基于实验探究的教学设计

徐卓伟　孙春成

【设计理念】

随着课程改革的不断深入，各种教学新理念新技术的不断涌现，物理教学有了新的发展要求，尤其是在培养学生物理学科核心素养的大背景下，如何紧扣时代脉搏，因地制宜地设计出高效、精彩的物理课堂，成了我们的必修课。优秀的教学设计要求教师结合施教内容，在一定的教学理论指导下，精准研读课标和教材，精心设计教学流程，培养学生的核心素养。笔者以苏科版物理八（上）“光的折射”为例，谈谈在具体的教学设计中，如何在学生已有经验的基础上，通过实验来帮助学生获得新的发现，从而提升学生的科学思维，培养学生的科学探究能力。

【教学流程】

1.情境导入，激发兴趣。（略）

2.学生活动，建构模型。

演示：将激光笔吸附在黑板上，激光在白纸上沿直线传播。

师：这表明光在同一种均匀介质中沿什么传播？

生：沿直线传播。教师用记号笔画出光的传播方向。

师：今天老师带来了一个平行玻璃砖（展示两个相对面平行的玻璃砖），如果把它放在光的传播路径上（水平放置），请同学们观察会出现什么现象呢？

生：发生了偏折，光向左（下）偏。

师：光从空气斜射入玻璃，发生一次折射，通过玻璃后，传到空气中，又发生了一次折射。要探究光的折射特点，首先要干什么呢？

生：作图。

师：对，我们首先把玻璃砖所在的位置画好

（演示：画出玻璃砖两个相对平行的边）。怎么才能把光路画出来？

生：两点确定一条直线。

师：那玻璃中的光怎么画呢？

生：找到入射点和出射点，两点确定一条直线。

师：桌子上有激光笔和玻璃砖，请你把玻璃砖放在学案指定位置（如图1），让激光在水平桌面上斜射入玻璃，在学案上画出光路图.请注意激光勿入人眼。现在开始。

学生活动：画出光经过玻璃砖的光路图。

笔者指导学生画图，利用多媒体软件展示学生画图完成情况。

师：光折射时，有入射光线、折射光线、法线、入射角、折射角，请大家补充完整。

笔者指导学生画图，利用多媒体软件显示学生画图完成情况（如图2）。

设计说明：让激光通过玻璃砖来探究光的折射规律，是苏科版教材中使用的方法。激光通过玻璃砖时，光路稳定可靠，同时光从空气斜射入玻璃、从玻璃斜射入空气两种情况都能同时呈现，方便总结折射角和入射角之间的大小关系。

但是，让学生画出光从空气到玻璃，再从玻璃到空气的光路图，这对大多数学生来说是比较高的要求。因此，在学生动手实践之前，教师介绍器材应具体化，同时指出光发生了两次折射，应明确要求学生画出三条光线，还要演示画出玻璃砖。

教材上将玻璃砖竖放，但这样放置玻璃砖，与引入阶段光的折射现象中界面和法线的位置有所不同。在学生概念还未清晰建立的情况下，在确定入射角和折射角时，学生易把光线跟界面的夹角混淆为入射角和折射角。笔者在实践的过程中，改为让玻璃砖横放，有利于学生巩固概念，顺利建立光的折射的模型。

在画光路图时，教师布置任务，但不明确为什么要这样做，从而为后继的光的折射规律的动态生成奠定了基础，可谓水到渠成。

通过多媒体软件实时上传学生所画光路图，既能显示学生完成进度，也为总结光的折射特点提供了足够多的现场素材。

3.根据已有经验，初步总结特点。（略）

4.多次实验，得到普遍规律。

师：接下来，请同学们利用桌面上提供的器材，来探究光从空气进入水中，以及从水中斜射入空气中的折射特点（如图3），数据记录在学案表格中。

1.当光垂直于水面，从空气射入水中时，光的传播方向___________（选填“变”或“不变”），折射角为___________°。

2.多次改变入射角，把测量结果记录在表格中。

学生实验：探究光从空气到水中，从水中到空气中的折射特点。

笔者指导实验，利用多媒体软件把探究结果显示在投影上。

师：同学们，分析表格中的数据，你可以得到折射角与入射角之间有什么关系？

生：當光从空气进入水中时，折射角小于入射角;当光从水中斜射到空气中时，折射角大于入射角。

师：能得到同样结论的同学请举手。

师：同学们，大量实验表明，光从空气中斜射入水中时，折射角小于入射角，折射光线偏向法线;光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射光线偏离法线（板书）。光垂直水面入射时，传播方向是什么样？

生：垂直入射时，折射光线传播方向不变，折射角为0°。

师：这其实是光的折射的一种特殊情况。

师：还能发现什么特点？

生：折射角随入射角的增大而增大。

师：还有什么发现？

生：......

师：老师还发现了一个特点，那就是虽然折射角大小分两种情况，但其实可以归类为一种情况，那就是在空气这一侧，光线与法线的夹角总是大一些。有同样发现的同学请举手。

师：同学们，关于光的折射，还有很多的规律等待同学们去探索，去发现。你还有什么发现呢？

设计说明：在这一教学环节中，教师让学生自主探究，自主得到结论。只要引导学生去发现，学生就能发现足够多的特点;同时要求学生学会表述。教师可以引导学生认识到：光的折射还有很多特点等待大家在后继的学习中去探索和发现，从而激发学生探索的兴趣，培养正确的学习态度。

教师还可以对学生进行学法指导，让学生学会归纳总结。

5.规律应用、联系生活。（略）

在培养学生物理核心素养的过程中，让学生掌握科学探究方法，形成良好的科学思维是重要的两个方面。在物理学科教学中，教师要让学生经历科学的探究过程，从而领悟科学探究方法，发展探究能力。物理规律课如光的折射的教学，正是培养学生物理核心素养的好契机。教师应将规律作为培养学生核心素养的载体，充分挖掘规律发现过程中的内在价值，通过相应的活动培养学生的探究能力、积极的人生态度和实事求是的科学精神。

（作者单位：江苏省南菁高级中学实验学校1;江苏省江阴市青阳中学2）

本文系江苏省教育科学“十三五”规划2020年度课题“基于STREAM教育理念的初中物理实验拓展研究”（编号：D/2020/02/268）。

【参考文献】

[1]谭庆仁，周小奋“.光的折射”教学设计思路及案例[J].物理通报，2013（9）：70-74.

[2]陈刚.苏科版“光的折射”教学设计的实践与感悟[J].物理教学探讨，2016（5）：32-35.