对“光的反射”教学的感悟与反思①

邢海根

(安徽省庐江第四中学，安徽 合肥 231500)

1 引言

合肥市初中物理优质课大赛分为笔试、无生上课、有生上课三个环节，2021年9月有生上课在合肥46中举行，选定的课题为“光的反射”，笔者听了8位选手的课，发现各有特色和优点，也存在不同的缺陷。现还原相关教学环节，与同行分享反思与感悟。

2 新课教学情景创设及评述

2.1 新课引入

新课的引入大致分为五类：

(1) 视频引入。① 播放2008年北京奥运会开幕式第三篇章视频：梦幻五环；② 播放合肥宣传片剪辑，天鹅湖畔礼花绽放，天空与湖水互映出美丽的画卷。

评析：用包含多种光现象的视频引入新课，具有直观性、针对性、启发性。同时在视频中渗透科学态度与社会责任教育，主要引起学生的视觉，同时触发学生的思维。

(2) 朗诵诗词。 用耳听世界，涉及响度、音调、音色，体验世界有万千旋律；用眼看世界，涉及直射、反射、透射、散射，感受世界七彩缤纷。

评析：带有情感的朗诵、声与光带给人类两种并列的感受，由此引入新课，一方面复习前一章内容，另一方面引入本章内容，具有针对性，同时也渗透了物理学的社会价值。

(3) 演示实验引入。请一生上台，观看小孔成像演示仪所成的像，教师变换物体的位置，让学生观察其中的变化，并向全班同学描述看到的像及像的变化。

评析：用小孔成像演示实验引入，具有新奇性，但可见度小，只能让一位学生体验，由一位学生描述给其他学生听，只能引起其他同学的听觉，触发学生的思维不够深刻。能引起学生的学习兴趣，但针对性、启发性方面存在欠缺之处。

(4) 游戏引入。① 在黑板上挂一玩偶，用激光照射，学生可看到玩偶身上的光斑。② 用一障碍物将激光束挡住，请三位同学站在不同的位置，教师分别发给每个学生一块小平面镜，要求相互配合，将激光照射到玩偶身上。

评析：用游戏引入新课，将光的直线传播变为光的反射，使学生体验从光的直线传播到光的反射的过程，调动学生的视觉、听觉、感觉以及运动神经与肌肉的协调配合。游戏针对光直线传播与光的反射，一方面具有直观性、针对性、启发性等优点，另一方面能调动学生的多种感官。

(5) 魔术引入。用投影仪正对平面镜投影，学生看不见图像，教师在平面镜上覆盖纱巾，学生看到了彩色画面。

评析：用魔术引入新课，能激起学生学习的兴趣，但魔术中隐含与光的反射相关知识，学生还不知道，也不了解其中的原理，只能猜想可能与光学知识有关，针对性不强。但魔术引入也是一种创新教学方式，它对培养学生的创新意识能起到一定的激发作用。

用不同的方法引入课题，存在优点，但也存在不足。一般用魔术或游戏引入课题，站位较高，他们包含创造性思维与实践能力培养的要素，既能给学生神奇感，又能激发学生的学习兴趣。

2.2 光的直线传播的教学

光的直线传播的教学大致分为以下3类：

(1) 用大屏幕展示光在空气中传播的图片，演示激光沿着黑板、墙面照射，观察激光斜射入矿泉水瓶(水槽)中，演示激光在水和玻璃砖中的传播，归纳总结出光的直线传播原理。

(2) 用激光平行于大屏幕方向照射，同时用喷雾装置沿激光照射方向喷雾，观察到光沿直线传播。用激光射入均匀的牛奶水溶液，观察光的直线传播现象。教师提出问题：光一定是沿直线传播吗？再做演示实验，用激光射入配好的不均匀糖水中，学生观察到光线变弯，再让学生用玻璃棒搅拌糖水，观察到光线变直。让学生补充光直线传播的条件：光在均匀介质中传播。播放光线通过透明皂或玻璃砖的视频，引导学生总结出光沿直线传播的结论。

(3) 演示光在空气、水、玻璃砖中传播，得出初步结论。演示光在糖水中传播的两种情况，再演示光从空气照射到玻璃中，光线发生了“偏折”，点明光传播到不同介质表面上时，不再沿直线传播，完善光沿直线传播的条件：光在同一均匀介质中传播。

上述几种显示光路的方法可分为两种：(1) 多媒体加演示法，只采用最平常的器材，不需要增加某些复杂技术手段，实验者只要有激光笔与一瓶水就能做实验。(2) 运用演示实验法。具体做法为：沿激光照射方向喷洒水雾；配置均匀的牛奶溶液与不均匀的糖水溶液；将圆形玻璃砖吸附在黑板上，用激光垂直于圆形玻璃砖直径的一面照射，会观察到光线在一条直线上。

以上3类教学基本上都是教师演示光在气体、液体、固体中的传播，没有从知识迁移的角度，引导学生对照声音的传播来设计可行的光的传播实验方案，从而进行深度学习。

第(1)类教学设计简洁，但科学性不强。第(2)类教学设计增加了光在同种不均匀介质与均匀介质中传播的对比实验，实际是增加了运用归纳法的条件。第(3)类教学设计较为复杂，目的是追求规律适用条件的完整性。本节课的重点内容是光的反射与反射规律，不能一味追求“光的直线传播”教学的完整性，但也不能对“光的直线传播”一带而过，笔者认为第(2)类教学设计较为合理。

2.3 光路记录与光线模型建构的教学

2.3.1 光路的记录

光路的记录可分成3类：

(1) 将磁吸式激光笔吸在黑板上，可见到黑板上一条明亮的光束，请学生上黑板，用三角板、粉笔在黑板上记下光路。

(2) 在黑板上用四只磁铁压住一张白纸，再在白纸上压一磁吸式激光笔，看到白纸上有一条明亮的光线，请学生用直尺与水彩笔记下光路。

(3) 利用光的反射定律演示仪(包括可转折的光屏)来演示，观察入射角与反射角的大小，记录光路。

2.3.2 建立光线模型

建立光线模型的教学可分为两类：

(1) 直接讲解、画图和演示。

(2) 用一带箭头的长塑料杆插在泡沫上，用激光沿长塑料杆照射，塑料杆上呈现明亮的光束，再讲解画图。

2.3.3 反思与感悟

观察光的路径是为了让学生体验光前进的路径，基本上都是用“转换法”来显示光传播的路径。在黑板上或白纸上或光屏上直接显示光路，目的是教给学生观察、记录光的路径的方法，为后面探究光的反射定律时测量入射角、反射角做准备。教学中渗透光路记录的方法相比于直接显示光路给学生，在方法层面上，站位更高一些，关注科学方法教育。

教师需要引导学生关注物理模型与其所代表的实际物体之间的联系和区别，理解建构模型的意义。在课上为了让学生了解模型，我们可以利用生活中常见的模型与符号去引导学生形成迁移。[1]在两类光线模型的建立中，教师通过讲解或画图、通过插入塑料棒或塑料光线模型来建构光线模型，都没有把以往学习过的相关模型与事物拿来做类比，让学生形成迁移，体验模型的建构过程。

2.4 探究光的反射定律的教学

2.4.1 教学分类

(1) 将平面镜与激光笔吸在黑板上，打开激光笔，让激光斜射到平面镜上，请一学生用三角板与粉笔画出光线。教师讲解光线的名称，再提问：如何确定两光线的位置？学生回答：测量光线与平面镜之间的夹角。请用光的反射模型，试一下，如何找出光线与平面镜之间的夹角？学生回答：不好找，也无法测量。教师指出：线与面之间的夹角可转换成线与“垂直于面的线”之间的夹角。教师在入射点处用粉笔作一条垂直反射面(平面镜)的虚线，只要确定了光线与此虚线之间的夹角，就可确定了光线与镜面之间的夹角，此虚线很重要，称之为“法线”，我们可以用光线与法线之间的夹角来表征光线的位置。黑板是平面，我们不但能看出“两光线”共面，而且“三线共面”“两光线分居在法线两侧”。用量角器测量入射角、反射角的大小，让学生发现“两角相等”。教师提出问题：我们在黑板上做的实验是这样，是不是用其他器材做也是这样呢？引导学生选择器材，设计实验，动手实验，汇报实验结论。

(2) 教师在泡沫块上斜插一长塑料杆，放一块小平面镜，用激光沿塑料杆照射，并喷雾，让学生观察到入射与反射光线。用插杆代替两条光线，讲解要确定两杆的位置，可以将两杆在竖直方向投影到泡沫面上，测量杆线与投影线之间的夹角，但在实际测量中，这种方法较难。演示在光的入射点处，竖直插入一塑料杆，教师指出：光线与界面之间的夹角不易测量，这样的两根塑料杆之间的夹角易测量，然后就能算出杆与它在泡沫块表面投影线之间的夹角。讲解入射光线与反射光线、界面的概念，作一条过入射点垂直于界面的虚线，此为“法线”。强调只要测出入射线或反射光线与“法线”的夹角，就可算出它们与界面之间的夹角，从而确定光线的位置。请学生在泡沫块上用三根长塑料圆杆模拟入射光线、法线、反射光线，来猜想“三线”的空间位置、“两线”与法线的位置分布、“两角”的大小关系。学生提出猜想后，教师引导学生进行实验，分析并得出结论。

(3) 在烟室内用红色激光演示光的反射现象，在垂直于入射点处悬挂一激光笔，竖直向下发出一束绿色激光。旋转光屏，可见两条红色光线绕着绿色激光旋转，改变入射角大小，并旋转光屏，再观察两条红色光线绕着绿色光线转，最后两条红色光线几乎紧贴着绿色光线转。教师给出入射光线、反射光线的名词，并讲解两条光线的位置可以绿色光线作参照，以夹角来确定，把绿色激光线称为“法线”，再给出入射角与反射角的概念。再次演示，观察“两光线”的平面位置，猜想“三线”的空间位置、“两线”与法线的分布位置、“两角”的大小关系。继而指导学生进行实验，得出结论。

2.4.2 教学反思与感悟

在教学中，教师应充分研究教材，根据学生的认知特点，将物理规律分解成学生通过实验能获得体验的若干个部分，化解规律教学的难点。在第(1)类教学中，在黑板上画出入射与反射光线，可将“三线”共面规律的探究进行分解，先研究“两线”共面。第(2)类教学则运用光的反射模型，进行猜想，实际上也是先研究“两线”是否共面。在第(3)类教学中，入射光线与反射光线始终在同一个平面，只不过是平面在旋转，实际上也是暗示先研究“两线”共面。以上三类教学都强调“法线”引入的意义，因为引入法线后，才能进一步研究“两线分居”“三线共面”和“两角相等”。这样的设计，从最简单的“二线”共面入手，充分利用学生的经验，激发了学生探究热情，然后从简单到复杂，引导学生从感知到猜想、验证，层层深入，符合学生的认知规律。

在探究光的反射定律教学中，引入“法线”是教学重点也是难点。第(1)类教学相当于作辅助线来解决法线的引入，第(2)类教学实际上是运用光的反射模型，用体验法来引入法线，第(3)类教学关注从立体空间概念的建立，使两条光线在同一平面绕“法线”旋转。旋转烟室实验可以直观感受反射光线和入射光线在同一平面上，更重要的是能自然地引入法线。

在光的反射定律教学中，“三线共面”也是一个难点，第(1)类教学利用黑板平面进行直观启发，再用实验验证。第(2)类教学通过模型引导学生猜想，可能会出现两种情况，仍然要用实验来验证，利用可转折的光屏来实现。在第(3)类教学中，对演示器材的要求较高，直观、形象，便于学生发现规律。在三线共面的实验教学中，应让学生上台演示两个光屏在同一平面时，可看到反射光线，向前或向后转折反射部分的光屏，便看不到反射光线，说明反射光线不会在入射光线与法线构成的平面以外出现。

2.5 光的反射作图的教学

光的反射作图的教学可分为以下3类：

第(1)类：用激光笔在黑板上展示入射光线与平面镜，请学生画出入射光线与界面，拿起激光笔与平面镜，要求学生利用量角器画出反射光线。

第(2)类：要求学生用长塑料杆插入泡沫塑料块中，以代表入射光线和法线，配合使用量角器，插入另一根长塑料杆来代表反射光线，总结得出结论：“两角相等”“三线共面”。

第(3)类：用PPT展示入射光线或反射光线及相关夹角，请学生拿出学案或学习卡来作图，将学生作图结果展示在大屏幕上，师生点评，指出注意事项。

3 结语

光的反射教学是从现象中寻找规律的教学，不仅要注重物理概念的建构，还要注重科学思维的培养，同时要培养学生的实验探究能力，渗透科学态度与社会责任。由于学生的抽象思维能力还不够强，教学中要注重采用适当的策略，启发式教学与发现法教学相结合，让学生发现“法线”，同时体会“法线”的重要性。其实，没有“法线”，就没有“三线共面”，也没有“两线分居”。另外，入射点和入射角相同的光线有无限条，从立体空间上发现“不变的线”，通过烟室内激光笔的旋转，就可让学生发现与相等的入射角或反射角对应的光线有无数条。在初中物理教学中，适当培养学生的空间观念，可为高中物理学习打下基础。