何晉中

受澳門(mén)教育暨物理研究會(huì)的邀請(qǐng)，筆者擔(dān)任第十一屆全國(guó)青年教師課堂教學(xué)大賽澳門(mén)賽區(qū)選拔賽評(píng)委，澳門(mén)物理教師呈現(xiàn)了精彩的課堂，他們對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、細(xì)節(jié)的處理等讓人深切地感受到澳門(mén)物理教育人的教育理想和教育情懷。筆者對(duì)初中老師展示的《光的折射》一節(jié)課印象非常深刻，這節(jié)課有不少地方給物理教師很好的啟示。《光的折射》是初中物理光學(xué)的核心內(nèi)容，是初中光學(xué)中的重要知識(shí)，是后續(xù)教學(xué)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)后面的色散及下一章《透鏡及其應(yīng)用》有重要的奠基作用，且《光的折射》一節(jié)的教學(xué)可以很好滲透物理思想和方法。然而，現(xiàn)實(shí)中很多教師的教學(xué)僅停留于對(duì)光的折射現(xiàn)象的呈現(xiàn)和描述，這不僅增加了學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)，更未能使學(xué)生真正理解光的折射規(guī)律及其背后深刻的物理學(xué)本質(zhì)。現(xiàn)結(jié)合澳門(mén)物理教師的課堂分享筆者對(duì)《光的折射》一節(jié)課的教學(xué)思考。

一、培育學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)

1. 讓學(xué)習(xí)從問(wèn)題的源點(diǎn)開(kāi)始

本節(jié)課老師帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)前面所學(xué)過(guò)的《光的傳播》一節(jié)中的觀點(diǎn)“光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”，讓學(xué)生利用邏輯聯(lián)想這一觀點(diǎn)暗示了什么內(nèi)容。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)閱讀、思考這一已學(xué)過(guò)的觀點(diǎn)，產(chǎn)生如下疑問(wèn)：“光在不同種非均勻介質(zhì)中還是直線傳播嗎？該如何傳播呢？”這樣通過(guò)復(fù)習(xí)舊知識(shí)，產(chǎn)生新問(wèn)題，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從問(wèn)題的源點(diǎn)開(kāi)始，培養(yǎng)了學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生的理性思維。

2. 通過(guò)有趣的現(xiàn)象產(chǎn)生問(wèn)題

課堂中在引入光的折射一現(xiàn)象時(shí)，教師先在一個(gè)碗中放一個(gè)硬幣，讓學(xué)生站在某處觀察，恰好看不到硬幣，慢慢倒入水后，學(xué)生再?gòu)南嗤慕嵌扔^察，發(fā)現(xiàn)碗里藏著一枚硬幣。由這一現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生的思考，激發(fā)學(xué)生的問(wèn)題，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣。

3. 通過(guò)問(wèn)題培育質(zhì)疑精神

在探究光折射的特點(diǎn)時(shí)，先讓學(xué)生觀察光束在空氣中和水中的徑跡，然后讓學(xué)生畫(huà)出光路圖。為了描述這一現(xiàn)象引入入射角、折射角等概念后，拋出問(wèn)題：在圖1中，為什么入射角是i，為什么入射角不是？琢呢？如果我們規(guī)定？琢為入射角，？茁為折射角，那么在作光路圖時(shí)不用引入法線豈不是更簡(jiǎn)單呢？讓學(xué)生通過(guò)觀察現(xiàn)象后思考：是否存在有折射時(shí)沒(méi)有反射的現(xiàn)象，還是折射和反射必定同時(shí)存在？

通過(guò)這些看似不起眼的問(wèn)題觸及物理最本質(zhì)的東西，很好地激發(fā)學(xué)生思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培育了學(xué)生質(zhì)疑的意識(shí)和能力。正如古人所云：“學(xué)源于思，思源于疑。小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)。”質(zhì)疑意識(shí)與質(zhì)疑能力對(duì)于學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展不可或缺，對(duì)國(guó)家、民族的科技創(chuàng)新更是十分重要。

二、滲透物理研究的方法

《光的折射》這一節(jié)課可以讓學(xué)生體驗(yàn)物理科學(xué)研究的一般方法。物理上對(duì)物理現(xiàn)象的研究方法一般按照如下步驟進(jìn)行：首先觀察現(xiàn)象，然后用語(yǔ)言（文字語(yǔ)言、數(shù)學(xué)語(yǔ)言）描述現(xiàn)象，在描述現(xiàn)象過(guò)程中引入一些物理名詞如物理量、物理概念等，最后再進(jìn)一步定性或者定量地探究物理現(xiàn)象的規(guī)律，并抽象出一般的規(guī)律。本節(jié)課的教學(xué)，教師先展示光折射的現(xiàn)象，讓學(xué)生觀察光的折射，然后讓學(xué)生畫(huà)出光路圖。為了描述這一物理現(xiàn)象對(duì)光的折射現(xiàn)象進(jìn)行定義，引入入射光線、折射光線、法線、入射角、折射角、界面等有關(guān)名詞，并在光路圖上標(biāo)出入射光線、法線、折射光線、入射角、折射角、界面等，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)合光路圖總結(jié)出規(guī)律。光從空氣斜射入水中時(shí)的折射規(guī)律：折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi);折射光線和入射光線分居法線兩側(cè);光從空氣斜射入水中時(shí)，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角?？偨Y(jié)該規(guī)律時(shí)可以讓學(xué)生回憶光的反射現(xiàn)象的規(guī)律，類比光的反射現(xiàn)象規(guī)律來(lái)進(jìn)行。最后，讓學(xué)生思考并觀察，光線從空氣射入玻璃中又會(huì)怎樣？反過(guò)來(lái)從水中或者玻璃中射入空氣中又會(huì)怎樣？通過(guò)該環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)與思考，把上述總結(jié)的規(guī)律拓展到更一般的情況：光從一種介質(zhì)斜射入另外一種介質(zhì)時(shí)，光線都會(huì)反生偏折，會(huì)產(chǎn)生折射現(xiàn)象。最后得到“在折射現(xiàn)象中，光路可逆”的結(jié)論。

三、講透物理內(nèi)在邏輯

物理教學(xué)中只有講透物理現(xiàn)象背后的規(guī)律及其內(nèi)在邏輯，學(xué)生才能理解物理學(xué)的本質(zhì)，才能印象深刻，才能以不變應(yīng)萬(wàn)變?！豆獾恼凵洹芬还?jié)課中，教師應(yīng)該要特別注意講清楚以下兩點(diǎn)。

1. 折射角為什么是i，不是？琢呢？

為什么要把入射角規(guī)定為是i，而不是？琢，體現(xiàn)了物理學(xué)上追求簡(jiǎn)潔美的思想。把折射角定義為i，在對(duì)光的折射現(xiàn)象的更進(jìn)一步的研究中，折射定律的表述為：（1）折射光線在入射面內(nèi)。（2）入射角和折射角的正弦之比為一常數(shù)，若光從介質(zhì)1斜射入介質(zhì)2，用n1、n2表示兩種介質(zhì)的折射率，用n21表示介質(zhì)2相對(duì)介質(zhì)1的折射率，則==n21。如果把入射角規(guī)定為？琢，折射角規(guī)定為？茁，折射定律的公式為=n21，作光路圖時(shí)不需要引入法線看似簡(jiǎn)單了，但是其折射定律的表述就顯得很復(fù)雜，不符合物理上追求簡(jiǎn)潔美的思想，也不利于我們進(jìn)一步學(xué)習(xí)折射現(xiàn)象的規(guī)律。折射定律的表達(dá)式雖然在初中教學(xué)和考試都不作要求，但是給學(xué)生做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹可以很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，可以讓學(xué)生明白物理現(xiàn)象背后的來(lái)龍去脈，明白現(xiàn)象、規(guī)律背后的邏輯本質(zhì)，才能記憶深刻，理解透徹。

2. 折射和反射同時(shí)存在嗎？

有不發(fā)生折射的反射嗎？有不反射的折射現(xiàn)象呢？實(shí)際上光的反射與折射是一起發(fā)生，物理前輩在研究的時(shí)候并沒(méi)有把光的折射和反射分開(kāi)來(lái)研究，而是作為一個(gè)整體來(lái)思考，只不過(guò)是為了方便后人學(xué)習(xí)，人為地把這兩個(gè)現(xiàn)象分割開(kāi)來(lái)。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了光的反射和折射現(xiàn)象，讓學(xué)生思考這樣的問(wèn)題，使學(xué)習(xí)體現(xiàn)了從整體到部分再到整體的程序，為了研究光現(xiàn)象（整體）——分為反射和折射（部分）——折射和反射是有機(jī)統(tǒng)一的（整體），這可以讓學(xué)生對(duì)光現(xiàn)象、對(duì)物理有更高的認(rèn)知。

四、簡(jiǎn)單介紹“最小作用量原理”

根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，給學(xué)生簡(jiǎn)單介紹物理學(xué)上的“最小作用量原理”。首先，光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，就是作用時(shí)間最短的例子，兩點(diǎn)間直線距離最短，沿直線傳播是光從A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)的最快的方式。其次，如果光在傳播過(guò)程中要經(jīng)過(guò)兩種不同的介質(zhì)，比如從空氣中斜射入水中，如圖2所示，光在空氣中的傳播速度會(huì)比在水中略快。如果光還是簡(jiǎn)單沿直線傳播則會(huì)用較少的時(shí)間通過(guò)空氣，但是會(huì)用較長(zhǎng)的時(shí)間以較慢的速度通過(guò)玻璃。這樣的時(shí)間不會(huì)是最短的，光似乎“知道”自己該從哪兒通過(guò)，它會(huì)根據(jù)最小作用量原理選擇自己的路徑。介紹該原理的目的不在于學(xué)生是否掌握，而是讓學(xué)生了解折射背后更一般的物理原理。

五、首尾呼應(yīng)，學(xué)以致用

在物理教學(xué)中，不少教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)、生活實(shí)例等來(lái)引入新課，這激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然而當(dāng)新課結(jié)束時(shí)卻沒(méi)有對(duì)開(kāi)篇的實(shí)驗(yàn)、生活實(shí)例做出回應(yīng)。這就沒(méi)有很好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的功能，也不能達(dá)到學(xué)以致用的目的。教學(xué)中應(yīng)該要注意首尾呼應(yīng)，在學(xué)習(xí)了新的知識(shí)后，應(yīng)該要回頭看，利用新知識(shí)解釋引入新課時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及生活實(shí)例，這樣整堂課的質(zhì)量會(huì)得到提升，學(xué)生的認(rèn)知水平也會(huì)得到升華。以《光的折射》一節(jié)課為例，在引入新課時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課，在課堂接近尾聲時(shí)應(yīng)該利用光折射的規(guī)律來(lái)解釋這一現(xiàn)象。如圖3所示，當(dāng)碗里加水后，從碗底S點(diǎn)發(fā)出的光線，由水進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上會(huì)發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進(jìn)入人眼，人眼逆著折射光線的方向看去，覺(jué)得這些光線好像是從它們反向延長(zhǎng)線交點(diǎn)S′發(fā)出來(lái)的，S′就是S升高的虛像，所以人能看到碗底硬幣。如果碗中沒(méi)有加水，人眼睛看到是和反向延長(zhǎng)線在碗的側(cè)壁上的區(qū)域，所以看不到碗底的硬幣。

責(zé)任編輯 ? 羅 ?峰