張林

【案例描述】

《光的折射》是上海市“二期課改”《物理》八年級第一學期教材中的內(nèi)容.光的折射是重要的光學現(xiàn)象，是理解透鏡成像的基礎，同時又是解釋日常生活中許多光現(xiàn)象的基礎.光的折射現(xiàn)象學生比較熟悉，也比較感興趣，通過對現(xiàn)象的分析，培養(yǎng)學生密切聯(lián)系實際，運用科學知識來解釋一些現(xiàn)象，更重要是激發(fā)學生學習興趣.

本次教研的主題是圖像讓課堂更生動，所以在學習的支撐上都以圖像作為學生理解課堂提問、實驗設計、分析歸納的重要成分，考慮到執(zhí)教時間為40分鐘，執(zhí)教[JP2]班級學生在全市處于中等狀況，筆者將學習目標確定為：

知道光的折射現(xiàn)象及折射光線和折射角，知道光的折射規(guī)律及知道光路的可逆.

整節(jié)課預設的教學流程大致有三個環(huán)節(jié).教學環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設情境；教學環(huán)節(jié)二：探究光的折射規(guī)律；教學環(huán)節(jié)三：生活應用.

【“環(huán)節(jié)一”教學片段】

師：從前，在一口廢井里，住著一只青蛙，它只見過井口上小小的天空.（播放“坐井觀天”實時錄像.）

師：看到了什么？

生：兩顆星星.

師：下了一場大雨后.（在教具中加入水.）

師：現(xiàn)在你們又看到了什么？

生：很多星星.

師：為什么和之前有區(qū)別？

生：前者沒有水，后者有水.

師：這個現(xiàn)象叫光的折射，我們一起研究一下.（播放活動一的內(nèi)容）

（板書：光的折射）

此處的情景原理是光從空氣斜射入水中，會發(fā)生偏折的.在之前的教學中，我們常用杯底現(xiàn)字或現(xiàn)幣作為開場的情景，要從某一特殊的角度去觀察現(xiàn)象，現(xiàn)象的大小程度不明顯，而且與課本上光從空氣斜射入水中的條件不符合，無法使學生產(chǎn)生濃厚的興趣.本節(jié)課采用，水下放置攝像頭，拍攝沒水與有水兩種不同視野的景象，能讓學生很清楚地看明白視野的變化，也比較簡單地明白光的折射需要光在傳播時經(jīng)過兩種不同透明介質(zhì).

師：請介質(zhì)為水的同學看左圖，介質(zhì)為玻璃的同學看右圖，根據(jù)圖像里空氣中的入射光線位置及活動一要求進行實驗，并完成練習1.

（配上圖片，是為了學生在不理解實驗要求時，能抬頭看一下圖中入射光線的位置，并模仿圖上光具盤里激光的擺放，既是對課堂的一種輔助.）

師：我們獲得什么結(jié)論呢？

生：光從空氣斜射入水（玻璃）時，在水（玻璃）的界面上發(fā)生偏折.

（板書繪出光的折射光路圖）

師：這個角叫做什么？這條光線叫做什么？在水（玻璃）中的光線叫做什么？水中的角叫做什么？

生：入射光線、反射光線，入射角、反射角，折射光線、折射角.

學生對老師提出的每一個問題都要有理解，才能回答出.在情景中，筆者設計的問題簡單明了，學生只要看情景說現(xiàn)象，用有和沒有兩個詞語就能很好地對比不同的情景.每一次的問題都是學生思考之后再回答，若教師不放手一直輔導幫忙，只會使學生對這個現(xiàn)象不理解.

（此環(huán)節(jié)的作用就是學生通過坐井觀天的情境與活動一的實驗對比，得出光從空氣斜射入另一種透明介質(zhì)會發(fā)生偏折.本課以學生為本，教師為輔.學生參與其中，自己動手、分析光的折射現(xiàn)象，教師活動只能是提問與組織，簡潔的語言才能讓學生有更多的時間去自己發(fā)現(xiàn)問題、探究問題和理解問題）

【“環(huán)節(jié)二”教學片段】

師：下方的折射光線到底往哪個方向呢？

師：在探究前，我們一起回憶光的反射規(guī)律.

（投影光的反射規(guī)律）

生：反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi).反射光線、入射光線在法線兩側(cè).反射角等于入射角.

師：在光的折射中，又可以研究什么呢？

師：請同學小組討論一下.

（光的反射實驗是光的折射的實驗基礎，兩個實驗都是對光路改變方式的研究，所以有相似的地方，筆者通過列出光的反射規(guī)律后，學生類比、討論，光的折射中，可能會有哪些相似的規(guī)律，提出問題與猜想.讓學生經(jīng)歷方法的使用過程，對接下來的實驗設計作好鋪墊）

生：折射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)？折射光線、入射光線是否分居液面的兩側(cè)？折射角與入射角是否有關(guān)？

師：我們發(fā)現(xiàn)兩個實驗有相似、相近的地方，這就是類比法，能夠根據(jù)其他實驗的規(guī)律，對我們今天要學的現(xiàn)象提出合理的猜想.

師：有了猜想之后，我們要通過什么來驗證猜想呢？

生：實驗.

師：在光的反射實驗中，這些規(guī)律都是如何驗證的呢？

生：可以翻折反射光線一側(cè)的小門，觀察小門上的反射光線是否存在.

師：我們來看一下××同學是怎么驗證的.（播放 “光的反射實驗”視頻）

（這么做，教學時間節(jié)省下來，不僅為學生接下來設計光的折射實驗過程提供了很好的、規(guī)范的語言格式，而且在這個教學點上，也不需要過多干涉學生的回憶.PPT中使用動畫循環(huán)的方式，無形中讓學生不由自主地根據(jù)剛才的所見所聞去設計光的折射實驗）

師：類比一下左側(cè)實驗的方法，在光的折射中，如何驗證三線共面呢？

生：翻折折射光線一側(cè)的小門，觀察折射光線是否存在.

學生演示光從空氣斜射入水中折射.在水中，翻折下方PE板.

師：觀察現(xiàn)象，可得什么結(jié)論？

生：光從空氣斜射入水中，折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi).（板書：三線共面）

師：請同學討論，設計剩余猜想的驗證方法.

生：多次改變?nèi)肷涔饩€的位置，并記錄下入射角和折射角.

師：請同學們根據(jù)自行設計的方案進行實驗.

（引導學生思考問題，設計實驗方案，組織交流，點評學生的方案，糾正不足之處，完善實驗設計.在學生進行實驗時，巡視指導，指導學生從實驗得出結(jié)論.并組織部分小組匯報實驗結(jié)果）

師：根據(jù)兩張表格的數(shù)據(jù)，可得結(jié)論是什么？

生：光從空氣斜射入水（玻璃）時，折射角小于入射角.

師：再看一下數(shù)據(jù)的變化，還有什么新發(fā)現(xiàn)？

生：入射角變大，折射角變大.

師：入射角相同時，水（玻璃）中的折射一樣嗎？得到什么結(jié)論呢？

生：不同介質(zhì)對光的折射本領不同.

（對于表格的分析，學生分析得到的結(jié)論往往是片面的，通過提問讓學生再看一下數(shù)據(jù)變化的方式，讓學生明白實驗的分析不是只有比較大小，還可以分析如何變化.對今后其它的實驗歸納方法的學習有很大的幫助.）

師：再看一下我們的猜想，是否都得到了解答呢？

生：做實驗時同時也發(fā)現(xiàn)了折射光線與入射光線在法線的兩側(cè).

師：在學習光的反射時，我們還發(fā)現(xiàn)光路是可逆的.

（教師展示光的反射實驗圖）

師：在光的折射中，是否也存在可逆？如何驗證？

生：從原來折射光線的位置再入射回去，觀察現(xiàn)在折射光線的位置.

師：大家動手做做看.

師：根據(jù)現(xiàn)象，得到的結(jié)論是？

生：在光的折射中，光路是可逆的.

圖像在教學中起到的作用巨大，就好像一場球賽的進球鏡頭一樣，現(xiàn)場的球迷看了以后沒有太多感覺，但是當這鏡頭能在大屏幕上重復不斷地播放時，球迷的心情肯定也跟著激動起來.學生需要動力才能更好地自我探究，那就是動畫的效應.

（此環(huán)節(jié)中，大量使用實驗裝置圖，甚至是動畫，為的是讓繁瑣的實驗步驟簡單化、便捷化，但是只用圖片讓學生自己去理解，困難還是很大的，所以在動畫的基礎上配上學生的視頻.這樣學生理解時即看到了班中同學拍視頻時的風采，也能模仿該視頻中同學的操作過程，達到寓教于樂的效果.）

【“環(huán)節(jié)三”教學片段】

筆者邀請兩位學生，在黑板上做出光的折射圖像，兩人都很規(guī)范，畫出了光路中的法線，但是其中一位同學卻標錯了反射角的位置.

師：請這位同學看一下錯在哪里了呢？

此時，該同學并沒有發(fā)覺位置錯誤，而是丟給大家一句：“噢！我畫的角度太大了！”

底下的同學哄堂大笑.但是他仍然沒有意識到自己的問題.

師：其實你的折射角標的位置有問題.折射角是哪兩條線的夾角呢？

生：折射光線與法線的夾角.（恍然大悟）

（學生對于折射角的概念還是沒有弄明白，當光線從玻璃斜射入水后，看得景象和實驗過程中的現(xiàn)象不同，學生對折射角所在位置就產(chǎn)生了偏差.在探究光的折射規(guī)律過程中，學生歸納得出的結(jié)論也不能應用于所有光的折射現(xiàn)象，所以環(huán)節(jié)三中此處是一大敗筆.）

師：筷子放入水中，水中的筷子發(fā)出的兩條光線進入空氣后的折射光線該怎么畫呢？

筆者巡視了學生們所畫的，將某一位學生的圖放在投影儀上.

師：這位同學你用到了什么規(guī)律去畫呢？

生：入射角變大，折射角變大.

（此處是對學生的一個考驗，光路圖的繪畫是根據(jù)光路傳播的規(guī)律來完成的，學生畫完后，說出原理，就是對規(guī)律的合理使用）

師：空氣中這兩根線不能相交，但在水中卻有交點，這個點便是筷子的虛像，它被抬高了.

（理解虛像是最費力的一件事，在應用環(huán)節(jié)中，筆者忽略了一點，在學生完全不理解的情況下，應該將道理解釋清晰，將其改成：“人眼只認直線傳播過來的光，而折射光線并非直線傳播而來，反向延長回去就是人所認為的光源.”）

師：開頭的青蛙為什么看到的東西變多了呢？

生：由于光的折射，視野開闊了.

（此處應將有水、沒水的兩類圖像對比，讓學生運用對比法，看出光路的不同，對光的折射應用才能很好地解釋清楚.此環(huán)節(jié)中，主要通過建模，畫圖的方法對物理現(xiàn)象作出解釋，如果讓學生在一幅圖中既要畫出入射光線，又要畫出折射光線，那是難上加難.所以，此環(huán)節(jié)上首先要有光的折射規(guī)律的簡單作圖應用，讓學生熟悉給一條光線畫另一條光線的方法，再給出生活實際場景，根據(jù)給定的入射光線或折射光線，去畫折射光線或入射光線.這就是一種心理暗示，讓學生照著做，進行模仿，等他學會后，再進一步更難的現(xiàn)象用光路圖進行解釋.）

不過，學生的能力最多就停留在畫出光線為止，若要讓其解釋虛像問題，現(xiàn)在還太早.所以圖像對學生解釋生活現(xiàn)象的應用方面還不是很成熟.

【案例分析】

圖像為學生查找、獲取和處理提供了幫助.本節(jié)課中，學生的學是因引入的情景產(chǎn)生了動力、因“靜”與“動”兩種圖像產(chǎn)生了潤滑作用的一種自主的學習，為學生提供了有效的學習支撐.

物理是一門實驗學科，學生要經(jīng)歷猜想、設計、實驗、分析和歸納等過程才能對一個物理概念有初步認識.在教學中，采用學生小組討論、小組實驗，學生間相互合作完成探究.整節(jié)課學生采取數(shù)據(jù)分析法、多次圖像對比法歸納出光的折射規(guī)律.從教學實錄中，可以發(fā)現(xiàn)學生在學習時，離不開圖像；在提問、探究時離不開圖像；在應用、現(xiàn)象解釋中，更離不開圖像.圖像變成學科知識獲取時，不可或缺的提示.整堂課上，學生獲得的知識與方法不是來自于空洞的概念講授，而是教師不斷地在恰當?shù)臅r機，為學生提供不同的圖像，使得學生結(jié)合這些圖像與自己的思考才有了新的記憶.

現(xiàn)在圖像運用的層次僅僅停留在教師提供給學生層面.筆者認為，更好的學習便是學生自主產(chǎn)生使用圖像去解決問題的意識.它需要在老師的幫助下逐步形成.在學生活動中，將圖像法與其它方法對比，比出其中的優(yōu)劣，學生便根據(jù)學習結(jié)果作出調(diào)整，挑選出較為簡單的圖像法，通過反復不斷地強調(diào)，學生可以體會到圖像法解決問題的便捷性、直觀性.

本節(jié)課以案例的形式介紹了圖像提供有效學習支撐的應用，無論“動”與“靜”的圖像，都是教學中的一小步的突破.實驗與圖像的交融，讓學生在其中更好地體驗、更好地學習和更好地探究.