“光的折射”探究教学设计

许 颖

(江苏省苏州振华中学,江苏 苏州 215006)



“光的折射”探究教学设计

许 颖

(江苏省苏州振华中学,江苏 苏州 215006)

笔者以“光的折射”为例，阐述了探究教学设计思路，展示了教学过程，在提高学生探究能力和课堂教学效率方面取得实效.

初中物理；光的折射；探究教学

《教学和教育百科全书》指出：探究教学的本质特征是不直接把构成教学目标的有关概念和认知策略直接告诉学生，取而代之，教师创造一种智力和社会交往环境，让学生通过探索，去发现有利于开展这种探索的学科内容要素和认知策略.这种教学的基本原则是由学生自己制定获取知识的计划，能使学科内容有更强的内在联系、更容易理解，教学任务有利于激发内在动机，学生的认知策略获得自然发展.

笔者以“光的折射”的教学设计为例，试图阐述物理课堂教学中细分探究环节对提高学生探究能力及课堂教学效率的作用.在“光的折射”教学中，注重激发学生的兴趣，让学生动脑、动手，亲自体验探究的全过程.在探究过程中，学生对光的折射规律开始可能会感到较为复杂，通过教师将实验环节的分解及实验小组的合作，学生自然而然地得出了光的折射规律，而不是教师的直接告知，提高了课堂教学效率.在整个实验探究的过程中，教师因势利导、层层追问、引出新的问题，引起学生进一步的思考.力求充分体现科学探究活动的基本要素，学生获得深层次的情感体验.

1 教材分析

光的折射是光学的重点内容，对理解与解释相关的光现象及学习后续的透镜知识具有重要作用.本节课中的重点知识“光的折射规律”是透镜对光线的作用和凸透镜成像的原理，这是学习透镜和凸透镜成像的基础.

2 设计理念

在本节之前学生已经学习了光的直线传播及反射定律，知道了入射线、法线、入射角等相关概念，开展自主探究学习的能力已基本具备，同时探究时间也较为充裕，因此适合采取让学生自主探究的教学方法.另外，学生在生活中遇到很多光的折射现象，他们想知道这些现象产生的原因，这更能引起学生的探究欲望和学习兴趣.初二学生具有一定的观察能力，能按目标有选择地观察实验现象，喜欢亲自动手实验并思考问题.他们喜欢讨论现象发生的原因，想去探究事物发展的因果联系，并找出规律，这为本节的设计提供了基础.我们要充分利用初二年级学生的好奇、好动的特点，让学生动手去探究、去观察、去发现问题，使学生成为学习的主人.通过实验探究，培养学生探究能力、观察分析能力、处理获得信息能力等.通过交流与合作，培养学生的团队精神和尊重科学的良好学风，培养学生的创新精神和能力.

3 教学过程

3．1 设置疑问，激起探究兴趣

我们知道，唤起学生学习兴趣是上好一节课的关键.笔者以奇妙的现象——“看不见的小乌龟”引入新课，利用实物投影展示，在空碗中放入一只小乌龟，将其肚子粘在碗底，调整镜头到刚好看不见乌龟的位置，向碗中缓慢倒入水，当水升到一定高度时，看到小乌龟，并能看到小乌龟在水中划水的样子，用活的小乌龟代替传统使用的硬币，一下子调动了学生的兴趣.

3．2 以问题引导学生自主探究

(1) 初识光的折射现象

① 学生探究活动：将一束激光射入水槽底部的黑点处，保持入射光线方向不变，向水槽中倒水.从水槽上方看，观察光斑的位置是否改变？通过光斑位置的变化，让学生了解到光从空气射入水中时传播方向可能发生了变化.探究中所用自制固定激光笔的支架如图1所示，可以固定激光笔，避免学生拿在手上移动后影响光斑的位置变化.

图1

② 教师演示：为了进一步认识光在空气和水中的传播路径，用亮度较强的激光笔，在水面上方用加湿器喷水雾，水中加一点牛奶或墨水，这样学生就可以很清楚地观察到光在空气中和水中的传播路径了(如图2)，此时观察仔细的同学还能看到水面上方的反射光线.

图2

先让光从空气斜射入水中，学生观察后发现光线发生了偏折，再将一束激光从水中斜射入空气，光线也发生了偏折，再从空气垂直射入水中，发现光线方向不变.

换一种介质，是否也有这样的现象？光从空气斜射入玻璃，光线也发生偏折，而垂直入射时，传播方向不变.学生不难理解光的折射的定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象，叫做光的折射现象.

3．3 细分探究过程，降低每一环节的难度

在教学中，笔者把演示实验改为学生实验，以充分发挥学生对做物理实验的积极性，同时将探究的环节分解，降低了难度，有利于减少学生的畏难情绪，提高了他们探究的热情.例如，在探究光的折射特点时，笔者的设计如下.

(1) 光从空气斜射入水中

① 提出问题：根据前面学过的反射现象及其特点，猜想光折射时的特点.折射光线、入射光线和法线是否在同一平面？折射光线、入射光线是否位于法线的两侧?从空气斜射入水中时，折射光线怎样偏折，折射角和入射角的关系如何？

② 学生设计实验：探究光从空气斜射入水中时折射的特点，把观察到的现象和数据记录到学习卡片上.

③ 学生上台汇报实验结果(如图3)：折射光线、入射光线和法线是在同一平面内；折射光线、入射光线分别位于法线的两侧；入射角增大，折射角也随着增大，但折射角小于入射角.

(2) 光从水中斜射入空气时的折射情况

① 提出问题：光从水中斜射入空气中，折射光线怎样偏折，折射角和入射角的关系如何？

② 学生汇报结果：光从水中斜射入空气时，折射光线偏离法线，折射角大于入射角(如图4所示，水槽下方是一个自制的木制架子，侧面贴了一块铁皮，方便学生固定激光笔，从而降低了操作难度).

同时，通过对比实验数据，学生还可以体验到在光的折射现象中，光路是可逆的.此过程中，要求学生力求实验数据精确，这是形成科学态度的基础.通过这一过程，培养了学生的实验技能，提高了学生发现物理规律和归纳总结的能力.同时教师要善于将各组学生汇报中的正确部分整合成成熟的方案，以便多数学生获得成就感，激发探究热情，提高课堂效率.

3.4 研究光折射的应用，让学生体验成功的喜悦

(1) 师生共同解释为什么空碗加水后能看见小乌龟的现象.

(2) 学生解释教材80页上的漫画，很深的水为什么看上去会变浅，培养学生理论联系实际的作风，由“学会”向“会学”转变.

(3) 用多媒体展示生活的折射现象：海市蜃楼、彩虹的形成、太阳奇观、弯折的筷子，设计悬念，再次激发学生的好奇心，引发学生进一步探究的意愿.

4 结语

笔者从科学探究的理论与实践相结合出发，对初中物理探究教学进行了探讨，通过让学生经历与科学家进行科学探究的相似过程，增强了学生学习物理的兴趣和信心，取得了较好的教学效果.