創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué) 培養(yǎng)動手能力

袁俊華

一、設(shè)計(jì)理念

“光的反射”是建立在“光的直線傳播”基礎(chǔ)上的知識，既是對“光的直線傳播”的延伸，也為“光的折射”的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，是“光現(xiàn)象”這一章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。本節(jié)課，筆者采用探究式教學(xué)策略，運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生，并通過多媒體課件等教學(xué)手段調(diào)動學(xué)生的積極性，以培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)驗(yàn)的能力、觀察能力和語言表達(dá)能力。

二、教學(xué)片段

1. 創(chuàng)設(shè)情境，引入教學(xué)。

師：同學(xué)們，老師手中有一支激光筆。（教師拿著筆先對著墻照射，又對著鏡子照射。）你們能看到幾個亮點(diǎn)？

（細(xì)心的學(xué)生發(fā)現(xiàn)了其中的小秘密。）

師：看，墻上有一個“愛心”。你能不能用激光筆對著鏡子照，使光照中墻上的“愛心”呢？

（學(xué)生按要求用激光筆照“愛心”，但需要很長時間才照到，有的學(xué)生還照不到。）

師：（迅速將光照到愛心上）老師是怎么做到的呢？這就與今天我們將要學(xué)習(xí)的知識有關(guān)。（多媒體顯示課題。）

師：當(dāng)光照射到物體表面時，有一部分會被物體表面反射回來，這種現(xiàn)象叫作光的反射。相信同學(xué)們學(xué)習(xí)了本節(jié)知識，也能快速照中墻上的“愛心”。（板書略。）

（設(shè)計(jì)意圖）通過“照愛心”活動，激發(fā)學(xué)生好奇心、求知欲，同時導(dǎo)入本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

2. 演示實(shí)驗(yàn)，初步體會。

師：（打開激光筆。）我現(xiàn)在沿著豎直放置的白板照射光線，白板下方放了一塊平面鏡，請同學(xué)們觀察光路。入射的這根光線叫作入射光線；光線射到平面鏡后射出的光線叫作反射光線。（板書略。）

（教師演示，讓入射光線左右移動，請學(xué)生觀察反射光線移動的方向。）

師：猜想兩條線有什么關(guān)系？

生1：移動方向相反。

師：為便于進(jìn)行下面的探究實(shí)驗(yàn)，請同學(xué)們先自主閱讀教材第70頁的“信息快遞”。

師：請說說教材第70頁圖3-45中的入射點(diǎn)、入射光線、法線、反射光線、入射角和反射角。（板書略。）

師：（按照教材的圖3-46進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。）請猜想這三條線的位置有什么關(guān)系？兩個角的大小又有什么關(guān)系？

生2：三條線在同一平面內(nèi)；入射光線與反射光線在法線的兩側(cè)；兩個角大小相等。

師：真的是這樣嗎？能不能通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想呢？老師準(zhǔn)備了一個“魔球”。這是一個中間插有細(xì)棒的立體透明空心球，球體內(nèi)有一個平面鏡，大家看一下。

（教師提前向球中吹入煙，目的是為了顯示光路，然后將光照射到“魔球”中的平面鏡上，慢慢旋轉(zhuǎn)球體，保持入射光線位置不變，然后再改變?nèi)肷浣?。?/p>

師：請同學(xué)們觀察并說說你看到的現(xiàn)象。

生3：我看到反射光線和入射光線在細(xì)棒兩側(cè)，有時會看到三線重合。

師：這兩線位于細(xì)棒的兩側(cè)，也就是位于法線的兩側(cè)。三線重合說明三線在同一平面內(nèi)。

師：請你用桌上的器材，進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)探究，并說說你是怎么做的。（板書略。）

（設(shè)計(jì)意圖）“魔球”實(shí)驗(yàn)直觀顯示了反射光線和入射光線位于法線兩側(cè)。在某一角度，學(xué)生能看到三線重合的現(xiàn)象，這為自主探究奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)教師的演示進(jìn)行獨(dú)立的猜想，培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力和語言表達(dá)能力。

3. 深入探究，得出規(guī)律。

學(xué)生按教材的圖3-46所示，安裝器材，進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，并記錄了三組入射角和反射角數(shù)據(jù)。

師：請說說你是怎樣探究三線共面的？

生4：（上臺展示。）光沿左側(cè)紙板射向平面鏡，可觀察到右側(cè)紙板出現(xiàn)反射光線。將右側(cè)紙板向后轉(zhuǎn)動，看不到反射光線，說明三線在同一平面。改變?nèi)肷涔饩€與法線的夾角，觀察到反射光線始終在法線的另一側(cè)，即反射光線和入射光線位于法線兩側(cè)。

師：很好，我們探究了光線之間的關(guān)系，那么，入射角與反射角的大小有什么關(guān)系呢？

生5：移動激光筆，讓入射光線向法線靠攏，可以看到反射光線也向法線靠攏，說明入射角變小時，反射角也變小。進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn)，讀出入射角和反射角的大小，發(fā)現(xiàn)它們大小相等。因此，我得出了反射角與入射角相等的規(guī)律。

（教師隨機(jī)投影學(xué)生探究反射角和入射角大小的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。）

師：很棒。各小組分別分析一下你們的數(shù)據(jù)，并用自己的語言描述你們實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論。

生6：光反射時，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線、入射光線分居在法線兩側(cè)，反射角等于入射角。

師：我聽到有同學(xué)說，入射角等于反射角。我們觀察數(shù)據(jù)表，發(fā)現(xiàn)入射角在這三組數(shù)據(jù)中角度越來越小，那么最小的入射角可以是多少度？此時光會不會反射？如何反射呢？試著做做看。

生7：不斷減小入射角，當(dāng)垂直入射時，入射角為0度，此時看不到反射光線了。

師：（演示。）光垂直入射時，光線亮度變亮了，這是因?yàn)楣庋卦贩祷亓恕?/p>

師：請同學(xué)們再思考，如果不是垂直入射，光線會不會沿原路返回呢？（教師演示。）大量實(shí)驗(yàn)表明，光反射時光路具有可逆性。（板書略。）

（設(shè)計(jì)意圖）學(xué)生通過演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了動手能力和合作意識。教師讓學(xué)生帶著問題去探究，在探究過程中鼓勵學(xué)生用自己的語言描述看到的現(xiàn)象，并進(jìn)行合作交流，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的習(xí)慣和表達(dá)能力。

4. 學(xué)以致用，展示自己。

師：現(xiàn)在哪位同學(xué)來試試，運(yùn)用剛學(xué)的知識準(zhǔn)確快速地將光照到“愛心”上。

生8：（展示。）用光對準(zhǔn)鏡子中的“愛心”，就能照到墻上的“愛心”了。因?yàn)殓R子中的“愛心”是墻上“愛心”的像，光反射時具有可逆性。

（設(shè)計(jì)意圖）與課堂導(dǎo)入部分相呼應(yīng)，學(xué)以致用。

5. 拓展學(xué)習(xí)，加強(qiáng)運(yùn)用。

師：在剛才的探究過程中，我們都是用一根光線。如果我們用兩根、三根光線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否也遵循光的反射定律呢？老師準(zhǔn)備了一組平行光源，讓平行光源分別對著不同類型的鏡子照射，會有什么令人驚奇的現(xiàn)象等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)呢？

（教師用平行光照射在平面鏡上，反射光線也平行射出。教師再用這組平行光照射另一個鏡面，該鏡面的反射面較粗糙，結(jié)果反射的光線不平行。）

師：請說說這兩次反射光線有什么不同？鏡面有什么不同？

生9：（仔細(xì)觀察了實(shí)驗(yàn)用的鏡子。）第一次反射光線平行，鏡面是光滑的；第二次反射光線射向各個方向，反射面凸凹不平。

師：平行光照射在物體上有差異的原因是物體的反射面不同。反射面光滑的反射叫作鏡面反射；反射面粗糙的反射叫作漫反射。請同學(xué)們閱讀教材的第72頁。

師：（多媒體呈現(xiàn)光路圖。）不管是鏡面反射，還是漫反射，它們都是光的反射，其每一條光線都遵循光的反射定律。（板書略。）

師：我們的身邊有好多鏡面反射和漫反射的現(xiàn)象。你能說出幾個？

生：穿衣鏡、光滑的瓷磚、平靜的水面發(fā)生反射是鏡面反射。光照在黑板上、教材上是漫反射。

師：很好。在生活中，鏡面反射和漫反射同等重要。我們今天學(xué)習(xí)了光的反射定律，像用久的黑板會反光、雨天迎著月亮要選暗的地方走等現(xiàn)象，都可以用光的反射知識去解釋。最后，請你說說這節(jié)課的收獲，談?wù)勥€有哪些疑惑。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課，筆者首先通過“找亮點(diǎn)”“照愛心”活動引入，讓學(xué)生嘗試動手操作，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動了學(xué)生參與的欲望。在這個過程中，教師要給學(xué)生留一定思考的時間并設(shè)置疑問，這樣才能激起學(xué)生的好奇心；觀察光路時，教師要對學(xué)生進(jìn)行逐步引導(dǎo)。接著，筆者借助特制的“魔球”抓住了學(xué)生的眼球。在大型的“魔球”中插入硬棒，使“魔球”可視性增強(qiáng)，方便了全體學(xué)生進(jìn)行觀察，抽象的法線概念也隨之具體地表現(xiàn)出來。

“三線共面”是本節(jié)課的難點(diǎn)。怎么讓學(xué)生直觀地看出“三線共面”呢？課堂上，筆者提示學(xué)生注意在球體轉(zhuǎn)動過程中進(jìn)行觀察，并注意觀察當(dāng)有一根光線正對自己時的現(xiàn)象。這樣，有了立體的視覺感受，學(xué)生就比較容易得到“三線共面”的猜想。筆者演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，又安排學(xué)生進(jìn)行自主探究實(shí)驗(yàn)。學(xué)生們都積極動手操作，期待在自己的實(shí)驗(yàn)中觀察到“三線共面”，培養(yǎng)了獨(dú)立思考和動手能力。有的學(xué)生在利用“魔球”顯示“三線共面”的自主實(shí)驗(yàn)中，由于使用不熟練，找不到觀察的重點(diǎn)，沒有取得觀察效果，這時就需要教師進(jìn)行引導(dǎo)。

在拓展探究中，筆者逐步開展兩線分居、兩角相等、光路可逆等實(shí)驗(yàn)。筆者通過“反射角隨入射角的減小而減小”實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考入射角最小的情況是什么樣的，從而得到一系列結(jié)論；讓學(xué)生猜想“如果不是垂直入射，光線會不會沿原路返回”，再次激發(fā)學(xué)生的好奇心，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生探究斜射時光路的可逆性；通過理論聯(lián)系實(shí)際，列舉身邊的例子，加深學(xué)生對鏡面反射和漫反射的理解。

總之，物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生體會用知識解決問題的重要性，鼓勵學(xué)生善學(xué)、活用，敢于表達(dá)。整節(jié)課，學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)都很好，但仍有需要改進(jìn)的地方：比如筆者課前考慮不充分，上課時運(yùn)用的器材放置的位置太偏，影響了部分學(xué)生的觀察；在探究角的大小關(guān)系時，有一組學(xué)生把光線與水平面的夾角當(dāng)成是入射角、反射角，也得出了兩角相等的結(jié)論；等等。

（作者單位：江蘇省鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)石馬中學(xué)）