唐秋梅+徐平川+伍建兵+劉端

摘 要：本文以“光的色散”為課例，通過創(chuàng)設問題情景引入新課，并通過實驗演示和學生活動發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律，使學生最終可以用科學的語言對“光的色散”“色光的混合”“顏料的混合”和“物體的顏色”等問題進行描述，并用科學的方法解決實際問題。

關鍵詞：色散；色光的混合；教學設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）7-0057-4

“光的色散”的教學內(nèi)容以光的色散現(xiàn)象為基礎，包括“色光的混合”“顏料的混合”和“物體的顏色”等內(nèi)容，以揭示光的顏色和物體的顏色成因之謎。針對這四個方面的內(nèi)容，我們設計了相應的演示實驗和學生活動。并用探究色光混合規(guī)律的方法來探究顏料混合規(guī)律和物體顏色的成因，因此“色光混合”實驗是根本，注意到許多“色光混合”實驗并非利用單色光來直接混合的，而是采用有色擋光片，與真正的色光混合有很大區(qū)別。我們設計中所采用的“色光混合儀”是利用LED光源直接進行光的合成，光的強度可調(diào)，原理簡單，結(jié)論更為嚴謹。

1 教材分析與學情分析

光現(xiàn)象是自然界最基本的現(xiàn)象之一，《光的色散》一節(jié)是在學習了光的傳播、光的反射和光的折射的基礎上，讓學生通過觀察、實驗探究，學習光的色散的產(chǎn)生條件及其相關知識[1]。教材內(nèi)容與生活中的現(xiàn)象聯(lián)系緊密，為體現(xiàn)“從物理走向生活”的新課標理念，本課的設計是以彩虹的形成原因來引入新課。用提問和實驗的方式，引導學生從簡單的問題入手，一步步利用實驗自己動手探究物理規(guī)律。學生通過自己的親生經(jīng)歷，獲得感性認識，從而有助于對知識的理解，激發(fā)學生的學習興趣和求知欲。進而能應用物理規(guī)律解決生活中的問題。

本節(jié)課所學的光現(xiàn)象，學生在生活中已積累了大量的素材，有著豐富的感性認識，只是缺乏科學的觀察和思考，物理聯(lián)系生活的意識還比較淡薄[2]。本節(jié)課的教學，除了要求學生掌握相關知識外，還要求學生要在動腦的同時動手學習物理知識，積極主動地加入到教學活動中。

2 教學目標分析

通過圖片、視頻、分組實驗，重點了解光的色散現(xiàn)象和色光混合的探究實驗；通過對白光的色散實驗，知道白光是由七色光組成的。通過視頻與自制實驗教具的演示，知道光的三原色，并能夠區(qū)別色光的三原色與顏料的三原色；初步了解透明物體與不透明物體的顏色的成因。為了突出重點，突破本課的難點：光的色散及色光混合的規(guī)律。通過“尋找彩虹”的白光分解實驗，自制教具的演示實驗，讓學生經(jīng)歷白光分解為彩光以及色光混合的實驗操作，培養(yǎng)學生通過實驗現(xiàn)象探索物理本質(zhì)的能力；通過“色光的混合”和“顏料的混合”的比較培養(yǎng)學生的實驗能力、團隊合作能力，初步運用對比法來研究物理問題；經(jīng)歷探究透明和不透明物體的顏色的形成原因與過程，培養(yǎng)學生的實驗探究能力、觀察分析能力與邏輯思維能力；通過課后收集和交流紅外線和紫外線的相關信息，從而積累信息收集和處理的方法。

通過“白光的分解”實驗與“物體顏色成因”實驗，激發(fā)學生進一步探究顏色之謎的興趣，使學生領略色彩世界的絢麗多彩，體會到熱愛自然、親近自然的美好情感。通過對手機、彩電、電腦屏幕顯示色彩的探究過程，體會物理知識在生活中的應用，感受物理的魅力與學習物理的作用。

3 教學用具選用及色光混合儀的制作

在光的色散實驗中所用的白光為LED手電筒，此光源白色純正，好于略帶紅色的普通手電筒所發(fā)之光。如圖1所示，為了制作“色光混合儀”，分別采用紅、藍、綠三色LED燈作為色光合成的光源，分別再截取三段金屬管來散光和集光，電壓可調(diào)的電源可以調(diào)節(jié)光源強度，通過數(shù)字激光機床切割一支架來支撐帶有光源的金屬管。其他所用教學用具有三棱鏡、白紙所糊的白屏，還有顏料和顏料盤用于探究顏料的混合規(guī)律，另外還有平面鏡、水盆、紅綠藍三色及無色玻璃、紅綠藍三色紙板等器材。

1- 鋼管；2、11- 白屏；3- LED燈開關；4- 紅、綠、藍三色LED燈；5-電壓、電流顯示屏；6-電壓/電流調(diào)節(jié)旋鈕；7-可調(diào)電源開關；8-手電筒；9-平面鏡；10-紅、綠、藍、無色玻璃；12-紅、綠、藍、白色紙板；13-顏料盤；14-紅、黃、藍顏料；15-畫筆；16-三棱鏡；17-水盆；

4 基于色光混合儀及學生活動設計的教學過程

該設計以講授法、演示法和總結(jié)歸納等教學方法為主要的教學方法，通過設計四個學生活動引導學生自主探究光的色散、色光混合、顏料的混合和物體顏色成因等現(xiàn)象和規(guī)律，通過設置問題情景引導學生積極思考，總結(jié)歸納實驗結(jié)論，培養(yǎng)學生物理學核心素養(yǎng)。

4.1 創(chuàng)設問題情境，引入新課

教師出示彩虹的幻燈片，引發(fā)學生關于彩虹的形成原因的思考，將學生帶到女媧煉五彩石補天的神話故事中，感悟世界的美好。接著提問：“彩虹到底是怎么形成的呢？”學生通過觀察圖片、思考、討論交流關于彩虹形成的原因。然后教師通過講述關于彩虹形成的神話故事，引導學生思考彩虹形成的真正原因，帶著問題進入新課。

以上設計通過生活中的自然現(xiàn)象引入新課，創(chuàng)設問題情景，激發(fā)興趣，引發(fā)學生思考彩虹的形成原因。

4.2 實驗觀察光的色散現(xiàn)象，分析白光的組成

教師通過介紹“牛頓讓太陽光通過三棱鏡得到彩色條紋”的著名故事，使人們認識到太陽光并不是最簡單的顏色，接著出示三棱鏡讓學生觀察它的特點，讓學生思考白光是如何變成彩色條紋的。

教師提供包括三棱鏡、手電筒和水盆等器材，設計如下學生活動1引導學生通過嘗試尋找讓白光變成彩色條件的方法。

活動1：光的色散實驗

方案1：讓日光燈燈光通過三棱鏡，便可以觀察到彩色的條紋。

方案2：將電筒打開，讓學生清楚地看到電筒發(fā)出了白光，將電筒的光通過三棱鏡，調(diào)整角度，使得學生在墻上清晰地看到類似于彩虹的條紋。

方案3：將平面鏡以一定的角度放入裝有水的盆中，讓電筒光以近乎平行于水面的角度照射到水下面的平面鏡上，用白屏承接折射、反射后的電筒光，也可以看到類似于彩虹的條紋。

教師通過引導學生開展以上的學生活動，使學生體驗并找出可把白光變成彩色條紋的方法，以培養(yǎng)學生的實驗能力。根據(jù)實驗觀察到的彩色條紋，引導學生總結(jié)出彩色條紋是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫多種顏色并按順序排列的，從而得出總論：白光穿過三棱鏡（水和平面鏡）后，被分解成了各種顏色的光，從而建立“光的色散”概念[4]。

4.3 色光的混合的實驗研究

教師通過創(chuàng)設問題情境：太陽光可以分解為七色光，由光路可逆思想猜想七色光的混合會不會得到白色的光？鼓勵學生課后利用圖2的光路圖實現(xiàn)七色光合成為白光的實驗，培養(yǎng)學生的逆向思維方法和利用實驗解決問題的能力，加深對光路可逆的認識。

基于以上的認識，教師設問：如果只選取7種色光中的2種色光混合，將會得到什么顏色的光？如果是3種色光混合，情況又會是怎么樣的？

4.3.1 色光的混合

教師根據(jù)自制的“色光混合儀”（圖1），與學生一起演示并觀察2種或3種色光混合的結(jié)果；通過介紹色光混合儀的結(jié)構(gòu)及實驗原理，培養(yǎng)學生自制教具的意識和在生活中挖掘教學資源的本領。

活動2：色光混合實驗

方案1：老師利用自制色光混合儀、白屏進行實驗，探究不同的色光以不同的方式組合，可以得到什么顏色的光。并指導學生完成表格1。接著提問：通過更改電源電壓，可以改變色光的深淺，那混合后的顏色會不會變化呢？學生仔細觀察混合后的顏色，在教師的引導下完成實驗結(jié)果的記錄。

方案2：教師通過在電腦上演示紅、綠、藍三色光混合的實驗，進一步驗證方案1結(jié)果的正確性。

通過上面兩個實驗的結(jié)果，教師提問：細心的同學發(fā)現(xiàn)，我們一直在用紅、綠、藍三種顏色的光混合探究，這是為什么呢？ 學生在教師的引導下分析歸納得出三原色的概念：紅、綠、藍三種顏色的光按不同的比例混合，可以產(chǎn)生各種顏色的光，而自身卻不能被其他顏色的光混合得到。然后教師引導學生聯(lián)系生活實際，解釋電腦、手機、彩電屏幕等的色彩成因，進一步培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題的能力和“從物理走向生活”的理念。

在以上的教學過程中，教師創(chuàng)設生動的物理學習環(huán)境，以實驗牢牢抓住學生的好奇心，一步一步引導學生進行觀察和思考，將抽象的物理現(xiàn)象直觀地展示出來。幫助學生快速、形象地理解物理規(guī)律。

4.3.2 顏料的混合

教師提示學生：自然界的顏色有光的顏色，有物體和顏料的色彩，因此有必要研究顏料的混合。教師給學生提供紅、黃、藍三種顏料，讓學生自主探究混合的規(guī)律。

活動3：顏料混合實驗

教師提問：同學們你們會畫畫嗎？在繪畫過程中能用紅、黃、藍三種顏料配色，請同學利用提供的顏料動手探究紅、黃、藍顏料的混合能得到什么顏色？學生利用所提供的實驗用品分組實驗。根據(jù)學生實驗的結(jié)果，教師提問：為什么顏料的混合與色光的混合規(guī)律不一樣呢？引導學生思考顏料的色彩與色光的顏色的不同，并總結(jié)出：顏料的三原色為紅、黃、藍三種顏料。最后引導學生聯(lián)系實際、解釋顏料的混合與色光混合現(xiàn)象的不同。

顏料的混合實驗研究為物體顏色的成因做鋪墊，讓學生學會應用類比的方法，通過由熟悉的事物認識不熟悉的新事物。通過親身的感悟、體驗，探究顏料、色光混合的規(guī)律并分析它們的不同。實驗過程用顏料來配色，活躍了課堂氣氛，減輕學生的學習壓力，從而提高學習興趣。

4.4 物體顏色成因的探究

教師設問：物體和顏料均是本身并不發(fā)光的，其顏色是由什么因素決定的呢？請同學們觀察視頻http：//www.tudou.com/programs/view/J4nGPser39w/，引導學生思考物體顏色的決定因素。學生通過視頻直觀地看到現(xiàn)象，從而思考、分析現(xiàn)象形成的原因。

教師提供無色、紅、綠、藍各種玻璃以及白、紅、綠、藍各色紙板等器材，引導學生分組實驗，完成表2。接著再次設問：光照到透明物體和不透明物體上會有什么不同？學生通過實驗，記錄結(jié)果，對實驗結(jié)果進行剖析，并且總結(jié)歸納：透明物體的顏色由透過它的色光決定，不透明物體的顏色由它反射的色光決定。通過（下轉(zhuǎn)第63頁）（上接第59頁）分組實驗，使學生學會利用生活中的器材進行實驗，體會物理學習的樂趣，拉近物理與生活的距離。

5 總結(jié)現(xiàn)象規(guī)律，反思教學問題

教師引導學生總結(jié)出本節(jié)的核心知識，包括光的色散現(xiàn)象：白光被三棱鏡分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫多種顏色的光的現(xiàn)象；色光的三原色：通過紅、綠、藍三原色的不同強度比例配合得到某種顏色的光；顏料的三原色：紅、黃、藍三種顏料按不同比例可配成其他顏色的顏料；物體顏色的成因：透明物體的顏色由透過它的光的顏色決定，不透明物體的顏色由它反射的光決定。最后布置課外學習任務“了解紅外線、紫外線等看不見的光在生活中的應用，光的色散在生活中應用，完成課后練習”，鞏固所學知識，積累信息收集和處理的方法。

編者按：期望作進一步探索的讀者，可以閱讀有關專著，例如文獻[3]。

參考文獻：

[1]楊春花. “光的色散”的自主探究教學設計[J]. 物理教學探討，2007，25（5）：14-16.

[2]李彩虹. “光的色散”教學設計[J]. 中學物理教學參考，2008，37（11）：57-60.

[3]Kurt Nassav.The Physics and Chemistry of color.AWiley-Interscience Publication John Wiley & Sons，1983.

（欄目編輯 王柏廬）