項目式學習在初中物理“光的折射”教學中的應用策略

物理是一門以實驗和探究為基礎的學科，而初中物理教學的目標是讓學生掌握基礎知識，培養(yǎng)其科學探究能力和實踐應用能力。項目式學習是一種以學生為中心、以問題解決為導向的教學模式，重視整合理論教學和實踐操作，有益于學生學好物理、用好物理。文章以“光的折射”教學為切入點，進一步探究項目式學習在初中物理教學中應用的必要性和策略，引導學生在真實情境中開展探索活動，驅(qū)動學生深度理解知識，全面提升學習素養(yǎng)和綜合能力。

一、項目式學習概述

項目式學習是一種具有創(chuàng)新性的教學方法，重在引導學生解決現(xiàn)實世界中的問題或挑戰(zhàn)，促進其學習與成長。項目式學習是以學生為中心的教學模式。學生在主動建構(gòu)知識體系的過程中整合多學科知識，并進行深入探究與實踐應用，提升關鍵能力和綜合素養(yǎng)。

項目式學習的主要特征是以項目為載體和驅(qū)動，圍繞具有挑戰(zhàn)性和實踐價值的問題推動教學活動。學生在自主學習、合作探究和實踐操作的基礎上，生成具有實際意義的作品或解決方案。與傳統(tǒng)教學模式相比，項目式學習除了重視獲取知識外，還注重提升學生的應用能力與創(chuàng)造能力，幫助學生在真實情境中遷移知識，形成邏輯思維能力和批判性思維。

二、項目式學習在初中物理“光的折射”教學中應用的重要性

（一）激發(fā)學習興趣，提升科學素養(yǎng)

“光的折射”知識較為抽象，傳統(tǒng)教學模式下易導致學生產(chǎn)生抵觸情緒。項目式學習則以真實問題情境驅(qū)動學生學習，將抽象的物理概念形象化、生活化。學生在解決實際問題的過程中，能感受到物理知識的趣味性與應用價值，從而產(chǎn)生濃厚的學習興趣。同時，在親身參與項目探究的過程中，學生能夠逐步養(yǎng)成科學觀察和獨立思考的習慣，形成良好的科學素養(yǎng)。

（二）強化思維訓練，提升核心能力

“光的折射”課程內(nèi)容涉及復雜的光學原理和數(shù)學計算知識，學生需在理解理論的基礎上分析現(xiàn)象、歸納規(guī)律。項目式學習強調(diào)利用合作探究、實踐驗證等方式，促使學生在解決問題的過程中進行深度思考和邏輯推理。以“設計光學儀器的折射路徑”為例，學生需從光的傳播規(guī)律出發(fā)，制訂科學的實驗方案并不斷優(yōu)化設計。整個過程能有效提升學生的問題解決能力、團隊合作能力和創(chuàng)新思維能力，助力其突破知識難點，學會用科學方法解決實際問題。

三、項目式學習在初中物理“光的折射”教學中的應用策略

（一）確定教學目標

在教學“光的世界”單元中的“光的折射”部分知識時，為了深入推進項目式學習，教師設定如下教學目標。

1.實驗觀察與現(xiàn)象理解

在教學中，教師以項目式學習引導學生開展實驗活動，觀察光在兩種介質(zhì)界面上的折射現(xiàn)象，理解折射角與入射角之間的關系，歸納光的折射的特點。同時，教師提出真實情境中的問題，如“為何池水看起來比實際更淺”“光纖如何傳輸信息”等，幫助學生用折射知識解釋自然界中的光學現(xiàn)象，提升其解決實際問題的能力，激發(fā)其學習興趣和探究熱情。

2.模型運用與規(guī)律分析

學生使用“光線”這一物理模型描述光的折射過程，在實驗與探究中理解折射規(guī)律的核心內(nèi)容。在項目任務賦能下，學生進一步探究“設計光路圖讓光線精準進入目標區(qū)域”或“分析折射在生活中的應用實例”等，靈活運用折射知識分析簡單問題，從實踐中獲得結(jié)論，強化對模型方法的掌握與遷移效果。

3.科學探究與實驗能力

在教學中，教師以項目式學習的探究任務為導向，培養(yǎng)學生基于觀察和實驗提出科學問題、作出有依據(jù)猜想與假設的能力。同時，小組協(xié)作設計實驗方案并開展驗證，學生切實掌握了測量工具的正確使用方法，獲取并分析實驗數(shù)據(jù)，得出科學合理的實驗結(jié)論。在項目式探究活動中，學生獲得了多元化的實踐機會，鍛煉了自己的實驗操作能力與科學探究能力。

（二）優(yōu)化教學過程

1.導入課程內(nèi)容

（1）導入目標

教師利用真實的光學現(xiàn)象激發(fā)學生學習“光的折射”的興趣，啟發(fā)他們從生活實際和跨學科角度認識折射現(xiàn)象，并為后續(xù)的實驗探究和規(guī)律分析做好鋪墊。

（2）活動步驟

課堂上，教師先以“潭清疑水淺”的詩句和斜插入水中的鉛筆被“折斷”的現(xiàn)象引入課程，再以提問激發(fā)學生的好奇心，讓其思考：“為何池水看起來比實際更淺？為何鉛筆在水中看似‘折斷’？”在日常生活中折射現(xiàn)象的加持下，學生意識到光并非總是以直線的方式傳播，進而驅(qū)動學生初步接觸“折射”這一物理現(xiàn)象。

教師結(jié)合教材內(nèi)容，用實驗演示光從空氣進入水中時折射的路徑和角度變化，讓學生直觀觀察光的折射現(xiàn)象。在分組討論中，教師鼓勵學生描述實驗中的奇妙現(xiàn)象，并提出與折射有關的問題，為后續(xù)的規(guī)律探究埋下伏筆。另外，教師可以在教學中引導學生回顧光的反射定律，并啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)折射現(xiàn)象與反射現(xiàn)象的異同。如此一來，在借助類比思維的基礎上，學生初步猜想了折射規(guī)律的特征，形成了科學探究能力和邏輯推理能力。

（3）注意事項

教師在演示實驗時應確保光路清晰可見，便于學生觀察和討論。在引導學生提出問題時，教師需適當點撥，引導其將問題聚焦于折射角、入射角和介質(zhì)特性等關鍵概念。同時，教師需對比反射現(xiàn)象，幫助學生理解折射的偏折意義，并激發(fā)學生進一步探究折射規(guī)律的興趣。

2.課中講解知識

教師：同學們，今天我們將以實驗方式深入探討光的折射規(guī)律。你們還記得“潭清疑水淺”和水中鉛筆“折斷”的現(xiàn)象嗎？這些奇妙的現(xiàn)象都與光的折射有關。那光的折射是如何發(fā)生的呢？我們可以通過實驗探究得出規(guī)律。

（1）實驗演示與類比思維

教師：現(xiàn)在，請大家回憶之前探究“光的反射定律”的實驗步驟。其實，我們今天的實驗方法與之類似，但研究的對象是光的折射現(xiàn)象。下面，我將基于實驗演示“光從空氣斜射入水中”和“光從水中斜射入空氣”兩種情況，請大家仔細觀察光線的傳播路徑，注意入射角與折射角的關系。

（教師演示實驗，并用光路圖標注入射光、折射光和法線。）

教師：通過觀察實驗，大家發(fā)現(xiàn)了什么？光在進入不同介質(zhì)時是否仍然沿直線傳播？

學生：光在進入另一種介質(zhì)時發(fā)生了偏折，不再沿原來的直線傳播。

教師：很好！這就是光的折射現(xiàn)象。接下來，我們將根據(jù)實驗觀察，分析入射角和折射角的大小關系。

（2）知識講解與規(guī)律總結(jié)

教師：根據(jù)實驗結(jié)果，我們可以得出以下結(jié)論——當光從空氣斜射入水等較密介質(zhì)時，折射角小于入射角。然而，當光從水等較密介質(zhì)斜射入空氣時，折射角大于入射角。實質(zhì)上，這一規(guī)律可以用來解釋“水面下物體位置看似變淺”的現(xiàn)象。需要注意的是，光的折射規(guī)律與反射定律在某些方面相似，如光路的可逆性。

教師補充：折射的光路是可逆的，光從空氣進入水與從水進入空氣時，路徑是完全相同的。下面，請大家用折射光路的可逆性思考，如果我們將光從另一側(cè)射入，會發(fā)生什么？

學生：光線會沿相反方向傳播，形成原來的路徑。

教師：非常好！這說明光路的可逆性是光傳播的重要特性。

（3）學生互動與拓展

教師：你們還能舉出哪些與光的折射規(guī)律相關的生活現(xiàn)象？

學生：游泳池看起來比實際更淺或者彩虹的形成與折射也有關系。

教師：你說得很好！折射現(xiàn)象在生活中非常常見，接下來的學習中，我們會探討光的折射在光纖通信和光學儀器中的應用。

（三）組織實踐活動

1.生活現(xiàn)象觀察與光路圖分析

學生自由分成小組，教師組織小組成員觀察日常生活中的折射現(xiàn)象，如池水“變淺”、鉛筆“折斷”、水中魚的像位于其上方等。每組選定一個現(xiàn)象，結(jié)合圖1和實驗設計要求，繪制光路圖并解釋現(xiàn)象。

在活動開始前，教師以提問的方式引導學生思考“你們認為水中魚的像為什么會在實際位置的上方？”其間，小組成員觀察實際現(xiàn)象或基于圖片資料確認魚像偏向觀察者的位置。同時，學生利用折射規(guī)律和光路可逆性的知識繪制魚的光路圖，并結(jié)合教材內(nèi)容分析光路形成虛像的原理。如此一來，學生便能加深對折射現(xiàn)象的理解，并在合作交流中形成科學思維和問題解決能力。在實踐后，各組分享光路圖與觀點，教師總結(jié)并補充類似的折射現(xiàn)象，幫助學生更全面地掌握折射的規(guī)律性。

2.探究性實驗設計與實施

在教學中，教師結(jié)合教材中的“迷你實驗室”活動——“為何又能看見硬幣了”，組織學生實踐。學生以小組為單位進行實驗探究。本次實驗材料涉及硬幣、透明玻璃杯和水等，易于操作。同時，教師明確實驗目標，即利用實驗驗證光的折射規(guī)律，觀察硬幣為何會重新出現(xiàn)在視野中。

在“光的折射”實驗（見表1）過程中，教師指導學生緩慢倒水，避免水流沖擊導致硬幣位置移動，確保實驗現(xiàn)象清晰可見。此外，小組成員分工合作，有人記錄實驗步驟，有人繪制光路圖，有人總結(jié)實驗現(xiàn)象并作出解釋。在實驗結(jié)束后，各組討論實驗結(jié)果并嘗試用折射規(guī)律解釋現(xiàn)象，如光從空氣進入水中時路徑的偏折導致硬幣重新進入觀察者的視野。在這一實踐活動中，學生在動手操作中深化了對折射概念的理解，并在與小組成員合作的過程中形成科學探究能力和邏輯思維。

3.自主探究與視野拓寬

教師利用“海市蜃樓”現(xiàn)象教學，鼓勵學生查閱資料并分組討論其成因?；顒右哉n后自主探究為主。其中，學生利用互聯(lián)網(wǎng)或圖書館搜集相關信息，如蜃景的形成與空氣不同溫度層折射率變化的關系。在課堂上，各組以簡短報告展示自己的研究成果，并回答其他組提出的問題。

此外，教師補充海市蜃樓與光的折射規(guī)律的關聯(lián)，強調(diào)此種奇特的自然現(xiàn)象背后蘊含的科學原理。當然，為了激發(fā)學生的興趣，教師還可以引入其他與折射相關的拓展內(nèi)容，如彩虹的形成原理或光纖通信技術的應用，幫助學生拓寬視野，加深其對折射現(xiàn)象的理解，培養(yǎng)其自主學習的能力和對物理知識的探究熱情。

（四）項目展示評價

1.項目設計

為了讓學生深入理解光的折射規(guī)律并將知識應用于實際生活，本項目以“探秘光的折射：虛像、現(xiàn)象與應用”為主題（見表2），引導學生分組合作和探究。在項目推進過程中，學生需結(jié)合課堂所學，從生活現(xiàn)象、實驗探究和實際應用等多個角度選擇切入點，設計并完成相關項目。同時，項目要求學生綜合運用科學知識繪制光路圖、總結(jié)實驗數(shù)據(jù)或利用多媒體展示現(xiàn)象及原理，在實踐中鞏固知識，提升動手能力、科學探究能力和團隊協(xié)作精神，形成對物理學習的興趣與熱情，并發(fā)展創(chuàng)新思維。

2.項目展示

在展示環(huán)節(jié)，學生以小組為單位輪流上臺展示作品。一組學生帶來了他們的實驗報告，內(nèi)容為“為何能看見硬幣了”實驗的探究過程。在展示中，以實驗視頻開場，學生演示從杯子里緩慢倒水到硬幣逐漸顯現(xiàn)的全過程。同時，小組成員分工講解了實驗現(xiàn)象的光學原理、繪制光路圖，清晰地解釋光從空氣進入水時折射角變小的過程以及光路可逆性的作用。此外，學生需展示詳細的數(shù)據(jù)記錄表與現(xiàn)象描述，并分享實驗的改進方法，如調(diào)整觀察角度獲得更清晰的實驗效果。

又如，二組學生的作品是生活現(xiàn)象分析，他們選擇了以“水中魚像的位置為何偏高”為研究主題，展示手繪的光路圖，分析光從水到空氣傳播時折射角大于入射角的成因，并以動畫形式模擬真實的視覺效果，探討類似現(xiàn)象在潛水、捕魚中的實際應用，進一步提升了展示的實用價值。在實驗展示過程中，現(xiàn)場氣氛熱烈，學生切實展示了扎實的知識，更形成了團隊合作意識與創(chuàng)新能力。

3.項目評價

評價環(huán)節(jié)以自評、互評和教師評價相結(jié)合的方式展開，各小組回顧項目設計與完成過程，分析其亮點與不足。其中，一組學生在自評中提道：“實驗現(xiàn)象雖然清晰，但數(shù)據(jù)記錄有些粗略，下一步我們會提高數(shù)據(jù)的精確性?！蓖瑫r，學生以匿名評分的方式對其他小組的作品進行評價，重點從科學性、創(chuàng)意性和展示效果三個維度打分。此外，教師從項目目標達成度、知識應用深度、團隊合作等方面進行點評，對各組的優(yōu)點進行表揚，對需改進的地方提出具體建議。如針對硬幣實驗報告來講，教師表揚了其實驗過程的完整性，并建議在光路圖上補充折射角與入射角的標注，以增強科學表達的嚴謹性。

四、總結(jié)

項目式學習在初中物理“光的折射”教學中的應用，驅(qū)動學生深入理解了折射現(xiàn)象及規(guī)律，培養(yǎng)了學生的科學探究能力和創(chuàng)新思維。學生在實驗探究、合作交流和知識遷移中掌握了物理知識，逐步體會到物理學的實際價值。

可見，項目式學習模式以學生為中心，為學生提供了深度學習和多維發(fā)展的平臺。因此，在后續(xù)的教學中，教師仍需不斷優(yōu)化項目式學習的理念及方法，結(jié)合生活實際情況，引導學生從問題中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，在實踐中提升能力，為學生的未來學習和發(fā)展奠定堅實的基礎。

（作者單位：福建教育學院附屬集美實驗學校）

編輯：趙文靜