初中物理“光的反射”實驗改進與創(chuàng)新

王成才

在初中物理教學中，對實驗中的某些細節(jié)進行創(chuàng)新與改進是教師應具備的基本技能之一。在北師大版初中物理教材中，“光的反射”實驗設計中規(guī)中矩，按照教材中的思路實施教學，可以順利地探究光的反射定律。但是如果深入研究這個實驗，就會發(fā)現(xiàn)值得改進與創(chuàng)新的地方。筆者試對自己的思路進行闡述：

一、改進與創(chuàng)新點

光的反射是自然界中普遍存在的現(xiàn)象，其遵循的光的反射定律是通過探究實驗得出的。光的反射定律有一段表述是“反射光線、入射光線和法線在同一平面上”，也就是我們常說的“三線共面”。教材中的實驗在證明三線共面時，通常用一個可以沿中軸線轉(zhuǎn)動的硬紙板或者現(xiàn)成的教具來完成。筆者在教學中發(fā)現(xiàn)，這樣的操作看似簡單，但學生卻不容易弄懂。最重要的原因就是，學生在完成這個實驗或者在觀察這個實驗的時候，來不及根據(jù)實驗過程得出實驗結(jié)論。因此，筆者便將改進與創(chuàng)新點落在這一環(huán)節(jié)上。

二、改進與創(chuàng)新思路

筆者將改進與創(chuàng)新思路確定在豐富探究過程上。大的思路包括兩個方面：一是讓學生看到“三線共面”的現(xiàn)象;二是讓學生看到“如果不共面就無法看到三線”的現(xiàn)象。這兩個方面實現(xiàn)轉(zhuǎn)換需要有一個過程，以便讓學生在這個過程中有思考的機會。這個思考的機會實際上就是比較的機會，這個比較的機會越豐富，學生得出的結(jié)論就越牢固。

筆者針對光的反射定律實驗中三線共面的證明，重點對實驗的研究對象，也就是反射光線的探究進行了改進與創(chuàng)新：

第一步思考是：傳統(tǒng)實驗中學生研究反射光線只有一次機會，那就是可以對折的紙片在同一個平面時學生能看到反射光線，而旋轉(zhuǎn)之后學生則看不到反射光線。從邏輯的角度來看，這樣的實驗步驟會給學生留下較大的想象空間，而空間一大，學生的想象結(jié)果反而比較多。

第二步思考是：能否使學生研究反射光線的步驟多出一個環(huán)節(jié)，從信息加工理論的角度來看，多出一個步驟，學生對反射光線及其規(guī)律的思維加工就更精一些，即所謂的“精加工”。筆者的思考是，在紙片發(fā)生旋轉(zhuǎn)、學生看不到反射光線之后，要讓學生確認反射光線還在原處。只要做到這一點，學生在得出三線共面的結(jié)論時就會更加確信。

三、改進與創(chuàng)新辦法

基于以上思考，筆者最初進行的改進是將實驗裝置放在煙霧室中，以便讓學生能夠長時間地看到反射光線與入射光線。后來發(fā)現(xiàn)這種改進不僅增加了實驗器材，而且操作起來也比較困難，因此這次改進不算成功。

怎樣才能讓學生認識到反射光線并沒有隨著紙片的偏折而發(fā)生變化呢？幾經(jīng)思考和嘗試。筆者進行了第二次改進與創(chuàng)新，具體步驟如下：

步驟1：選擇器材。除了必備的平面鏡、激光筆和固定激光筆的支架之外，筆者設計了一個可以三折疊的紙片（先左右對折，然后右邊部分上下對折）。

步驟2：實驗操作。在上述操作中，先將三折疊的紙片豎直放在水平放置的平面鏡上，打開激光筆，使光線經(jīng)過紙片最左邊的部分并射向左右對折線與平面鏡的交點（入射點）。這時候可以發(fā)現(xiàn)右邊的紙上也出現(xiàn)了光線，將右邊的紙轉(zhuǎn)向以后，上面的光線消失了。這一步操作與教材設計基本相同，而下面的操作就不同了。在以上操作的基礎(chǔ)上，將右邊可以上下對折的紙片的上部分向后翻折。這個時候可以看到，下半部分的紙片上還有反射光線，而上半部分的紙片上沒有反射光線了。

步驟3：總結(jié)歸納。以上實驗歸納起來，實際上就是在教材實驗的基礎(chǔ)上，巧妙地將紙片右側(cè)進行上下翻折，增加了一個對反射光線進行研究的過程，也為學生創(chuàng)造了一個深入研究和思考的環(huán)節(jié)。學生研究的對象是光線，將對折的紙片翻折以后，學生實際上是靠想象去認識反射光線與入射光線以及法線之間的關(guān)系的，正是這個想象形成的表象，支撐了學生對三線共面的認知。

通過這一系列操作，學生對光的反射現(xiàn)象有了階梯性思考，對得出的三線共面結(jié)論也就認識得更加深刻了。以上過程也提醒了筆者，對實驗進行改進與創(chuàng)新固然可以在實驗器材上做文章，但是在綜合考慮操作的復雜性和改進的效果之后，從實驗思路入手也是個不錯的選擇。