利用简易自制教具突出物理教学重点

邹愉 陈林 邹越

关键词：自制教具：实验探究：光的反射

中学物理教学一般采用演示类实验和探究类实验。前者由教师主导，模拟物理现象或过程，帮助学生构建物理模型。后者由学生主导，在动手、动脑的过程中加深对物理知识和规律的理解。近年来。不断开发探究类物理实验调动了学生的积极性。然而，在实验设计与器材制作上还存在实验成本高、效果不明显等问题。学生往往只是一个旁观者，很难体会到教学重点。

自制教具是教师实施新课程标准、培养学生科学素养、提高动手能力、培养创新精神的有效措施。使用日常生活中常见的材料，制作简易的实验器材，对学生来讲相对容易。学生不仅能够参与实验的实施和探究过程。还能参与实验器件制作。下面以“光的反射”一课为例，以实验探究为载体。探究如何利用成本低廉的自制实验教具来突出教学重难点，提高学生参与度。

1“光的反射”教材分析

课程源自人教版义务教育教科书《物理》八年级上册第四章“光现象”。课程内容在光学中起承上启下的作用。它是光的直线传播知识的延伸，同时也是平面镜成像的基础。另外，光的反射定律是学生通过实验探究得出的。是培养学生探究能力的理想素材。

2重难点分析及突破策略

课程重点是光的反射定律的探究过程，难点是探究的科学引导和有序进行。授课对象是八年级的学生。知识方面，学生已经了解光源的概念及分类，能够理解光的直线传播及传播条件;能力方面。八年级学生主要靠感知了解世界。已具备初步科学探究能力。能通过实验现象简单分析问题。但缺乏理性归纳总结的能力;情感方面。他们具有较强的形象思维能力，但抽象思维发展有限。

为处理好学生认识过程中形象与抽象、实际与理论、感性与理性以及旧知与新知的关系和矛盾。笔者遵循层次性原则。采用以下教学方法：

（1）遵循诱发性原则。对比阳光与月光，创设情境。启发学生思考生活中的反射现象。引出研究主题。

（2）合作性原则。展开探究式教学，用竹签模拟光线。直观展示学生猜想结果。并通过“寻找反射光线”、改进后的课本实验来探究光的反射定律。

（3）知识延伸与思想交融。在巩固练习中延伸知识并融入“STS”的物理思想。

在学习方法上。学生对生活中发现的反射现象进行初步建构、假设猜想;在主动收集相关资料的基础上模拟演示假设猜想。确定中心学习内容;在探究反射规律的实验中完成知识主体建构;在知识的巩固练习中拓展延伸。完成知识体系的整体构建。

3教学设计思路

课堂设计流程如图1所示。对比阳光和月光的不同成因。创设情境。先引出生活中不发光的物体的可见性，再进一步提出三线、两角的概念。

学生自己用小镜子感受光的反射现象。移动入射光线，观察反射光线，猜想反射光线和入射光线的关系，并用竹签、泡沫将猜想展示出来。根据展示结果，明确入射光线、反射光线分居法线两侧，引出三线共面问题。由入射光线、法线确定入射平面;通过旋转反射平面，寻找反射光线，确定三线共面的关系;再次旋转反射平面，验证“三线共面”。

为讨论两角关系。将镜面竖直放置在一张实验探究表上。规定一条入射光线。请学生找到反射光线，并测量反射角。让学生确定一条入射光线，测量入射角和反射角，得出两角相等。最后，总结光的反射定律。

巩固练习，突出重点。应用反射定律判断反射光线位置。若光线从反射光线射入，思考新的反射光线的位置，并动手验证，得出光路可逆的性质。通过绘制反射光线，观察不同镜面的不同反射结果，给出镜面反射和漫反射的定义。讨论光反射现象在生活中的益处和危害，将知识回归到生活中去。

在“光的反射”一课中。课本通过人为什么能看见物体。说明反射现象的重要性。并引入了光的反射现象;探究光的反射规律，并在课本中以演示实验的形式出现。实验的目的是让学生通过观察掌握光反射现象中三线、两角的关系。为突出教学中学生的主体地位。笔者从自制实验教具的角度对导入部分和探究部分进行改进。

4趣味演示实验导入新课

教材中引入光的反射现象的教学设计简单直接：“人能看见不发光的物体。是因为物体反射了光源的光。所以这节课我们要研究生活中常见的反射现象”。这样的表述很难激发学生的学习兴趣。而且，在学生对光源的概念还比较模糊时，就直接感受光的反射现象并建立物理模型。存在一定困难。基于此，笔者通过自制教具增加了一个演示阳光与月光不同成因的实验环节。增强学生的感知。先确定太阳是光源，月亮不是光源;再分析晚上能看到不发光的月亮的原因，引入光的反射现象。同时，强调本节内容的学习意义，使课堂更加生动。

实验器材均取自生活中的常见物品。一个大小合适的纸箱子（模拟宇宙环境），探灯（模拟发光的太阳），小型地球仪（模拟地球），筷子（用于固定可旋转的地球），翻折装饰镜子（模拟反光的月亮），如图2（a）所示。器材组装时，要注意调整探灯、地球仪、镜子的位置，并用胶带固定，组装后的效果如图2（b）所示。展示时，将小红旗视为观察点。白天，观察点正对太阳，太阳发出的光直接照射到地球上，人们感受到了阳光，如图3（a）所示：将小红旗位置旋转到“太阳”背面。小红旗进入阴影区域，表明已经进入黑夜，如图3（b）所示。因为月球本身不发光，观察点看不到月亮，但是月球能反射太阳的光线，小镜子（月亮）反射了来自太阳的光。所以观察点看到了月亮。如图3（c）所示。最后总结：生活中我们能看见本身不发光的物体是因为这些物体反射了光源的光。

该实验帮助学生将能看到物体的原因分为两类;通过直观的感知。快速地建立光反射的物理模型：以实例说明光的反射现象：选用的材料均来自于日常生活，设计新颖。

5教师演示实验向学生探究实验的转变

“光的反射”一课中.为了增加实验的可视性。课本的设计是将平面镜贴于水平桌面。并安装了一个竖直的翻折板，如图4所示。该实验方案虽然得到广泛应用。但需要借助铁架台才能将纸板垂直放置。且在垂直的纸板上记录光的传播路径操作难度大。所以，该实验大都作为演示实验由教师操作演示，缺少学生的参与环节。

自制教具从增强实验可视化效果和提高学生参与度等方面进行创新。以学生为主体，将教材上的演示实验改进成学生易上手的分组实验。培养学生的动手能力。实验内容设计应该始终以学生参与为核心。不能为了方便快捷地得到实验结论，减少学生活动的步骤。事实上，八年级的学生是有能力在老师的简单指引下完成该实验探究。为了突出学生的主体地位，可以让学生分组完成小组实验。

需要的实验材料有：一根大小、长度适中的PVC管，沿中轴线剖开;一只激光笔;一块小镜子[图5（a）]。指导学生将小镜子卡进PVC管的支架里[图5（b）]。引导学生合作完成反射光线、入射光线的记录和反射角、入射角的测量，如图6所示。最终分析实验数据，归纳总结。

传统的设计大都是固定激光笔。实验时只是机械地打開光源开关。按既定轨道调整光源方向。改进后的实验器材简单。特意使用手持激光笔发射入射光。这不仅能增加学生的主观能动性。还能让学生在操作过程中进一步感受光的反射现象。从器材组装、操作、到数据处理等全部环节都由学生动手完成，培养了他们的动手能力和小组合作能力。实际教学检验表明。该实验能够有效地探究两线分居、两角相等的关系，但是在探究三线共面时存在不足，这也是该实验需要改进的地方。在实际教学中可将演示实验与探究实验结合使用。

6小结

自制教具选用的材料均来自生活中的常见物品。但利用的并不是这些物品的设计用途。而是某种“科学”属性。例如，将PVC管切开作为平面镜的支架。用小镜子模拟月球表面反射太阳光等，体现了“改变、更换、代替、放大”等创造思路，并启发学生的发散性思维。实验设计方案的实施过程中，有学生依然不能精确地确定光线位置，导致两角大小出现误差。教师应该尊重实验结果，引导学生分析误差原因，总结普适规律，培养学生客观公正的科学态度。