邢海根

(安徽省廬江第四中學(xué)，安徽 合肥 231500)

1 引言

合肥市初中物理優(yōu)質(zhì)課大賽分為筆試、無生上課、有生上課三個環(huán)節(jié)，2021年9月有生上課在合肥46中舉行，選定的課題為“光的反射”，筆者聽了8位選手的課，發(fā)現(xiàn)各有特色和優(yōu)點，也存在不同的缺陷。現(xiàn)還原相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)，與同行分享反思與感悟。

2 新課教學(xué)情景創(chuàng)設(shè)及評述

2.1 新課引入

新課的引入大致分為五類：

(1) 視頻引入。① 播放2008年北京奧運會開幕式第三篇章視頻：夢幻五環(huán)；② 播放合肥宣傳片剪輯，天鵝湖畔禮花綻放，天空與湖水互映出美麗的畫卷。

評析：用包含多種光現(xiàn)象的視頻引入新課，具有直觀性、針對性、啟發(fā)性。同時在視頻中滲透科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任教育，主要引起學(xué)生的視覺，同時觸發(fā)學(xué)生的思維。

(2) 朗誦詩詞。 用耳聽世界，涉及響度、音調(diào)、音色，體驗世界有萬千旋律；用眼看世界，涉及直射、反射、透射、散射，感受世界七彩繽紛。

評析：帶有情感的朗誦、聲與光帶給人類兩種并列的感受，由此引入新課，一方面復(fù)習(xí)前一章內(nèi)容，另一方面引入本章內(nèi)容，具有針對性，同時也滲透了物理學(xué)的社會價值。

(3) 演示實驗引入。請一生上臺，觀看小孔成像演示儀所成的像，教師變換物體的位置，讓學(xué)生觀察其中的變化，并向全班同學(xué)描述看到的像及像的變化。

評析：用小孔成像演示實驗引入，具有新奇性，但可見度小，只能讓一位學(xué)生體驗，由一位學(xué)生描述給其他學(xué)生聽，只能引起其他同學(xué)的聽覺，觸發(fā)學(xué)生的思維不夠深刻。能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但針對性、啟發(fā)性方面存在欠缺之處。

(4) 游戲引入。① 在黑板上掛一玩偶，用激光照射，學(xué)生可看到玩偶身上的光斑。② 用一障礙物將激光束擋住，請三位同學(xué)站在不同的位置，教師分別發(fā)給每個學(xué)生一塊小平面鏡，要求相互配合，將激光照射到玩偶身上。

評析：用游戲引入新課，將光的直線傳播變?yōu)楣獾姆瓷洌箤W(xué)生體驗從光的直線傳播到光的反射的過程，調(diào)動學(xué)生的視覺、聽覺、感覺以及運動神經(jīng)與肌肉的協(xié)調(diào)配合。游戲針對光直線傳播與光的反射，一方面具有直觀性、針對性、啟發(fā)性等優(yōu)點，另一方面能調(diào)動學(xué)生的多種感官。

(5) 魔術(shù)引入。用投影儀正對平面鏡投影，學(xué)生看不見圖像，教師在平面鏡上覆蓋紗巾，學(xué)生看到了彩色畫面。

評析：用魔術(shù)引入新課，能激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，但魔術(shù)中隱含與光的反射相關(guān)知識，學(xué)生還不知道，也不了解其中的原理，只能猜想可能與光學(xué)知識有關(guān)，針對性不強。但魔術(shù)引入也是一種創(chuàng)新教學(xué)方式，它對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識能起到一定的激發(fā)作用。

用不同的方法引入課題，存在優(yōu)點，但也存在不足。一般用魔術(shù)或游戲引入課題，站位較高，他們包含創(chuàng)造性思維與實踐能力培養(yǎng)的要素，既能給學(xué)生神奇感，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 光的直線傳播的教學(xué)

光的直線傳播的教學(xué)大致分為以下3類：

(1) 用大屏幕展示光在空氣中傳播的圖片，演示激光沿著黑板、墻面照射，觀察激光斜射入礦泉水瓶(水槽)中，演示激光在水和玻璃磚中的傳播，歸納總結(jié)出光的直線傳播原理。

(2) 用激光平行于大屏幕方向照射，同時用噴霧裝置沿激光照射方向噴霧，觀察到光沿直線傳播。用激光射入均勻的牛奶水溶液，觀察光的直線傳播現(xiàn)象。教師提出問題：光一定是沿直線傳播嗎？再做演示實驗，用激光射入配好的不均勻糖水中，學(xué)生觀察到光線變彎，再讓學(xué)生用玻璃棒攪拌糖水，觀察到光線變直。讓學(xué)生補充光直線傳播的條件：光在均勻介質(zhì)中傳播。播放光線通過透明皂或玻璃磚的視頻，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出光沿直線傳播的結(jié)論。

(3) 演示光在空氣、水、玻璃磚中傳播，得出初步結(jié)論。演示光在糖水中傳播的兩種情況，再演示光從空氣照射到玻璃中，光線發(fā)生了“偏折”，點明光傳播到不同介質(zhì)表面上時，不再沿直線傳播，完善光沿直線傳播的條件：光在同一均勻介質(zhì)中傳播。

上述幾種顯示光路的方法可分為兩種：(1) 多媒體加演示法，只采用最平常的器材，不需要增加某些復(fù)雜技術(shù)手段，實驗者只要有激光筆與一瓶水就能做實驗。(2) 運用演示實驗法。具體做法為：沿激光照射方向噴灑水霧；配置均勻的牛奶溶液與不均勻的糖水溶液；將圓形玻璃磚吸附在黑板上，用激光垂直于圓形玻璃磚直徑的一面照射，會觀察到光線在一條直線上。

以上3類教學(xué)基本上都是教師演示光在氣體、液體、固體中的傳播，沒有從知識遷移的角度，引導(dǎo)學(xué)生對照聲音的傳播來設(shè)計可行的光的傳播實驗方案，從而進行深度學(xué)習(xí)。

第(1)類教學(xué)設(shè)計簡潔，但科學(xué)性不強。第(2)類教學(xué)設(shè)計增加了光在同種不均勻介質(zhì)與均勻介質(zhì)中傳播的對比實驗，實際是增加了運用歸納法的條件。第(3)類教學(xué)設(shè)計較為復(fù)雜，目的是追求規(guī)律適用條件的完整性。本節(jié)課的重點內(nèi)容是光的反射與反射規(guī)律，不能一味追求“光的直線傳播”教學(xué)的完整性，但也不能對“光的直線傳播”一帶而過，筆者認為第(2)類教學(xué)設(shè)計較為合理。

2.3 光路記錄與光線模型建構(gòu)的教學(xué)

2.3.1 光路的記錄

光路的記錄可分成3類：

(1) 將磁吸式激光筆吸在黑板上，可見到黑板上一條明亮的光束，請學(xué)生上黑板，用三角板、粉筆在黑板上記下光路。

(2) 在黑板上用四只磁鐵壓住一張白紙，再在白紙上壓一磁吸式激光筆，看到白紙上有一條明亮的光線，請學(xué)生用直尺與水彩筆記下光路。

(3) 利用光的反射定律演示儀(包括可轉(zhuǎn)折的光屏)來演示，觀察入射角與反射角的大小，記錄光路。

2.3.2 建立光線模型

建立光線模型的教學(xué)可分為兩類：

(1) 直接講解、畫圖和演示。

(2) 用一帶箭頭的長塑料桿插在泡沫上，用激光沿長塑料桿照射，塑料桿上呈現(xiàn)明亮的光束，再講解畫圖。

2.3.3 反思與感悟

觀察光的路徑是為了讓學(xué)生體驗光前進的路徑，基本上都是用“轉(zhuǎn)換法”來顯示光傳播的路徑。在黑板上或白紙上或光屏上直接顯示光路，目的是教給學(xué)生觀察、記錄光的路徑的方法，為后面探究光的反射定律時測量入射角、反射角做準(zhǔn)備。教學(xué)中滲透光路記錄的方法相比于直接顯示光路給學(xué)生，在方法層面上，站位更高一些，關(guān)注科學(xué)方法教育。

教師需要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理模型與其所代表的實際物體之間的聯(lián)系和區(qū)別，理解建構(gòu)模型的意義。在課上為了讓學(xué)生了解模型，我們可以利用生活中常見的模型與符號去引導(dǎo)學(xué)生形成遷移。[1]在兩類光線模型的建立中，教師通過講解或畫圖、通過插入塑料棒或塑料光線模型來建構(gòu)光線模型，都沒有把以往學(xué)習(xí)過的相關(guān)模型與事物拿來做類比，讓學(xué)生形成遷移，體驗?zāi)Ｐ偷慕?gòu)過程。

2.4 探究光的反射定律的教學(xué)

2.4.1 教學(xué)分類

(1) 將平面鏡與激光筆吸在黑板上，打開激光筆，讓激光斜射到平面鏡上，請一學(xué)生用三角板與粉筆畫出光線。教師講解光線的名稱，再提問：如何確定兩光線的位置？學(xué)生回答：測量光線與平面鏡之間的夾角。請用光的反射模型，試一下，如何找出光線與平面鏡之間的夾角？學(xué)生回答：不好找，也無法測量。教師指出：線與面之間的夾角可轉(zhuǎn)換成線與“垂直于面的線”之間的夾角。教師在入射點處用粉筆作一條垂直反射面(平面鏡)的虛線，只要確定了光線與此虛線之間的夾角，就可確定了光線與鏡面之間的夾角，此虛線很重要，稱之為“法線”，我們可以用光線與法線之間的夾角來表征光線的位置。黑板是平面，我們不但能看出“兩光線”共面，而且“三線共面”“兩光線分居在法線兩側(cè)”。用量角器測量入射角、反射角的大小，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)“兩角相等”。教師提出問題：我們在黑板上做的實驗是這樣，是不是用其他器材做也是這樣呢？引導(dǎo)學(xué)生選擇器材，設(shè)計實驗，動手實驗，匯報實驗結(jié)論。

(2) 教師在泡沫塊上斜插一長塑料桿，放一塊小平面鏡，用激光沿塑料桿照射，并噴霧，讓學(xué)生觀察到入射與反射光線。用插桿代替兩條光線，講解要確定兩桿的位置，可以將兩桿在豎直方向投影到泡沫面上，測量桿線與投影線之間的夾角，但在實際測量中，這種方法較難。演示在光的入射點處，豎直插入一塑料桿，教師指出：光線與界面之間的夾角不易測量，這樣的兩根塑料桿之間的夾角易測量，然后就能算出桿與它在泡沫塊表面投影線之間的夾角。講解入射光線與反射光線、界面的概念，作一條過入射點垂直于界面的虛線，此為“法線”。強調(diào)只要測出入射線或反射光線與“法線”的夾角，就可算出它們與界面之間的夾角，從而確定光線的位置。請學(xué)生在泡沫塊上用三根長塑料圓桿模擬入射光線、法線、反射光線，來猜想“三線”的空間位置、“兩線”與法線的位置分布、“兩角”的大小關(guān)系。學(xué)生提出猜想后，教師引導(dǎo)學(xué)生進行實驗，分析并得出結(jié)論。

(3) 在煙室內(nèi)用紅色激光演示光的反射現(xiàn)象，在垂直于入射點處懸掛一激光筆，豎直向下發(fā)出一束綠色激光。旋轉(zhuǎn)光屏，可見兩條紅色光線繞著綠色激光旋轉(zhuǎn)，改變?nèi)肷浣谴笮?，并旋轉(zhuǎn)光屏，再觀察兩條紅色光線繞著綠色光線轉(zhuǎn)，最后兩條紅色光線幾乎緊貼著綠色光線轉(zhuǎn)。教師給出入射光線、反射光線的名詞，并講解兩條光線的位置可以綠色光線作參照，以夾角來確定，把綠色激光線稱為“法線”，再給出入射角與反射角的概念。再次演示，觀察“兩光線”的平面位置，猜想“三線”的空間位置、“兩線”與法線的分布位置、“兩角”的大小關(guān)系。繼而指導(dǎo)學(xué)生進行實驗，得出結(jié)論。

2.4.2 教學(xué)反思與感悟

在教學(xué)中，教師應(yīng)充分研究教材，根據(jù)學(xué)生的認知特點，將物理規(guī)律分解成學(xué)生通過實驗?zāi)塬@得體驗的若干個部分，化解規(guī)律教學(xué)的難點。在第(1)類教學(xué)中，在黑板上畫出入射與反射光線，可將“三線”共面規(guī)律的探究進行分解，先研究“兩線”共面。第(2)類教學(xué)則運用光的反射模型，進行猜想，實際上也是先研究“兩線”是否共面。在第(3)類教學(xué)中，入射光線與反射光線始終在同一個平面，只不過是平面在旋轉(zhuǎn)，實際上也是暗示先研究“兩線”共面。以上三類教學(xué)都強調(diào)“法線”引入的意義，因為引入法線后，才能進一步研究“兩線分居”“三線共面”和“兩角相等”。這樣的設(shè)計，從最簡單的“二線”共面入手，充分利用學(xué)生的經(jīng)驗，激發(fā)了學(xué)生探究熱情，然后從簡單到復(fù)雜，引導(dǎo)學(xué)生從感知到猜想、驗證，層層深入，符合學(xué)生的認知規(guī)律。

在探究光的反射定律教學(xué)中，引入“法線”是教學(xué)重點也是難點。第(1)類教學(xué)相當(dāng)于作輔助線來解決法線的引入，第(2)類教學(xué)實際上是運用光的反射模型，用體驗法來引入法線，第(3)類教學(xué)關(guān)注從立體空間概念的建立，使兩條光線在同一平面繞“法線”旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)煙室實驗可以直觀感受反射光線和入射光線在同一平面上，更重要的是能自然地引入法線。

在光的反射定律教學(xué)中，“三線共面”也是一個難點，第(1)類教學(xué)利用黑板平面進行直觀啟發(fā)，再用實驗驗證。第(2)類教學(xué)通過模型引導(dǎo)學(xué)生猜想，可能會出現(xiàn)兩種情況，仍然要用實驗來驗證，利用可轉(zhuǎn)折的光屏來實現(xiàn)。在第(3)類教學(xué)中，對演示器材的要求較高，直觀、形象，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律。在三線共面的實驗教學(xué)中，應(yīng)讓學(xué)生上臺演示兩個光屏在同一平面時，可看到反射光線，向前或向后轉(zhuǎn)折反射部分的光屏，便看不到反射光線，說明反射光線不會在入射光線與法線構(gòu)成的平面以外出現(xiàn)。

2.5 光的反射作圖的教學(xué)

光的反射作圖的教學(xué)可分為以下3類：

第(1)類：用激光筆在黑板上展示入射光線與平面鏡，請學(xué)生畫出入射光線與界面，拿起激光筆與平面鏡，要求學(xué)生利用量角器畫出反射光線。

第(2)類：要求學(xué)生用長塑料桿插入泡沫塑料塊中，以代表入射光線和法線，配合使用量角器，插入另一根長塑料桿來代表反射光線，總結(jié)得出結(jié)論：“兩角相等”“三線共面”。

第(3)類：用PPT展示入射光線或反射光線及相關(guān)夾角，請學(xué)生拿出學(xué)案或?qū)W習(xí)卡來作圖，將學(xué)生作圖結(jié)果展示在大屏幕上，師生點評，指出注意事項。

3 結(jié)語

光的反射教學(xué)是從現(xiàn)象中尋找規(guī)律的教學(xué)，不僅要注重物理概念的建構(gòu)，還要注重科學(xué)思維的培養(yǎng)，同時要培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力，滲透科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。由于學(xué)生的抽象思維能力還不夠強，教學(xué)中要注重采用適當(dāng)?shù)牟呗?，啟發(fā)式教學(xué)與發(fā)現(xiàn)法教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)“法線”，同時體會“法線”的重要性。其實，沒有“法線”，就沒有“三線共面”，也沒有“兩線分居”。另外，入射點和入射角相同的光線有無限條，從立體空間上發(fā)現(xiàn)“不變的線”，通過煙室內(nèi)激光筆的旋轉(zhuǎn)，就可讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)與相等的入射角或反射角對應(yīng)的光線有無數(shù)條。在初中物理教學(xué)中，適當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念，可為高中物理學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。