基于实验探究的教学设计

2020-09-02 14:47徐卓伟孙春成
初中生世界·初中教学研究 2020年7期
关键词:空气物理探究

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.

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