“光的色散”的自主探究教學設計

1 教學任務分析

按照《全日制義務教育物理課程標準（實驗稿）》的要求編寫的《物理》（8年級）（上?？茖W技術出版社，2006年5月修訂版），“光的色散”一節(jié)是在學習了光的傳播、光的反射和光的折射的基礎上，讓學生通過觀察、實驗探究，學習光的色散的產(chǎn)生條件及其相關知識。雖然“光的色散”知識在光學知識體系中不是重點內(nèi)容，但是對“光的色散”本質的學習是很好的科學探究選題，而且這些知識與學生的學習生活和社會生活聯(lián)系密切，學習后可以幫助學生了解自然界中各種美麗的光現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，知道決定物體顏色的因素，并且這些知識在高中物理中不再安排學習，所以本節(jié)知識就成為教學的重點之一。

2 學生學習心理特點分析

學生在小學科學課中已做過用三棱鏡使太陽光出現(xiàn)各種顏色的光的實驗，在本節(jié)課中，學習了光在均勻介質中沿直線傳播、在物體表面會發(fā)生反射、從一種介質射入另一種介質會發(fā)生折射。日常生活中看到過自然界中彩虹等光的色散現(xiàn)象，但卻不清楚色散現(xiàn)象的本質。這一節(jié)要求學生在實驗基礎上，抽象出光的色散的本質，對學生的抽象思維能力有較高的要求，而初二學生的抽象思維能力還不強，因此是教學的難點。在生活中，學生對色光的三基色與顏料的三原色的感性經(jīng)驗參差不齊，差距比較大，這也容易形成學習障礙。

3 教學目標

根據(jù)物理課程標準精神、教材編寫意圖、內(nèi)容特點和學生實際制定如下教學目標：

3.1 知識與技能

知道白光是由色光組成的；

知道色光的三基色與顏料的三原色的不同；

能根據(jù)光的色散現(xiàn)象和三原色原理解釋生活中的相關現(xiàn)象。

3.2 過程與方法

在自主探究光的色散、色光和顏料的混合等實驗過程中，學習科學探究方法。

3.3 情感態(tài)度與價值觀

在合作探究光的色散和色光的混合實驗中，體會合作學習的意義；

在自主探究顏料的混合實驗中，體會成功的快樂；

應用光的色散知識解釋相關生活現(xiàn)象的過程中，領略自然界的美妙與和諧。

【教學設計說明】三維教學目標是結合光的色散知識與學生基礎設計的。

4 教學重點難點

探究光的色散與顏料的三原色是教學重點，探究光的色散實驗是教學難點。

5 教學媒體

每組學生的器材：鐵架臺，白熾燈，2個玻璃三棱鏡，白屏，放大鏡，3個手電筒，紅、綠、籃3種顏色的透明膠片，繪畫顏料，每人1個調(diào)色盤、1支毛筆、1張白紙。

演示器材：多媒體課件，1個小噴壺，1臺投影儀。

6 教學過程

6.1 創(chuàng)設情境引入新課

【事件1】用多媒體向學生展示幾幅關于彩虹的圖畫，詢問學生有沒有見過彩虹、是否聽說過古代關于彩虹的眾多傳說，讓學生自主思考在什么條件下能見到彩虹。

多數(shù)學生總結出雨后能見到彩虹后，通過教師提問“晚上見過彩虹嗎？晴空萬里的時候見過彩虹嗎？陰天或下雨的時候見過彩虹嗎？下雨后陽光高照的時候見過彩虹嗎？下雨后霧很大的時候見過彩虹嗎？”等一系列啟發(fā)性問題。學生討論得出結論：看到彩虹的條件是有陽光和空氣中有小水滴。

【事件2】教師演示模擬彩虹實驗：用一個小噴壺分別在投影儀的光照不到的地方和有投影儀光的方向噴水，讓學生觀察（讓教室的光線稍暗些），證實學生總結的出現(xiàn)彩虹的兩個條件。

教師引導學生思考與猜想：彩虹產(chǎn)生的原因。

學生提出猜想：光本來在空氣中沿直線傳播，照到水滴上之后可能射入水滴發(fā)生折射，也可能會在水滴表面發(fā)生反射，所以形成彩虹。

【教學設計說明】從學生熟悉的自然現(xiàn)象--彩虹入手，并通過彩虹的傳說和一系列的問題激發(fā)學生思考的興趣，并提出猜想，不僅體現(xiàn)了“從生活走向物理”的理念，還創(chuàng)設了使學生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的情境。

6.2 猜想白光與色光的關系

【事件3】教師繼續(xù)提出問題：出現(xiàn)彩虹的條件是光和小水滴，但太陽和投影儀等光源的光都是白色的，小水滴是無色的，而彩虹是五顏六色的，五顏六色的光從何而來呢？

學生自主思考和討論后提出猜想：白光和色光之間可能存在一定的關系。

6.3 學生設計和操作探究色光與白光關系的實驗

【事件4】教師引導學生利用實驗桌上提供的器材設計驗證猜想的實驗。

學生能設計出方案：在實驗桌的一側放白熾燈，再放一狹縫使一束光透過，另一側放一個白屏，中間用鐵架臺鐵夾夾住三棱鏡，進行觀察。

學生觀察到：白光經(jīng)過三棱鏡后形成由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫7種顏色組成的彩色光帶，與彩虹極其相似。

【事件5】教師進一步引導學生猜想：如果白光中包含7種彩色光，或說白光是由7種色光組成，那么，如果在三棱鏡的后邊再放一倒置的三棱鏡，7種色光會合成為白光。

學生進行實驗（第2個三棱鏡后邊有白光出現(xiàn)的實驗不容易做，要注意引導學生自己改進實驗）觀察到的現(xiàn)象：7種色光經(jīng)過第二個棱鏡后得到的是白光，證明白光確實是由7種色光混合成的。

教師用多媒體課件模擬演示實驗，增強感性認識。

【教學設計說明】學生在小學自然中已做過用三棱鏡使太陽光出現(xiàn)各種顏色的光的實驗，前面學生又對白光與色光的關系進行了猜想，學生設計實驗方案應該不是一件難事。但第2個三棱鏡后邊有白光出現(xiàn)的實驗不容易做，這可使學生體驗科學探究過程的艱辛。

6.4 揭示白光的本質，進行情感教育

【事件6】教師引導學生得出結論：三棱鏡把白光分解成了紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫7種顏色的光，這種現(xiàn)象稱為光的色散，我們的眼睛都能看到這些色光，因此稱為可見光，以后還會學到看不見的光。

教師補充講解：1665年牛頓從劍橋大學畢業(yè)，1666年1月牛頓做了這個實驗，說明白光是由這7色光混合成的。他在《關于光和色的新理論》著作中敘述當時的情景：“當我第一次看見由此產(chǎn)生的鮮明而強烈的顏色，我感到了極大的愉快”，那是對自己辛勤勞動的發(fā)自肺腑的欣慰。

在牛頓之前，笛卡兒等很多科學家都認為白光是最單純的光，以至于很多的光現(xiàn)象都不能解釋。牛頓大膽猜想、創(chuàng)新，才發(fā)現(xiàn)前人未發(fā)現(xiàn)的光的奧秘。

【事件7】引導學生分析彩虹形成的秘密——彩虹實際上是光的一種色散現(xiàn)象。

教師總結：這些都是光的色散現(xiàn)象。并補充：早晨的太陽通過山頂?shù)臐忪F能產(chǎn)生彩色光環(huán)，有時還能觀察到帶彩色邊緣人物的影像，也是光的色散現(xiàn)象，但是卻被部分宗教人士稱為：“佛祖顯靈、佛光普照”。其實世無佛祖，更無佛光。

【教學設計說明】通過物理學史對學生進行情感態(tài)度價值觀的教育，學習科學家對事業(yè)的執(zhí)著追求和對科學認真探索的精神。在進行無神論教育的過程中，讓學生體會到物理學在推動人類社會進步中的作用。

6.5 實驗探究光的“三基色”

【事件8】我們已經(jīng)知道陽光由多種色光組成，而電視機中美麗的彩色畫面是如何形成的呢？

學生獨立思考后，讓學生小組合作實驗：在3個手電筒前分別蒙上紅、綠、籃3種顏色的透明膠片，做教材上圖4－34所示的光的混合實驗。

學生匯報觀察到的現(xiàn)象后，教師作總結，實驗研究表明：自然界中紅、綠、籃3種顏色是無法用其它顏色的光混合而成的，而其他顏色的光則都可以通過紅、綠、籃光的適當混合而得到。因此紅、綠、藍三種顏色被稱為光的“三基色”。

【事件9】讓學生用放大鏡看教室里彩色電視機各種顏色的畫面，學生會觀察到：電視屏幕上呈現(xiàn)出的豐富多彩的各種畫面都是由紅、綠、藍三色光斑組成的。

【教學設計說明】利用手電筒、彩色透明膠片與放大鏡等學生日常生活中的物品進行邊學邊實驗，可以培養(yǎng)學生利用生活用品進行科學探究的意識和習慣。

6.6 實驗探究顏料的“三原色”

【事件10】教師展示一幅油畫，同時讓愛好美術又對顏料了解較多的學生簡單介紹顏料混合的經(jīng)驗，讓學生思考、討論：顏料的混合與色光混合的規(guī)律是否相同。

學生會提出：“顏料的混合有什么規(guī)律？”的問題。

【教學設計說明】調(diào)動熱愛繪畫而對顏料配合了解比較多的學生的學習積極性，充分開發(fā)和利用學生中的課程資源。

【事件11】教師進一步引導學生思考和設計探究顏料的混合規(guī)律的實驗。

學生自主思考設計出實驗方案之后，找?guī)讉€有代表性的學生匯報所設計的實驗方案，師生共同討論各方案的合理性及改進措施。

在學生做實驗前，教師提出為了便于記錄和分析實驗現(xiàn)象，請同學自己設計一個表格。學生設計完成后，挑選有代表性的投影并匯報。

【教學設計說明】“設計實驗”是科學探究中的重要環(huán)節(jié)，教師應鼓勵學生設計出盡可能多的實驗方案。教師不輕易給與肯定或否定的建議，可以讓學生自己進行不同方案的比較，尋找其不足，自行改進實驗。

【事件12】學生實驗，教師巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時進行指導。

學生操作完實驗后，讓學生代表上講臺展示自己的實驗結果。

教師引導學生分析實驗結果、總結出顏料混合的規(guī)律：顏料混合后的顏色是各種顏料都能反射的色光的顏色。

教師總結：紅、黃、籃被稱為顏料的“三原色”。

【教學設計說明】這個環(huán)節(jié)的教學，不僅讓學生自主設計和動手做實驗，還讓學生自己展示實驗的結果，鍛煉學生的語言表達能力，體現(xiàn)了學生的主體地位，激發(fā)了學生學習的興趣。教師要注意對學生各種不同的新發(fā)現(xiàn)進行表揚，并鼓勵學生課后上網(wǎng)查資料了解更多的知識。

6.7 應用所學知識解決問題，深化對知識的理解

【事件13】教師提出問題：在自然界中或是生活中有沒有見過或聽說過其他類似的光的色散現(xiàn)象？產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因和條件是什么？

學生獨立思考，并小組討論交流后，教師總結。

【事件14】教師使用多媒體投影或口頭敘述課本開始的問題：“欣賞一幅美術作品，用什么燈光照明最合適？”

學生自己先獨立思考，尋找答案。

學生代表匯報答案，教師總結。

【教學設計說明】教師要引導學生會運用所學習的光的色散知識解釋生活中常見的現(xiàn)象，并用來指導生活實踐，體現(xiàn)從物理走向社會的教學理念。

6.8 學生自我評價談收獲

【事件15】學生自我評價：這節(jié)課學到了什么？最大的收獲是什么？

讓學生代表首先口頭發(fā)言，同學評議。要求每個學生課后以書面形式或電子郵件形式反饋給教師，教師對課堂上學生的表現(xiàn)給予合理的評價，并將結果存入學生的成長記錄檔案。

【教學設計說明】這節(jié)課的評價，實現(xiàn)了評價方式的多樣化，評價主體多元化，而且注意實施發(fā)展性評價。教師既關注學生的學習成果，也關注學生的學習過程。

6.9 布置課外探究學習內(nèi)容

【事件16】布置課外作業(yè)①教師指導學生課下參照教材圖4－38做水三棱鏡，并用其做太陽光的色散實驗。②查閱有關資料，探究決定物體顏色的因素，書面回答教材第1、2題。③在有繪畫經(jīng)驗同學的幫助下，每個學生完成教材第3、4題。

【教學設計說明】讓學生查閱資料和自己動手實驗可培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識；自己課下探究決定物體顏色的因素，可學會更多的知識和研究物理問題的方法。

【教學設計總說明】

“光的色散”的教學設計以初中物理課程標準為指導，結合本節(jié)知識的特點和學生的實際，讓學生從身邊熟悉的生活現(xiàn)象入手，經(jīng)過觀察、思考與討論，提出問題、猜想假設，自己設計實驗方案，進行實驗、分析論證等活動，采用自主、合作、探究等學習方式學習光的色散知識。整個教學過程注重創(chuàng)設發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的情境，重視引導學生從生活事例中發(fā)現(xiàn)物理問題，然后思考解決問題的方案，在交流討論后通過自主探究，建立物理規(guī)律，并應用光的色散知識解釋生活中的現(xiàn)象，體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念。

(欄目編輯趙保鋼)