基于實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)設(shè)計(jì)
——以蘇科版物理八（上）“光的折射”為例

■徐卓偉 孫春成

【設(shè)計(jì)理念】

隨著課程改革的不斷深入，各種教學(xué)新理念新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，物理教學(xué)有了新的發(fā)展要求，尤其是在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的大背景下，如何緊扣時(shí)代脈搏，因地制宜地設(shè)計(jì)出高效、精彩的物理課堂，成了我們的必修課。優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計(jì)要求教師結(jié)合施教內(nèi)容，在一定的教學(xué)理論指導(dǎo)下，精準(zhǔn)研讀課標(biāo)和教材，精心設(shè)計(jì)教學(xué)流程，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。筆者以蘇科版物理八（上）“光的折射”為例，談?wù)勗诰唧w的教學(xué)設(shè)計(jì)中，如何在學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助學(xué)生獲得新的發(fā)現(xiàn)，從而提升學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

【教學(xué)流程】

1.情境導(dǎo)入，激發(fā)興趣。（略）

2.學(xué)生活動(dòng)，建構(gòu)模型。

演示：將激光筆吸附在黑板上，激光在白紙上沿直線傳播。

師：這表明光在同一種均勻介質(zhì)中沿什么傳播？

生：沿直線傳播。

教師用記號(hào)筆畫(huà)出光的傳播方向。

師：今天老師帶來(lái)了一個(gè)平行玻璃磚（展示兩個(gè)相對(duì)面平行的玻璃磚），如果把它放在光的傳播路徑上（水平放置），請(qǐng)同學(xué)們觀察會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？

生：發(fā)生了偏折，光向左（下）偏。

師：光從空氣斜射入玻璃，發(fā)生一次折射，通過(guò)玻璃后，傳到空氣中，又發(fā)生了一次折射。要探究光的折射特點(diǎn)，首先要干什么呢？

生：作圖。

師：對(duì)，我們首先把玻璃磚所在的位置畫(huà)好（演示：畫(huà)出玻璃磚兩個(gè)相對(duì)平行的邊）。怎么才能把光路畫(huà)出來(lái)？

生：兩點(diǎn)確定一條直線。

師：那玻璃中的光怎么畫(huà)呢？

生：找到入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，兩點(diǎn)確定一條直線。

師：桌子上有激光筆和玻璃磚，請(qǐng)你把玻璃磚放在學(xué)案指定位置（如圖1），讓激光在水平桌面上斜射入玻璃，在學(xué)案上畫(huà)出光路圖.請(qǐng)注意激光勿入人眼?，F(xiàn)在開(kāi)始。

學(xué)生活動(dòng)：畫(huà)出光經(jīng)過(guò)玻璃磚的光路圖。

筆者指導(dǎo)學(xué)生畫(huà)圖，利用多媒體軟件展示學(xué)生畫(huà)圖完成情況。

師：光折射時(shí)，有入射光線、折射光線、法線、入射角、折射角，請(qǐng)大家補(bǔ)充完整。

筆者指導(dǎo)學(xué)生畫(huà)圖，利用多媒體軟件顯示學(xué)生畫(huà)圖完成情況（如圖2）。

設(shè)計(jì)說(shuō)明：讓激光通過(guò)玻璃磚來(lái)探究光的折射規(guī)律，是蘇科版教材中使用的方法。激光通過(guò)玻璃磚時(shí)，光路穩(wěn)定可靠，同時(shí)光從空氣斜射入玻璃、從玻璃斜射入空氣兩種情況都能同時(shí)呈現(xiàn)，方便總結(jié)折射角和入射角之間的大小關(guān)系。

但是，讓學(xué)生畫(huà)出光從空氣到玻璃，再?gòu)牟ＡУ娇諝獾墓饴穲D，這對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較高的要求。因此，在學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐之前，教師介紹器材應(yīng)具體化，同時(shí)指出光發(fā)生了兩次折射，應(yīng)明確要求學(xué)生畫(huà)出三條光線，還要演示畫(huà)出玻璃磚。

教材上將玻璃磚豎放，但這樣放置玻璃磚，與引入階段光的折射現(xiàn)象中界面和法線的位置有所不同。在學(xué)生概念還未清晰建立的情況下，在確定入射角和折射角時(shí)，學(xué)生易把光線跟界面的夾角混淆為入射角和折射角。筆者在實(shí)踐的過(guò)程中，改為讓玻璃磚橫放，有利于學(xué)生鞏固概念，順利建立光的折射的模型。

在畫(huà)光路圖時(shí)，教師布置任務(wù)，但不明確為什么要這樣做，從而為后繼的光的折射規(guī)律的動(dòng)態(tài)生成奠定了基礎(chǔ)，可謂水到渠成。

通過(guò)多媒體軟件實(shí)時(shí)上傳學(xué)生所畫(huà)光路圖，既能顯示學(xué)生完成進(jìn)度，也為總結(jié)光的折射特點(diǎn)提供了足夠多的現(xiàn)場(chǎng)素材。

3.根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，初步總結(jié)特點(diǎn)。（略）

4.多次實(shí)驗(yàn)，得到普遍規(guī)律。

師：接下來(lái)，請(qǐng)同學(xué)們利用桌面上提供的器材，來(lái)探究光從空氣進(jìn)入水中，以及從水中斜射入空氣中的折射特點(diǎn)（如圖3），數(shù)據(jù)記錄在學(xué)案表格中。

2.多次改變?nèi)肷浣?，把測(cè)量結(jié)果記錄在表格中。

光由空氣斜射入水中光由水中斜射入空氣序號(hào)入射角 折射角序號(hào)入射角 折射角1 1 2 2 3 3

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究光從空氣到水中，從水中到空氣中的折射特點(diǎn)。

筆者指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，利用多媒體軟件把探究結(jié)果顯示在投影上。

師：同學(xué)們，分析表格中的數(shù)據(jù)，你可以得到折射角與入射角之間有什么關(guān)系？

生：當(dāng)光從空氣進(jìn)入水中時(shí)，折射角小于入射角；當(dāng)光從水中斜射到空氣中時(shí)，折射角大于入射角。

師：能得到同樣結(jié)論的同學(xué)請(qǐng)舉手。

師：同學(xué)們，大量實(shí)驗(yàn)表明，光從空氣中斜射入水中時(shí)，折射角小于入射角，折射光線偏向法線；光從水中斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角，折射光線偏離法線（板書(shū)）。光垂直水面入射時(shí)，傳播方向是什么樣？

生：垂直入射時(shí)，折射光線傳播方向不變，折射角為0°。

師：這其實(shí)是光的折射的一種特殊情況。

師：還能發(fā)現(xiàn)什么特點(diǎn)？

生：折射角隨入射角的增大而增大。

師：還有什么發(fā)現(xiàn)？

生：……

師：老師還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特點(diǎn)，那就是雖然折射角大小分兩種情況，但其實(shí)可以歸類為一種情況，那就是在空氣這一側(cè)，光線與法線的夾角總是大一些。有同樣發(fā)現(xiàn)的同學(xué)請(qǐng)舉手。

師：同學(xué)們，關(guān)于光的折射，還有很多的規(guī)律等待同學(xué)們?nèi)ヌ剿鳎グl(fā)現(xiàn)。你還有什么發(fā)現(xiàn)呢？

設(shè)計(jì)說(shuō)明：在這一教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師讓學(xué)生自主探究，自主得到結(jié)論。只要引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)，學(xué)生就能發(fā)現(xiàn)足夠多的特點(diǎn)；同時(shí)要求學(xué)生學(xué)會(huì)表述。教師可以引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到：光的折射還有很多特點(diǎn)等待大家在后繼的學(xué)習(xí)中去探索和發(fā)現(xiàn)，從而激發(fā)學(xué)生探索的興趣，培養(yǎng)正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。

教師還可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)法指導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)歸納總結(jié)。

5.規(guī)律應(yīng)用、聯(lián)系生活。（略）

在培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的過(guò)程中，讓學(xué)生掌握科學(xué)探究方法，形成良好的科學(xué)思維是重要的兩個(gè)方面。在物理學(xué)科教學(xué)中，教師要讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)的探究過(guò)程，從而領(lǐng)悟科學(xué)探究方法，發(fā)展探究能力。物理規(guī)律課如光的折射的教學(xué)，正是培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的好契機(jī)。教師應(yīng)將規(guī)律作為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的載體，充分挖掘規(guī)律發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的內(nèi)在價(jià)值，通過(guò)相應(yīng)的活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、積極的人生態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)精神。