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本文对人教版八年级物理上册中“光的折射”教学设计的几点思考.光的折射内容在光学部分的教学中起到承上启下的作用,既是光的直线传播的延伸和拓展,又是学习透镜内容必要的知识储备.本节课的重点是通过实验探究得出光的折射的初步规律,而如何让学生清楚了解光的折射规律的同时能够准确的解释生活中常见的折射现象是本节课的难点,使学生对知识的理解由感性认识上升到理性.与生活实际紧密联系、源于生活而高于生活是初中物理课最显著的特点.为了能够充分调动学生的积极性,激发潜能,适当将探究性问题融入物理教学中很有必要.教师讲得如何精彩,课堂氛围多么热闹并不是高效物理课堂的关键,学生是否真正主动参与到学习活动中、是否在这堂课中获得知识的积累,技能的进步,物理思维与习惯的发展是一堂高效物理课堂的核心.
1魔术设疑,引入探究
巧妙的设疑会很大程度上激发学生求知欲,对于本节引入笔者选择“变脸魔术”引入探究(图1).用自制水槽,现场演示向水槽中加水的过程中观察到的脸谱由“花脸”变为“红脸”的过程,学生在惊讶之余会对即将学到的知识产生很强的好奇心.抓住这个契机引导学生思考为什么会出现如此神奇的现象,与本节课学习的光的折射有关,很自然地切入新课.
2把握前概念促进新课教学,利用合作学习展开科学探究
苏奥贝尔曾说过:“影响学习的唯一最重要因素,就是学习者已经知道了什么,要探明这一点并应据此进行教学”.学生不是空着脑袋进入教室的,学生在学习新概念之前对所涉及的知识并不是全新和毫无知觉的,而是在头脑中存在着前概念,他们在很大程度上决定着学生对新知识的理解.光的折射是以光的直线传播和光的反射为基础展开的,在研究方法上存在一定的相通性.所以把光的折射内容的教学整合到学生原有的对光的反射知识的认知结构中不失为一种有效的教学途径.
通过带领学生们欣赏倒影图片思考判断哪边是倒影的方法,学生会从影子比实物暗这一点入手,那为什么倒影看起来比实物暗一些呢?那还有一部分光到哪里去了呢?难道是水面反射的进入人的眼睛的光线强度比入射光弱?我们可以继续利用教材中探究光折射特点的实验:用激光笔斜射入玻璃水槽中(为了显示光的路径在水中加入适量牛奶,在水槽上方加入适量烟雾),把水下部分用纸板遮住,可以看到光经过界面发生了反射现象,把纸板拿走可以看到一部分光进入水中,并且传播方向发生了偏折.学生可以很直观地观察到一部分光进入水中并强于反射光线,有助于帮助学生触及光的折射概念的核心词“斜射”、“入射”、“偏折”.通过以上两个问题的提出加之学生头脑中存在光的反射的前概念,教师可以引导学生对光的反射知识的回顾来引出折射光线、折射角、光的折射定义的相关概念.
科学探究源于问题,没有“问题”,科学探究无从谈起.带领学生动手实验,把筷子斜插入水中眼睛斜着观察,能够看到筷子在水中部分向上弯折,并观看汤姆大叔系列漫画眼睛“受骗”(图2).以上都是光的折射现象,光从空气进入水会发生折射现象,光从空气进入其他介质是否也会发生折射现象?光在折射时究竟有怎样的规律呢?根据我们刚刚观察的现象,回忆光的反射请同学应用对比的方法进行猜想光的折射遵循哪些规律.猜想需要实验来验证,组建合作学习小组展开科学探究:将学生分成八组,每两组研究图中1、2、3、4中的一个区域,一组用水,一组用玻璃.观察三线的位置关系,改变入射角看折射角的变化情况,每组的实验条件不同,这样设计实验可以有效地避免重复操作,有助于得出普遍规律,提醒同学们依据以下表格观察实验现象,并填好表格.
实验器材:带激光器的光屏、半圆容器内装有水、半圆形玻璃等.
类比光的反射现象中光路可逆,我们可以猜想折射现象中光路是否可逆.教师可以利用课前实验让一束红色光从空气斜射入水中,再让一束绿色光逆着红色光折射方向射入.观察两束光线,如果两束光线完全重合充分说明在折射现象中光路也是可逆的.这一现象非常直观有效,相比直接告知结论更加有说服力.
合作探究学习充分体现了“生本教育”理论,课堂上尊重学生是课堂的主人,把课堂还给学生.学生动脑思考,用眼观察,用嘴回答,动手实验.对实验数据的处理,学生自己观察数据,每个数据的处理都是通过学生自己的的思考总结.引导学生通过实验现象运用比较、分析、综合等思维方法,对感性材料进行思维加工,进而抽象概括出光折射的规律.在实验的过程中细心的同学发现当光以某个角度从玻璃砖射入空气时没有折射光线这一全反射现象.学生经历探究过程,通过现象看本质,充分发挥了实验在物理实验教学中作用.
3巧设游戏体验,设置认知台阶
演示“折射操”,伸直一支手代表入射光线,另一只手代表折射光线,身体代表法线,肩膀代表界面,上方是空气下方是玻璃或者水.一名同学旋转一只手代表入射光线,另一名同学调整另一支手代表折射光线,要求手的位置符合光的折射规律.在学生体验知识的应用的同时提出疑问,为什么要保证两支手与身体在同一平面内?由反射现象中三线共面的实验学生很容易设计实验探究折射现象中三线是否共面.对于三线共面的探究笔者认为在与学生做游戏的同时可以启发学生从新的角度来认识三线共面.如果三线共面,我们从正上方俯视光从空气斜射入其他介质看到的应该是一条直线.从新的角度去认识规律,构建新的模型学生会感觉眼前一亮,能够真正体会到物理的奇妙之处.
4回应课堂起点,揭秘“变脸”魔术
自制形状不规则,厚度不计的玻璃水槽.俯视图如图4所示,在水槽后面放了两张不同的脸谱.加水之前光在水槽中的传播路径如图4所示的黑色虚线,我们看到了A,加水后红色的光线经折射进入人眼.这是由于光的折射现象造成的,在原来的位置看到了虚像B.这个小实验的设置很大程度上增强了本节课的弹性,关于不规则玻璃容器角度的制作,A、B两副图片的位置等是根据高中所学的斯涅耳定律计算出来的,一些对物理非常感兴趣的孩子会提出来相关的问题.为高中光的折射内容学习埋下伏笔.
5应用知识解释现象,实现从物理走向生活
学生生活经验是非常丰富的,我们怎样才能让学生从生活中的经验上升到理论高度.用已学的折射规律内容解释为什么水中的筷子向上弯折、漫画中为什么看似很浅的河水实际很深.设置插鱼比赛、结合人教版教材中“想想议议”部分中放在杯底刚好看不见的硬币,加上水后又会看得见的小实验要求学生利用所学的知识加以回答,最后,教师强调看见的硬币是硬币的像.以达到内化新知,使知识在学生思维中呈螺旋上升.
6课后反思
(1)本节课通过画光路图的方式来解释眼睛“受骗”对学生以后的学习帮助很大,教师应启发引导学生通过画光路图的方法巩固所学知识,这是本节课的遗憾之处.
(2)对于模型法探究三线共面在教学中,一部分学生并不能很好地理解,对该方法的设置在教学中可能增加了学生的认知难度.在今后教学中可以尝试把建立模型认识三线共面这一方法调整到第二课时中,这样学生在有一定的折射知识做铺垫的前提下学习.既可以让学生体会多方面认识知识又可以降低认知难度.
1魔术设疑,引入探究
巧妙的设疑会很大程度上激发学生求知欲,对于本节引入笔者选择“变脸魔术”引入探究(图1).用自制水槽,现场演示向水槽中加水的过程中观察到的脸谱由“花脸”变为“红脸”的过程,学生在惊讶之余会对即将学到的知识产生很强的好奇心.抓住这个契机引导学生思考为什么会出现如此神奇的现象,与本节课学习的光的折射有关,很自然地切入新课.
2把握前概念促进新课教学,利用合作学习展开科学探究
苏奥贝尔曾说过:“影响学习的唯一最重要因素,就是学习者已经知道了什么,要探明这一点并应据此进行教学”.学生不是空着脑袋进入教室的,学生在学习新概念之前对所涉及的知识并不是全新和毫无知觉的,而是在头脑中存在着前概念,他们在很大程度上决定着学生对新知识的理解.光的折射是以光的直线传播和光的反射为基础展开的,在研究方法上存在一定的相通性.所以把光的折射内容的教学整合到学生原有的对光的反射知识的认知结构中不失为一种有效的教学途径.
通过带领学生们欣赏倒影图片思考判断哪边是倒影的方法,学生会从影子比实物暗这一点入手,那为什么倒影看起来比实物暗一些呢?那还有一部分光到哪里去了呢?难道是水面反射的进入人的眼睛的光线强度比入射光弱?我们可以继续利用教材中探究光折射特点的实验:用激光笔斜射入玻璃水槽中(为了显示光的路径在水中加入适量牛奶,在水槽上方加入适量烟雾),把水下部分用纸板遮住,可以看到光经过界面发生了反射现象,把纸板拿走可以看到一部分光进入水中,并且传播方向发生了偏折.学生可以很直观地观察到一部分光进入水中并强于反射光线,有助于帮助学生触及光的折射概念的核心词“斜射”、“入射”、“偏折”.通过以上两个问题的提出加之学生头脑中存在光的反射的前概念,教师可以引导学生对光的反射知识的回顾来引出折射光线、折射角、光的折射定义的相关概念.
科学探究源于问题,没有“问题”,科学探究无从谈起.带领学生动手实验,把筷子斜插入水中眼睛斜着观察,能够看到筷子在水中部分向上弯折,并观看汤姆大叔系列漫画眼睛“受骗”(图2).以上都是光的折射现象,光从空气进入水会发生折射现象,光从空气进入其他介质是否也会发生折射现象?光在折射时究竟有怎样的规律呢?根据我们刚刚观察的现象,回忆光的反射请同学应用对比的方法进行猜想光的折射遵循哪些规律.猜想需要实验来验证,组建合作学习小组展开科学探究:将学生分成八组,每两组研究图中1、2、3、4中的一个区域,一组用水,一组用玻璃.观察三线的位置关系,改变入射角看折射角的变化情况,每组的实验条件不同,这样设计实验可以有效地避免重复操作,有助于得出普遍规律,提醒同学们依据以下表格观察实验现象,并填好表格.
实验器材:带激光器的光屏、半圆容器内装有水、半圆形玻璃等.
类比光的反射现象中光路可逆,我们可以猜想折射现象中光路是否可逆.教师可以利用课前实验让一束红色光从空气斜射入水中,再让一束绿色光逆着红色光折射方向射入.观察两束光线,如果两束光线完全重合充分说明在折射现象中光路也是可逆的.这一现象非常直观有效,相比直接告知结论更加有说服力.
合作探究学习充分体现了“生本教育”理论,课堂上尊重学生是课堂的主人,把课堂还给学生.学生动脑思考,用眼观察,用嘴回答,动手实验.对实验数据的处理,学生自己观察数据,每个数据的处理都是通过学生自己的的思考总结.引导学生通过实验现象运用比较、分析、综合等思维方法,对感性材料进行思维加工,进而抽象概括出光折射的规律.在实验的过程中细心的同学发现当光以某个角度从玻璃砖射入空气时没有折射光线这一全反射现象.学生经历探究过程,通过现象看本质,充分发挥了实验在物理实验教学中作用.
3巧设游戏体验,设置认知台阶
演示“折射操”,伸直一支手代表入射光线,另一只手代表折射光线,身体代表法线,肩膀代表界面,上方是空气下方是玻璃或者水.一名同学旋转一只手代表入射光线,另一名同学调整另一支手代表折射光线,要求手的位置符合光的折射规律.在学生体验知识的应用的同时提出疑问,为什么要保证两支手与身体在同一平面内?由反射现象中三线共面的实验学生很容易设计实验探究折射现象中三线是否共面.对于三线共面的探究笔者认为在与学生做游戏的同时可以启发学生从新的角度来认识三线共面.如果三线共面,我们从正上方俯视光从空气斜射入其他介质看到的应该是一条直线.从新的角度去认识规律,构建新的模型学生会感觉眼前一亮,能够真正体会到物理的奇妙之处.
4回应课堂起点,揭秘“变脸”魔术
自制形状不规则,厚度不计的玻璃水槽.俯视图如图4所示,在水槽后面放了两张不同的脸谱.加水之前光在水槽中的传播路径如图4所示的黑色虚线,我们看到了A,加水后红色的光线经折射进入人眼.这是由于光的折射现象造成的,在原来的位置看到了虚像B.这个小实验的设置很大程度上增强了本节课的弹性,关于不规则玻璃容器角度的制作,A、B两副图片的位置等是根据高中所学的斯涅耳定律计算出来的,一些对物理非常感兴趣的孩子会提出来相关的问题.为高中光的折射内容学习埋下伏笔.
5应用知识解释现象,实现从物理走向生活
学生生活经验是非常丰富的,我们怎样才能让学生从生活中的经验上升到理论高度.用已学的折射规律内容解释为什么水中的筷子向上弯折、漫画中为什么看似很浅的河水实际很深.设置插鱼比赛、结合人教版教材中“想想议议”部分中放在杯底刚好看不见的硬币,加上水后又会看得见的小实验要求学生利用所学的知识加以回答,最后,教师强调看见的硬币是硬币的像.以达到内化新知,使知识在学生思维中呈螺旋上升.
6课后反思
(1)本节课通过画光路图的方式来解释眼睛“受骗”对学生以后的学习帮助很大,教师应启发引导学生通过画光路图的方法巩固所学知识,这是本节课的遗憾之处.
(2)对于模型法探究三线共面在教学中,一部分学生并不能很好地理解,对该方法的设置在教学中可能增加了学生的认知难度.在今后教学中可以尝试把建立模型认识三线共面这一方法调整到第二课时中,这样学生在有一定的折射知识做铺垫的前提下学习.既可以让学生体会多方面认识知识又可以降低认知难度.