陳剛

摘 要：“光的折射”是初中光學的核心內容，筆者創(chuàng)設了多種情境，通過學生活動、教師演示、問題驅動和大屏展示等方式建構概念。課前教師的精心設計、自制教具的創(chuàng)新，為課堂中學生的情境體驗、類比學習提供了廣闊的思維發(fā)展空間，師生間的和諧共處、互動交流，促進了學生的“情感、態(tài)度與價值觀”的同步發(fā)展。

關鍵詞：光的折射；教學設計；情境

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）5-0032-4

“光的折射”是蘇科版義務教育教科書《物理》八年級（上冊）中較為抽象的一節(jié)內容，是初中光學核心現(xiàn)象之一，是在光的直線傳播、反射內容的基礎上系統(tǒng)地認識光的傳播情況，也是透鏡等后續(xù)內容的知識儲備。教學中筆者通過創(chuàng)設多種情境，試圖讓學生在體驗的基礎上感受、經(jīng)歷、探究和光的折射有關的現(xiàn)象、規(guī)律，通過學生活動、教師演示、問題驅動和大屏展示等來引導學生建構概念，讓學生在一次次的體驗活動中，產(chǎn)生認知沖突，從而認識、理解、掌握、應用光的折射特點，使“學生在親身經(jīng)歷中學習”貫穿于整個課堂。

1 教學設計的實踐

1.1 引入新課

學生活動：觀察硬幣的深淺。實驗桌上有兩個裝有一元硬幣的紙杯，其中左邊的紙杯中倒入大半杯的水，讓學生觀察兩枚硬幣的深淺。

教師演示：事先將一條玩具塑料魚放入裝有水的魚缸中的適當位置，用實物投影儀從魚缸的某一角度，在大屏上投影出魚缸中的景象，并提問魚缸中有幾條魚？當學生回答有兩條后，抬起魚缸給學生看，只有一條。

1.2 新課學習

學生活動：將激光（激光筆已經(jīng)用鐵架臺固定）沿水槽的左邊斜射入水槽的右下角，形成一個光斑，向水槽中緩慢倒入水，觀察光斑的變化。

問題驅動：（1）畫出加水前的光路；（2）猜想加水后的光路；（3）如何顯示光路？

學生活動：顯示空氣和水中的光路。轉動激光筆，觀察光路的傳播情況。

大屏展示：PPT展示光的折射光路。

問題驅動：類比光的反射命名跟光的折射有關的物理名詞。

大屏展示：PPT展示跟光的折射有關的物理名詞。

教師演示：如圖1所示，將一強激光斜射入水中（事先在水面上點上蚊香制造好煙霧），觀察折射光和發(fā)射光，根據(jù)入射點的位置放置好法線。

問題驅動：（1）找出入射光線、反射光線、折射光線、入射角、反射角。（2）從光的傳播路徑角度分析光的折射和反射有什么相同或相似之處，又有什么不同之處？

問題驅動：（1）光的反射定律內容。（2）根據(jù)觀察到的折射現(xiàn)象，結合光的反射定律，猜想光折射時可能有哪些特點？

大屏展示：PPT呈現(xiàn)光的反射定律。

大屏展示：結合學生猜想，PPT呈現(xiàn)光的折射特點的猜想。

學生活動：利用光的折射演示器，根據(jù)“試一試”的內容分小組進行實驗探究。

學案設計：試一試，利用光的折射演示器探究光的折射特點。

（1）探究三線的位置關系，你的操作是

，觀察到的現(xiàn)象是 。

（2）多次改變入射角，并將數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中（表1）。

問題驅動：交流、分析光的折射的特點。

教師演示：如圖2所示，利用大水槽演示不同入射角時的折射角。

大屏展示：PPT呈現(xiàn)光在空氣與水間折射的特點。

教師演示：如圖3，將一束激光斜射向玻璃磚，分析光由空氣斜射入玻璃和由玻璃斜射入空氣的折射角和入射角關系。

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大屏展示：PPT呈現(xiàn)光在空氣與水（或玻璃）間折射的特點。

學生活動：提供兩套捕魚神器（瞄準器、水槽、水槽內各有一橡皮泥代替的小魚），請兩位同學參與，一位用激光筆照魚，一位用魚叉（直棒）叉魚。

大屏展示：實物投影上述操作過程，利用凍結功能定格最后的瞬間。

問題驅動：為什么會出現(xiàn)圖4的兩種不同情況？

學生活動：如圖5，根據(jù)入射光線作出大致的折射光線。

問題驅動：將折射光線反向延長，你會有什么收獲？

大屏展示：如圖6，PPT呈現(xiàn)硬幣變淺、鉛筆向上偏折的現(xiàn)象。

學生活動：將一支鉛筆斜插入水中，觀察鉛筆的偏折情況。

大屏展示：PPT依次展示圖7中的圖片和詩句“潭清疑水淺”。

1.3 課堂小結

大屏展示：利用概念圖軟件，構建知識框架，根據(jù)需要逐步呈現(xiàn)課堂內容。

1.4 布置作業(yè)

（1）完成《物理補充習題》（八年級上冊）P54～55的1～6題。

（2）通過請教老師、家長、朋友或者網(wǎng)絡，了解在只有一條魚的魚缸里，為什么卻能夠看到兩條魚？（選做）

2 教學設計的感悟

本節(jié)課分為：初識光的折射現(xiàn)象、探究光的折射特點和光折射的應用3個環(huán)節(jié)，筆者巧妙利用光的折射結合光的反射定律猜想光的折射特點，將第一環(huán)節(jié)、第二環(huán)節(jié)有機銜接，利用捕魚游戲從第二環(huán)節(jié)無縫對接到第三環(huán)節(jié)，教學設計緊湊，內容環(huán)環(huán)相扣，過渡自然。

2.1 立足預設，巧于生成

成功的課堂預設，一石激起千層浪。教師是課堂的策劃者，“生成，只青睞有準備的課堂”，只有精彩預設，才能和諧生成。動態(tài)生成性的物理課堂教學并不是推崇沒有預設的教學，恰恰相反，教師要對可能的“生成”層面作出精心預設，立足“預設”方能巧于“生成”。在實驗中通過表格的設計將定性的大小轉化為定量的具體度數(shù)，便于比較每次實驗中的折射角與入射角的關系，且通過3組實驗中的數(shù)據(jù)分析出入射角發(fā)生動態(tài)變化時折射角的變化情況。在演示光通過玻璃磚時的折射情況時，將玻璃磚斜放在有許多相互平行線的作業(yè)紙上（圖3），讓入射光線沿其中的一條直線射向玻璃磚，提示學生最終的出射光線和入射光線平行，在利用PPT分析鉛筆向上偏折時，在“原硬幣變淺”動畫的基礎上將鉛筆下端斜插至硬幣位置，從而便于學生猜想到鉛筆下端跟硬幣一樣的上移，而水面之上不變，從而有依據(jù)地得出向上偏折的結論。光路的可逆性是相對獨立的知識點，筆者在3個環(huán)節(jié)中加以預設：（1）可利用學生活動中的實驗數(shù)據(jù)；（2）圖3中玻璃磚的入射光線與出射光線平行；（3）學生活動中用激光筆照射魚。所有的現(xiàn)象都預設著光路的可逆性，學生何時“生成”，就何時解決。機會總垂青于有準備的人，敏銳捕捉課堂中的生成性資源，并加以合理地利用，有機地放大，適當?shù)靥嵘媱討B(tài)生成的物理課堂教學。

2.2 情境體驗，建構概念

柯林·比爾德和約翰·威爾遜在其著作中論述道：“我們發(fā)現(xiàn)，脫離體驗談論學習沒有任何意義。體驗不能被忽略，它是所有學習的核心思考點?！北竟?jié)教學設計建立在學生的6個體驗活動的基礎上：學生在學生活動的驚奇體驗中引入新課；在學生活動中初步體驗光的折射現(xiàn)象；在學生活動中體驗光在空氣與水間折射的特點；在學生活動中體驗光路的可逆，認識到人眼并不可靠，為“看水中的物體變淺”埋下伏筆；在學生活動中讓學生體驗理論在物理學習中的重要地位，有力地說明我們觀察到的一些物理現(xiàn)象建立在一定物理規(guī)律的基礎上；學生活動讓學生體驗了光的折射在日常生活中的應用，進一步驗證理論的準確。整節(jié)課讓學生個體通過反復觀察、感受、實踐，通過問題驅動對認知、情感、行為和認識的內省體察，心靈感悟，最終掌握光的折射知識及其應用，培養(yǎng)實驗操作技能，分析思維能力，養(yǎng)成合作的行為習慣。使學生充分感受蘊藏于教學活動中的歡樂和愉悅，從而達到促進學生自主發(fā)展的目的。正如常詠梅所說：“只有‘設之以境、動之以情，才能‘導之以行；只有體驗，才能加深對知識的認知和建構，才能形成真正的方法和技能。”

2.3 自制教具，重視實驗

麥克斯韋說過“實驗的教育價值與儀器的復雜性成反比”。筆者充分發(fā)揮自制教具（圖1、圖2）的強大功能，大水槽、強激光，直觀宏大，奪人眼球，利用重垂線作為法線，標準、巧妙，該自制教具主要解決3個重要問題：（1）進一步認識與光的折射有關的物理名詞；（2）辨析光的折射和反射的異同，認識折射的本質；（3）用兩種不同色的激光，強烈對比入射角變大時，折射角的變化。圖4的捕魚神器，設計巧妙，操作簡便，效果顯著，隱含了光折射時的光路可逆和光由水中斜射入空氣中折射光線偏離法線，物體變淺的現(xiàn)象。在輕松愉快的氛圍中一掃課堂的沉悶和緊張，自然地過渡到利用光的折射特點解決日常生活現(xiàn)象這一環(huán)節(jié)。自制教具絕不是簡單的儀器仿制，利用日常生活中的物品制作實驗教具，通過自身體會，固有的好奇心與求知欲的引導和激發(fā)，進一步產(chǎn)生對日常生活的事物進行自主探究的欲望，擺脫了傳統(tǒng)的思維定勢，體現(xiàn)出個性獨立與創(chuàng)造性。

2.4 滲透方法，類比學習

我們知道，在物理教學中，物理思想是靈魂，知識是載體，方法是手段，培養(yǎng)能力、提高素質是最終的目標。若不注重思想的滲透和養(yǎng)成，就無從進行科學探究。本節(jié)課在多個環(huán)節(jié)通過類比進行知識學習，問題解決。（1）在認識光的折射的幾個物理名詞時，用光的反射來類比命名；（2）利用類比光的反射規(guī)律對光的折射特點進行猜想；（3）在揭示斜插入水中的筷子看起來向上偏折時，用硬幣變淺的圖片動畫類比遷移。通過類比的情境創(chuàng)設，解除了學生的畏懼心理。從課堂上的表現(xiàn)來看，學生在本節(jié)課上，無論是小組討論，還是交流發(fā)言都能積極參與，課堂基本上在學生自主學習的狀態(tài)下進行，實現(xiàn)了筆者“把課堂還給學生”的愿望；從教學理論層面來說，類比就是為學生創(chuàng)設了“最近發(fā)展區(qū)”。正如趙佳音、彭朝陽所說，“掌握科學方法或科學思想比知識的學習更為重要”?？茖W方法不僅是獲取物理知識的途徑和手段，還是理解物理知識的綱領和脈絡。因此，科學方法教育應貫穿于物理教與學的始終。

2.5 多種媒體，綜合呈現(xiàn)

義務教育物理課標要求：“鼓勵在物理教學中合理運用信息技術?！痹诙嗝襟w教學環(huán)境下，常用的主要是感覺媒體。本節(jié)課使用實驗投影、PPT等多種媒體。利用PPT逐步呈現(xiàn)知識概念和動畫；利用思維導圖小結本節(jié)知識，利用實驗投影將學生活動的作圖呈現(xiàn)在大屏上，讓全班同學一起分析，對正確的予以肯定、表揚，對錯誤的分析其產(chǎn)生原因，加以改正。通過實驗投影可將演示實驗現(xiàn)象加以放大，便于全班學生觀察。在學生活動中及時利用實驗投影中的凍結功能，將捕魚的瞬間鏡頭定格在大屏上，實現(xiàn)“視角暫留”，便于分析和思考。在建構主義的理論指導下，建立在多媒體技術平臺之上的教學模式具有教育信息的多樣化、教學過程的交互化、教學形式的生動化、個性教學的可行化的特點，且能夠擺脫時間、空間的限制。

2.6 關注情感，全面發(fā)展

蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基說：“學校里的學習不是毫無熱情地把知識從一個頭腦裝進另一個頭腦里，而是師生之間每時每刻都在進行心靈的接觸。” 詩句“潭清疑水淺” 將科學知識與人文知識融為一體，培養(yǎng)人文氣息，使抽象的物理煥發(fā)生機，給人帶來藝術享受，增強學生學好物理的原動力。在加拿大的高中物理課程中仍然要求“教師應對學生在教學活動中的健康和安全負責，也應使學生樹立起保護自己和他人的責任心”。本節(jié)課一旦使用激光筆，要通過大屏和語言提示“勿入人眼”；在明白看到的池水變淺后，立刻呈現(xiàn)圖7乙，警示學生要遠離陌生水域，真愛生命，從我做起。我們知道只有滿足學生的較低層次的“安全需要”，才能促進學生更高層次的需要。正如閆守軒所說，“教學的展開需要適當?shù)纳庾R或精神作為基礎和保障”。

3 教學設計的不足

由于激光器發(fā)出的激光較粗，測量出的入射角和折射角不太準確，很難利用表格中的數(shù)據(jù)得出光路的可逆性。初二的學生對利用數(shù)據(jù)分析，得出結論的意識還不強，不易分析出折射角動態(tài)的變化關系。

在利用光的折射特點從理論上證明“變淺”時，直接讓學生畫圖，跨步較大，有一定的難度，主要原因有二：（1）剛學折射，學生比較熟悉的是光由空氣中斜射入水中的作圖，而該題是由水中斜射入空氣中。（2）由于同一物點發(fā)出的兩條入射光線的入射角大小不等，所以學生不僅要畫出折射角大于入射角，還要保證入射角變大時折射角也增大，因而給學生作圖帶來困難。

參考文獻：

[1]柯林·比爾德，約翰·威爾遜.體驗式學習的力量[M].廣州：中山大學出版社，2003.

[2]羅明東，等.教育技術學基礎—— 現(xiàn)代教學理論與信息技術整合的探索[M].北京：科學出版社，2007.

[3]常詠梅.基于體驗教學理論的教學活動設計研究[J].電化教育研究，2012（3）：88—95.