鼓勵動手實踐 探究光學現(xiàn)象

浙教版初中科學七年級下冊第二章第四節(jié)“光和顏色”、第五節(jié)“光的折射和反射”是初中科學課程的一個重要內(nèi)容，其內(nèi)容主要涉及光的傳播、反射、折射等基本概念和現(xiàn)象，學生需要通過實踐活動來觀察和探究光的特性和行為，從而深入理解光學原理。初中生正處于身體和認知發(fā)展的關(guān)鍵階段，他們對新事物充滿好奇心，喜歡動手實踐和探索。因此，教師在科學教學中應(yīng)該充分利用他們的主動性和探究欲，通過實踐活動激發(fā)他們的學習興趣。在這部分內(nèi)容的教學中，教師要引領(lǐng)學生通過實踐活動觀察和探究光的傳播路徑、反射角度和折射現(xiàn)象，讓他們進一步理解光的行為和特性。

一、教學目標

這部分內(nèi)容的教學目標主要包括知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個方面。

知識與技能方面的目標包括：理解光的傳播方式和光的反射、折射、色散等基本光學現(xiàn)象的知識；掌握光的反射定律和折射定律的應(yīng)用；掌握光的顏色與頻率的關(guān)系，即光的顏色是由光的頻率決定的。

過程與方法方面的目標包括：進行實驗觀察，通過實踐探究光的傳播方式和光的反射、折射、色散等現(xiàn)象；進行實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學生的實驗設(shè)計和科學思維能力；進行小組合作學習，培養(yǎng)學生的合作與交流能力。

情感態(tài)度與價值觀方面的目標包括：激發(fā)學生對光學現(xiàn)象的好奇心，培養(yǎng)學生對科學的興趣和探索精神；培養(yǎng)學生觀察、思考和解決問題的能力；培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，讓他們形成嚴謹、客觀、合作和創(chuàng)新的科學精神。

教師設(shè)定以上教學目標，能讓學生在實踐中深入理解光學現(xiàn)象，培養(yǎng)學生的科學思維、實驗設(shè)計能力、科學興趣和科學態(tài)度，提高他們觀察、思考和解決問題的能力。

二、教學重難點

（一）教學重點

一是光的傳播和反射。學生需要了解光的傳播方式，包括直線傳播和反射。他們還需要學會使用光的傳播路徑來解釋物體的可見性和鏡子的反射現(xiàn)象。

二是光的折射和色散。學生需要了解光在不同介質(zhì)中傳播時的折射現(xiàn)象，并能夠解釋為什么光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同。此外，學生需要了解光的色散現(xiàn)象，即光在通過棱鏡等物體時會分解成不同顏色的光譜。

（二）教學難點

一是學生可能難以理解光的傳播和反射原理，特別是在涉及光線的傳播路徑和反射規(guī)律時，他們可能會混淆光的傳播和物體的運動，或者無法理解光線在不同介質(zhì)中的傳播速度和方向的變化。

二是學生可能難以理解光的折射和色散現(xiàn)象。他們可能難以理解為什么光線從一種介質(zhì)斜射到另一種介質(zhì)時傳播方向會發(fā)生偏折，并且無法理解光在通過棱鏡時會分散成不同的顏色。

三是學生可能難以理解顏色的形成和混合原理。他們可能會困惑為什么物體會呈現(xiàn)出不同的顏色，或者無法理解顏色的三原色和混色原理。

三、教學方法與教學工具

教學方法方面，在這部分內(nèi)容的教學中，教師可以采用探究式教學，通過實踐活動和觀察實驗，引導學生主動參與、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)他們的實驗能力和科學思維。同時，教師可以通過講解和開展課堂討論，幫助學生理解和總結(jié)實驗結(jié)果，增強他們的學習效果。

教學工具方面，教師需要準備白熾燈、激光手電筒、光屏、三棱鏡、投影儀等，學生需要準備手電筒、小鏡子、玻璃制品、彩色塑料片、水槽、紙板等。

四、教學過程

（一）導入新課

教師可以引入一些與“光和顏色”相關(guān)的現(xiàn)象或問題，如“為什么天空是藍色的”“為什么彩虹有七種顏色”等，以此激發(fā)學生的興趣。之后，教師可以組織學生討論問題，讓學生深入了解與“光和顏色”相關(guān)的現(xiàn)象。

（二）講授新課

在具體實踐中，教師可以將這部分內(nèi)容的教學分成以下四個步驟。

第一步，教師可以通過多媒體展示或?qū)嶒灥确绞?，向?qū)W生介紹光的特性和顏色的形成原理。教師可以講解光的傳播方式、反射、折射等基本概念，并通過實例和圖示來幫助學生理解。同時，教師可以介紹光的三原色和顏色的三要素等相關(guān)知識。

教師可以引導學生探究與光源相關(guān)的問題，如哪些物體能夠發(fā)光、哪些是人為的光源、哪些是自然的光源等，并指導學生歸納出“能夠自己發(fā)光的物體稱為光源，光源又分為人造和自然光源兩種”這一概念。

第二步，教師可以指導學生通過手電筒、激光手電筒等光源進行實驗，觀察光在空氣中的傳播過程，讓學生親自動手開展實驗并自主探究得出結(jié)論，即光在空氣中沿直線傳播。接著，教師可以鼓勵學生觀察光依次通過空氣、水、玻璃中的傳播過程，并詳細記錄實驗經(jīng)過。學生通過實驗能觀察到，光在三種介質(zhì)中的傳播路線都是直的，但在兩種介質(zhì)的交界處，光的方向會發(fā)生變化，從而理解光的折射現(xiàn)象。在學生完成實驗后，教師可以提出“生活中有哪些例子能證明光沿直線傳播”這一問題，并鼓勵學生舉手回答，然后歸納總結(jié)學生的答案。隨后，教師可以帶領(lǐng)學生開展小組合作，探究“人們在日常生活中排隊時，要如何保持隊伍的整齊劃一”“在開鑿隧道時，如何運用我們今天所學知識保持隧道的筆直”等問題。在小組討論的基礎(chǔ)上，教師可以讓各小組派代表回答問題，并歸納總結(jié)，即“在排隊時，人們需要伸展前臂，并看前一個人的頭”“在開鑿隧道時，可以運用激光準直技術(shù)保持隧道筆直”，以此讓學生了解光沿直線傳播的原理在生活中的運用。接著，教師可以拓展教學內(nèi)容，為學生舉更多光沿直線傳播的例子。比如：在高層建筑中安裝電梯時，技術(shù)人員會運用激光代替鉛垂線，使電梯安裝得又正又直；光在沿直線傳播的過程中，遇到不透明的物體時無法穿透，因此便形成了影子，古代的日晷計時法就是利用了這一原理；等等。教師為學生引入實驗和現(xiàn)實生活知識，既能讓學生了解相關(guān)的物理知識與現(xiàn)象，又能促使學生在日常生活中加強觀察，提高遷移和運用物理知識的能力。

第三步，講解“光速”這一知識點。教師可以運用演示法，將教室的窗簾拉上，同時打開教室的所有燈光，并向?qū)W生提問：“離光源最近和最遠的地方，哪個先被光照亮？光的傳播需要時間嗎？”隨后，教師可以讓學生使用智慧屏幕自主探究，加深學生對光速的了解，并通過“光在不同介質(zhì)中的傳播”實驗，讓學生了解“光在不同介質(zhì)中傳播的速度是不同的”這一原理。對此，教師還可以使用多媒體設(shè)備播放視頻，為學生詳細講解相關(guān)知識，并借助“雷雨天氣時，我們會先看到閃電再聽見雷聲”這個例子，讓學生理解“光的傳播速度比聲音的傳播速度快”這一原理。在此過程中，教師可以利用多媒體設(shè)備播放相關(guān)圖片和視頻，為學生進行科普，讓學生了解歷史上第一個測量光速的科學家是伽利略，但受限于當時的科學技術(shù)水平，他的測量研究失敗了。經(jīng)過時代變革和科技發(fā)展，人類于20世紀20年代才精確地測定了光速。

第四步，講授“光的色散”這一知識點。教師可通過實驗的方式，帶領(lǐng)學生在動手實踐中進行觀察。第一個實驗是光的色散實驗。教師可以預先準備一個盛有水的水槽，并在水槽中傾斜著放入一面鏡子。隨后，教師可以通過調(diào)整鏡子的位置，將太陽光反射到水面上，并不斷調(diào)整鏡子角度，讓學生觀察鏡子反射的七色光，思考七色光是從哪里來的。第二個實驗是色光的混合實驗。教師可將學生分成多個小組開展實驗。實驗材料包括三棱鏡、白紙板和帶有狹縫的紙板等。在實驗時，教師可以讓太陽光線穿過紙板中的狹縫，射到三棱鏡上，并在棱鏡的另一側(cè)放置白色紙板。學生通過觀察白紙板上的彩色光帶，會發(fā)現(xiàn)彩色光帶中的顏色是按照紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的次序排列的。在學生完成實驗并觀察到實驗現(xiàn)象后，教師可以結(jié)合視頻為學生介紹相關(guān)知識，讓學生了解“光的色散”是1666年由英國物理學家牛頓通過實驗發(fā)現(xiàn)的，使學生得出“白光是由多種顏色的光混合而成的”這一結(jié)論，加深對“光的色散”相關(guān)原理的理解。在此基礎(chǔ)上，教師可以向?qū)W生提出“我們?nèi)粘Ｉ钪锌吹降孽r花、樹葉、水果等都是什么顏色的，它們的顏色會改變嗎”等問題，讓各小組利用相關(guān)工具設(shè)計實驗，探究“通過不同顏色塑料制品的陽光可以變成什么顏色”這一問題。教師也可以與學生共同設(shè)計實驗，讓太陽光透過紙板上的圓孔照射到白紙上，隨后將不同顏色的塑料片遮在紙板的圓孔上，讓學生觀察白紙上顏色的變化。學生在觀察后會發(fā)現(xiàn)，太陽光通過綠色的塑料片后，照射在白紙上的光是綠色的。由此可見，綠色的透光物體只能讓綠光通過，即透亮物體只能讓與它顏色相同的光通過。

在這次課堂教學中，教師引導學生將理論與實踐結(jié)合，能鞏固學生的基礎(chǔ)知識，鍛煉學生自主設(shè)計實驗、觀察和探究實驗現(xiàn)象的能力。

（三）鞏固練習

在講授完理論知識后，教師可以設(shè)計如下練習題，幫助學生鞏固所學知識。1.光的三原色是 、 和 。2.光的折射是由于光在不同介質(zhì)中的 不同而引起的。3.光的顏色是由光的 決定的。4.說出光的三原色是什么，說明它們?nèi)绾谓M合形成其他顏色。5.解釋為什么天空是藍色的。

（四）作業(yè)布置

教師可布置如下課后作業(yè)：一是完成練習冊相關(guān)課程內(nèi)容，二是搜集更多光沿直線傳播的應(yīng)用案例素材，三是討論“在雷雨天，為什么先看見閃電再聽見雷聲”這一問題，四是自主探究彩虹成因并撰寫書面報告。

（五）課程小結(jié)

這部分內(nèi)容課程主要介紹了光和顏色的基本概念及其相關(guān)知識。通過學習，學生能深入了解光的傳播、反射、折射等基本特性。首先，學生能了解光是一種電磁波，能夠在真空和透明介質(zhì)中傳播，知道光的傳播速度是非?？斓?，約為每秒30萬千米，且光是沿直線傳播的，當光線遇到障礙物時會發(fā)生反射、折射和散射等現(xiàn)象。其次，學生能掌握光沿直線傳播的相關(guān)應(yīng)用。教師通過引導學生將所學內(nèi)容與實際生活結(jié)合，能夠提高學生的知識運用和遷移能力，使學生了解相關(guān)科學現(xiàn)象在生活中的實際應(yīng)用。最后，學生能了解光的顏色是由光的頻率決定的，不同頻率的光會產(chǎn)生不同的顏色，并了解光的三原色即紅、綠、藍三種顏色，通過它們的混合可以得到其他顏色。

此外，通過實驗和示例，學生能夠運用所學知識解釋日常生活中的光和顏色現(xiàn)象，更好地理解科學原理，提高觀察和實驗能力。

（作者單位：

浙江省金華市婺城區(qū)雅畈鎮(zhèn)初級中學）