基于實驗探究的教學(xué)設(shè)計

徐卓偉　孫春成

【設(shè)計理念】

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，如何緊扣時代脈搏，因地制宜地設(shè)計出高效、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)計中，如何在學(xué)生已有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過實驗來幫助學(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，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。教師用記號筆畫出光的傳播方向。

師：今天老師帶來了一個平行玻璃磚（展示兩個相對面平行的玻璃磚），如果把它放在光的傳播路徑上（水平放置），請同學(xué)們觀察會出現(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，首先要干什么呢？

生：作圖。

師：對，我們首先把玻璃磚所在的位置畫好

（演示：畫出玻璃磚兩個相對平行的邊）。怎么才能把光路畫出來？

生：兩點確定一條直線。

師：那玻璃中的光怎么畫呢？

生：找到入射點和出射點，兩點確定一條直線。

師：桌子上有激光筆和玻璃磚，請你把玻璃磚放在學(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)案上畫出光路圖.請注意激光勿入人眼?，F(xiàn)在開始。

學(xué)生活動：畫出光經(jīng)過玻璃磚的光路圖。

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

師：光折射時，有入射光線、折射光線、法線、入射角、折射角，請大家補充完整。

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

設(shè)計說明：讓激光通過玻璃磚來探究光的折射規(guī)律，是蘇科版教材中使用的方法。激光通過玻璃磚時，光路穩(wěn)定可靠，同時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)生畫出光從空氣到玻璃，再從玻璃到空氣的光路圖，這對大多數(shù)學(xué)生來說是比較高的要求。因此，在學(xué)生動手實踐之前，教師介紹器材應(yīng)具體化，同時指出光發(fā)生了兩次折射，應(yīng)明確要求學(xué)生畫出三條光線，還要演示畫出玻璃磚。

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，學(xué)生易把光線跟界面的夾角混淆為入射角和折射角。筆者在實踐的過程中，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。

在畫光路圖時，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)律的動態(tài)生成奠定了基礎(chǔ)，可謂水到渠成。

通過多媒體軟件實時上傳學(xué)生所畫光路圖，既能顯示學(xué)生完成進(jìn)度，也為總結(jié)光的折射特點提供了足夠多的現(xiàn)場素材。

3.根據(jù)已有經(jīng)驗，初步總結(jié)特點。（略）

4.多次實驗，得到普遍規(guī)律。

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

1.當(dāng)光垂直于水面，從空氣射入水中時，光的傳播方向___________（選填“變”或“不變”），折射角為___________°。

2.多次改變?nèi)肷浣?，把測量結(jié)果記錄在表格中。

學(xué)生實驗：探究光從空氣到水中，從水中到空氣中的折射特點。

筆者指導(dǎo)實驗，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，折射角小于入射角;當(dāng)光從水中斜射到空氣中時，折射角大于入射角。

師：能得到同樣結(jié)論的同學(xué)請舉手。

師：同學(xué)們，大量實驗表明，光從空氣中斜射入水中時，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，折射角大于入射角，折射光線偏離法線（板書）。光垂直水面入射時，傳播方向是什么樣？

生：垂直入射時，折射光線傳播方向不變，折射角為0°。

師：這其實是光的折射的一種特殊情況。

師：還能發(fā)現(xiàn)什么特點？

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)了一個特點，那就是雖然折射角大小分兩種情況，但其實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?，去發(fā)現(xiàn)。你還有什么發(fā)現(xiàn)呢？

設(shè)計說明：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;同時要求學(xué)生學(xué)會表述。教師可以引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到：光的折射還有很多特點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。

教師還可以對學(xué)生進(jìn)行學(xué)法指導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會歸納總結(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。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)過程中的內(nèi)在價值，通過相應(yīng)的活動培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、積極的人生態(tài)度和實事求是的科學(xué)精神。

（作者單位：江蘇省南菁高級中學(xué)實驗學(xué)校1;江蘇省江陰市青陽中學(xué)2）

本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題“基于STREAM教育理念的初中物理實驗拓展研究”（編號：D/2020/02/268）。

【參考文獻(xiàn)】

[1]譚慶仁，周小奮“.光的折射”教學(xué)設(shè)計思路及案例[J].物理通報，2013（9）：70-74.

[2]陳剛.蘇科版“光的折射”教學(xué)設(shè)計的實踐與感悟[J].物理教學(xué)探討，2016（5）：32-35.