理教學越來越注重培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，但是在實際教學中，許多教師仍然延續(xù)傳統(tǒng)的“滿堂灌”模式，學生被動接受知識，缺乏主動探究和動手實踐的機會，這種教學方式不僅難以激發(fā)學生的學習興趣，還無法真正實現(xiàn)新課標提出的“自主、探究、合作”的理念。為了改變這一現(xiàn)狀，教師在教學“光的折射”內(nèi)容時，嘗試采用自主探究的教學模式，通過創(chuàng)設(shè)生活情境、小組實驗等方式，引導學生主動思考、動手實踐，在探究過程中發(fā)現(xiàn)和掌握光的折射規(guī)律，這樣的課堂不僅能夠提高學生的學習興趣和主動性，還能培養(yǎng)學生的科學思維和實踐能力，真正實現(xiàn)物理教學的多元化和高效化。

在“光的折射”中，主要介紹光在不同介質(zhì)中傳播方向發(fā)生變化的現(xiàn)象及其規(guī)律，教材首先通過“筷子折斷”“叉魚”等生活現(xiàn)象導入折射概念；其次通過實驗探究光在不同介質(zhì)中傳播路徑的變化，歸納出光的折射規(guī)律，并引入折射角、入射角、法線等相關(guān)概念；最后還通過實驗“為何又能見硬幣了”創(chuàng)設(shè)實驗情境，活躍課堂氛圍，激發(fā)學生興趣。本節(jié)內(nèi)容與學生的生活實際密切相關(guān)，且實驗演示操作較為簡單，易于學生理解和掌握，光的折射規(guī)律是理解后續(xù)凸透鏡成像、光的色散等內(nèi)容的基礎(chǔ)，對學生的物理學習有重要意義。因此，教師需要引導學生深入理解光折射的本質(zhì)和規(guī)律，加強實驗探究和生活應用，夯實學生的物理基礎(chǔ)。初中生正處于從形象思維向抽象思維過渡的階段，對于一些抽象的物理概念和規(guī)律還缺乏深刻的認識，他們普遍好奇心強，喜歡動手實踐和自主探索。因此，在教學“光的折射”時，教師可以充分利用學生的這些特點，創(chuàng)設(shè)生動有趣的教學情境，鼓勵學生動手實驗、自主探究，引導他們在直觀感知的基礎(chǔ)上逐步建構(gòu)概念，掌握規(guī)律，發(fā)展科學思維。

《義務教育物理課程標準（2022年版）》對物理學科核心素養(yǎng)進行明確界定，其中涵蓋物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任，強調(diào)物理教學應注重整體設(shè)計與情境創(chuàng)設(shè)。基于這一規(guī)定，教師設(shè)計本節(jié)課教學目標如下：物理觀念方面，通過實驗探究，理解光在不同介質(zhì)中傳播方向發(fā)生改變的物理本質(zhì)，掌握光的折射現(xiàn)象的概念和規(guī)律，初步建立光的直線傳播和折射的物理觀念；科學思維方面，通過小組討論和交流，分析和總結(jié)實驗結(jié)果，歸納光的折射規(guī)律，培養(yǎng)學生的歸納、概括和邏輯推理能力，提高學生的科學思維水平；科學探究方面，通過教師引導和學生自主設(shè)計實驗，鍛煉學生提出問題、設(shè)計方案、動手操作、獲取數(shù)據(jù)的科學探究能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力；科學態(tài)度與責任方面，培養(yǎng)學生細致觀察、嚴謹求實的科學態(tài)度，養(yǎng)成實事求是、誠實守信的品格，激發(fā)學生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學精神。

筆者圍繞新課標的要求和學生認知水平，以“光的折射”為例，依托自主探究，建構(gòu)多元課堂的教學理念，整合出如下教學策略，旨在提高學生的科學探究能力，培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)。

一、情境導入，激發(fā)探究欲望

教師（演示實驗）：同學們，今天我們來做一個有趣的實驗。

老師拿出一個透明的水杯，里面放一支鉛筆（見圖1），大家仔細觀察，鉛筆在杯子里是什么樣子的呢？

學生A：老師，我發(fā)現(xiàn)鉛筆放在水里看起來好像折斷了一樣，和在空氣中看到的不一樣。

教師：非常好的觀察！大家都來看一看，筆在水中和在空氣中看起來有什么不同？

學生B：筆在水里看起來比在空氣中更粗一些。

學生C：筆在水面以下的部分好像向杯壁的方向偏移了。

（學生七嘴八舌地討論著觀察到的現(xiàn)象，課堂氛圍非常活躍）

教師：大家觀察得非常仔細，這些現(xiàn)象其實都是光在水中發(fā)生折射導致的。那么，光為什么會在水中發(fā)生折射呢？折射后的光線傳播方向有什么規(guī)律呢？

學生D：老師，我猜可能是因為光從空氣進入水中的時候，傳播方向發(fā)生了變化。

學生E：我覺得折射可能和光線入射的角度有關(guān)系，入射角度不同，折射的程度也不同。

教師：同學們的想法很有創(chuàng)意！看來大家對光的折射現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的興趣，這正是我們今天要探究的問題。

二、自主探究，發(fā)現(xiàn)光的折射規(guī)律

（教師播放一段光的折射視頻，視頻中光線從空氣斜入水面發(fā)生偏折的過程清晰可見）

教師：通過剛才的視頻，同學們對光的折射有了一個直觀的認識。那么，我們想要深入了解光的折射規(guī)律，一定要親自動手去探究和實踐。

教師：接下來，請同學們分成幾個小組，每組領(lǐng)取一個激光筆、水槽、一個可以折轉(zhuǎn)的光屏。探究光從空氣斜射入水中時，折射光線與入射光線的位置關(guān)系。小組可以通過改變?nèi)肷浣莵碛^察折射角的變化情況，思考并總結(jié)光的折射規(guī)律。

（學生分組領(lǐng)取器材，開始小組探究實驗）

教師：（巡視各小組）老師發(fā)現(xiàn)有的小組用激光筆發(fā)出的激光束斜射入水中時，看不到入射光線和折射光線，怎樣才能看到光線呢？同學們可以先嘗試向水槽中倒入牛奶，攪拌均勻，就能顯示光線。然后，仔細觀察入射光線和折射光線的位置關(guān)系。

（學生熱烈討論，積極動手實驗，教師適時給予指導和提示）

教師：各小組討論目前的探究成果，待會請小組派代表和大家分享你們的發(fā)現(xiàn)。

（學生進行組內(nèi)交流，總結(jié)探究過程中的發(fā)現(xiàn)）

學生F：我們小組發(fā)現(xiàn)，當光線斜射入水中時，折射光線似乎總是向法線方向偏折。而且入射角越大，折射角也越大。

學生G：我們小組發(fā)現(xiàn)，無論光線從哪個方向射向玻璃磚，折射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi)。

教師：你們是怎么探究入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)的？

學生H：我們是將有折射光線的半個光屏向后折轉(zhuǎn)一個角度，觀察到光屏沒有折射光線。

教師：非常好，同學們已經(jīng)具備探究能力，這些發(fā)現(xiàn)非常精彩！通過同學們的努力探究，我們對光的折射現(xiàn)象和規(guī)律有了更加直觀和全面的認識。接下來，我們將通過動手實驗，深入探究光的折射規(guī)律。

（教師演示實驗操作）

教師：首先，我們需要準備一個透明的玻璃磚和一個激光筆。把玻璃磚垂直放在白紙上，用激光筆從空氣中向玻璃磚射出一條光線。

（學生觀察演示，記錄光線傳播路徑）

教師：大家仔細觀察，光線從空氣進入玻璃磚時，傳播路徑發(fā)生了什么變化？

學生A：光線在空氣和玻璃的交界面發(fā)生了偏折，好像向法線方向偏折了。

教師：很好！我們把光線進入玻璃前的部分叫作入射光線，光線進入玻璃中的部分叫作折射光線。光線偏折的這個交點叫作入射點。

（教師引導學生思考）

教師：那么，入射光線、折射光線和入射點處的法線，三者之間有什么位置關(guān)系呢？

學生B：它們好像都在同一個平面內(nèi)。

教師：非常棒！這個平面我們稱為入射面。光的折射必須滿足：入射光線、折射光線、法線在同一平面內(nèi)。這是我們發(fā)現(xiàn)的第一個規(guī)律。

（學生分組進行探究實驗）

教師：現(xiàn)在，請同學們分組，每組領(lǐng)取實驗器材。探究一下，當入射角發(fā)生變化時，折射角是如何變化的。

（學生進行探究實驗，教師巡視指導）

學生C：老師，我發(fā)現(xiàn)當入射角增大時，折射角也隨之增大。

學生D：而且，折射光線始終在入射光線的另一側(cè)，它們分居法線的兩側(cè)。

教師：你們的這些發(fā)現(xiàn)很精彩！我們可以把它們總結(jié)成光的折射的第二個規(guī)律：折射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，折射角隨入射角的增大而增大。

（教師引導學生歸納光的折射規(guī)律）

教師：通過剛才的探究實驗，我們再來歸納一下光的折射規(guī)律。第一，入射光線、折射光線、法線在同一平面內(nèi)；第二，折射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，折射角隨入射角的增大而增大。

學生E：老師，如果光線垂直射入玻璃，還會發(fā)生折射嗎？

教師：這是一個很好的問題。我們來做個實驗驗證一下。

（教師演示垂直入射實驗）

教師：當光線垂直射入玻璃時，我們發(fā)現(xiàn)它并沒有發(fā)生偏折，而是沿原方向傳播。這啟示我們：當光線垂直射入介質(zhì)表面時，不發(fā)生折射。

（學生總結(jié)光的折射規(guī)律）

教師：好了，現(xiàn)在請同學們歸納一下我們探究出的光的折射規(guī)律。

學生F：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向會發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫作光的折射。光的折射符合以下規(guī)律：第一，入射光線、折射光線、法線在同一平面內(nèi)；第二，折射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，折射角隨入射角的增大而增大；第三，當光線垂直射入介質(zhì)表面時，不發(fā)生折射。

教師：總結(jié)得非常完整、準確！今天我們通過動手實踐，親自探究發(fā)現(xiàn)了光的折射規(guī)律。希望大家能夠運用這些規(guī)律去解釋生活中觀察到的各種折射現(xiàn)象。接下來，我們來做一個有趣的實驗：為何又能看見硬幣了（見圖2）？

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圖2

教師：這是一只不透明的杯子，老師在杯子底部放了一枚硬幣，讓一位同學從杯子的上方看去能看到杯底的硬幣，然后向后退，直到剛好看不見杯底的硬幣時站住。請另一位同學向杯子里倒水，剛剛看不到的硬幣又能看見了。這是什么原因呢？

（學生進行課堂活動）

教師：這個實驗與光的折射有關(guān)，如圖2（b）所示，當杯子加了適量水后，由于光的折射，光線發(fā)生了偏折，進入了人的8csyxgpC9cUSs7c2pkz1/Gs7AHY3SJpz4+QgoC0bbn8=眼睛，人就又能看見硬幣了。

三、合作交流，深化學習內(nèi)容

教師：同學們，通過剛才的探究實驗，我們已經(jīng)掌握了光的折射規(guī)律。現(xiàn)在，我想請大家回到小組，圍繞如下幾個問題進行討論和交流。

（教師展示討論問題）

1.在探究過程中，你們遇到了哪些困難和疑惑？是如何解決的？

2.除了教師演示的實驗方案，你們還能設(shè)計出哪些探究光的折射的實驗？

3.光的折射規(guī)律在生活中有哪些應用？你能舉出一些例子嗎？

（學生小組討論交流）

學生A：我一開始不太明白入射角和折射角怎么求，后來通過和組員討論，弄清楚了它們與法線的關(guān)系。

學生B：我們小組還設(shè)計了一個實驗，用半圓形的玻璃磚，觀察光線從空氣射入玻璃再射出玻璃的整個過程。

學生C：我在生活中觀察到，水底的魚看起來比實際位置要淺，這應該就是光的折射導致的。

（教師引導學生分享討論成果）

教師：大家的討論都很深入，能夠從不同角度探究光的折射。那么，每個小組能推薦一位代表，和全班同學分享你們的討論成果嗎？

（小組代表分享交流）

小組1代表：我們小組通過交流，加深了對折射角和入射角的理解。我們還嘗試用激光筆和不同形狀的透明物體探究光的折射，發(fā)現(xiàn)光的折射規(guī)律在不同介質(zhì)中都是適用的。

小組2代表：我們小組的創(chuàng)新實驗是用一個魚缸，在水面懸掛一個小燈泡，觀察從水中看燈泡的位置變化。這個實驗直觀地展示了光的折射現(xiàn)象。

小組3代表：我們討論了光的折射在生活中的應用，如凸透鏡、光纖通信、海市蜃樓等。這些現(xiàn)象背后都蘊含著光的折射原理。

（教師總結(jié)提煉）

教師：通過小組合作交流，同學們共享了彼此的疑惑和解決方法，拓展了探究光的折射思路，也發(fā)現(xiàn)了光的折射規(guī)律在生活中的廣泛應用。這些都有助于同學們加深對光的折射知識的理解。

（學生反思升華）

學生D：通過同學們的分享，我學到了不同的實驗方法，也了解了更多光的折射的應用。我感受到合作交流對學習的促進作用。

學生E：我原來對光的折射現(xiàn)象只有一個模糊的印象，通過探究實驗和小組討論，我對光的折射規(guī)律有了更清晰、更全面的認識。

（教師引導學生內(nèi)化知識）

教師：我們今天的探究和交流，不僅是為了掌握光的折射規(guī)律，更重要的是在合作中學會分享、傾聽、表達和思考。這種學習方式對我們今后的學習和生活都很有益處。

教師：那么，請同學們利用幾分鐘，對照今天的學習目標，評估一下自己的學習效果，也可以對小組成員的貢獻進行評價。

（學生自評、互評，教師適時點評）

教師：光的折射是一個有趣而又重要的物理現(xiàn)象，它不僅豐富了我們的物理知識體系，還拓寬了我們認識世界的視野。希望大家能在今后的學習和生活中，進一步探索光學現(xiàn)象，感受光的神奇。

（設(shè)計意圖：整個教學環(huán)節(jié)體現(xiàn)了“以學生發(fā)展為本”的理念，調(diào)動了學生參與交流的積極性，促進了學生的全面發(fā)展，學生在與他人的思維碰撞中，加深了對知識的理解，內(nèi)化了科學探究的方法，提升了綜合素質(zhì)，合作交流不僅成為深化知識的途徑，更成為學生成長的助推器。）

四、總結(jié)

本節(jié)課以“光的折射”為切入點，通過創(chuàng)設(shè)生活情境、小組探究實驗、合作交流分享等環(huán)節(jié)，引導學生主動構(gòu)建“光的折射”知識體系，提高了學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。在教學過程中，筆者充分發(fā)揮學生的主體作用，引導學生通過觀察現(xiàn)象、提出問題、設(shè)計實驗、歸納規(guī)律等步驟，循序漸進地掌握光折射的基本概念和規(guī)律，培養(yǎng)學生的科學探究能力。學生在自主探究中提升了動手操作能力，在合作交流中提升了表達溝通能力，在拓展應用中培養(yǎng)了分析解決問題的能力，教學過程突出了學生的親身體驗和互動參與，調(diào)動了學生學習的積極性和主動性。在實際教學過程中，構(gòu)建多元課堂，創(chuàng)設(shè)各種教學情境，調(diào)動學生積極性，讓學生掌握物理知識的同時，不斷提升課堂教學質(zhì)量，發(fā)展學生的物理核心素養(yǎng)，實現(xiàn)全面發(fā)展。

不足之處在于針對學生的個體差異，無法做到滿足每個學生的需求，教學策略還有待進一步完善。部分學生在探究過程中可能需要更多的指導和幫助，而一些學有余力的學生則需要更具挑戰(zhàn)性的拓展任務。在今后的教學實踐中，教師應加強分層指導，設(shè)計差異化的探究任務，以促進每位學生的個性化發(fā)展。

（作者單位：福建省漳州市華僑中學）

編輯：趙文靜