(江蘇省無錫市江南中學(xué),江蘇 無錫 214000)

1 教學(xué)設(shè)計(jì)背景

1.1 教材分析

蘇科版物理八年級(jí)上冊(cè)“光的直線傳播”一節(jié)的主要內(nèi)容有兩點(diǎn):一是光的直線傳播,二是真空中的光速。本課時(shí)內(nèi)容不僅能解釋影子的形成、日食、月食等自然現(xiàn)象,更是幾何光學(xué)的基礎(chǔ),為進(jìn)一步探究光的反射、折射規(guī)律提供了必要的知識(shí)儲(chǔ)備。這部分知識(shí)與生活密切相關(guān),而且實(shí)驗(yàn)眾多、現(xiàn)象有趣,可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探究欲望。

1.2 學(xué)情分析

學(xué)生通過生活體驗(yàn)以及小學(xué)《科學(xué)》的學(xué)習(xí)，已經(jīng)對(duì)本課時(shí)內(nèi)容有了一定的感性認(rèn)識(shí)，知道光沿直線傳播,他們對(duì)自然界中的各種現(xiàn)象充滿好奇。但是對(duì)于剛剛正式接觸物理的學(xué)生來說,還缺乏經(jīng)驗(yàn)的積累,對(duì)科學(xué)探究的方法和基本程序的掌握比較欠缺,因此在教學(xué)策略上應(yīng)以學(xué)生所熟悉的話題引入教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中總結(jié)規(guī)律、掌握科學(xué)探究的方法,并逐步去理解和應(yīng)用。

1.3 概念界定

單元不是單純指學(xué)習(xí)內(nèi)容單位,還包含“學(xué)習(xí)內(nèi)容、目標(biāo)、方法、評(píng)價(jià)”等,“如何設(shè)計(jì)和制作一個(gè)機(jī)械模型”“如何認(rèn)識(shí)光的傳播”等都可以視作一個(gè)單元。

單元設(shè)計(jì)既是課程開發(fā)的基礎(chǔ),也是課時(shí)計(jì)劃的背景條件。它是課時(shí)計(jì)劃的指引,是“核心素養(yǎng)——課程標(biāo)準(zhǔn)——單元設(shè)計(jì)——課時(shí)計(jì)劃”鏈環(huán)的中觀層面的設(shè)計(jì),其決定性的環(huán)節(jié)是核心素養(yǎng),要整合不同的教學(xué)方略。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是目標(biāo)的設(shè)計(jì)(明晰教學(xué)目標(biāo))、方法的設(shè)計(jì)(聚焦知識(shí)建構(gòu))與評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)(有效反饋)。

課時(shí)設(shè)計(jì)是基于課程標(biāo)準(zhǔn)，解讀教材知識(shí)結(jié)構(gòu),將單元學(xué)習(xí)內(nèi)容分解為具體課時(shí)教學(xué)目標(biāo),并結(jié)合教材內(nèi)容設(shè)計(jì)“探究活動(dòng)”,思考以問題鏈為載體的“思維載體設(shè)計(jì)”和以探究實(shí)驗(yàn)為載體的“資源載體設(shè)計(jì)”,從而對(duì)學(xué)生物理觀念的建立、科學(xué)方法的習(xí)得進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力進(jìn)行連續(xù)的培養(yǎng)。

2 設(shè)計(jì)思路

本單元第一部分內(nèi)容可圍繞“測量距離”的話題,通過交流、分析，引導(dǎo)學(xué)生比較光和聲傳播特點(diǎn)的不同。在確定利用光測量月地間距的方案后,展開學(xué)生對(duì)光的傳播路徑的討論。此教學(xué)過程不僅體現(xiàn)了與前單元內(nèi)容的相互關(guān)聯(lián),而且將本單元各課時(shí)內(nèi)容進(jìn)行了有效的鏈接,體現(xiàn)了單元設(shè)計(jì)的思路。

第二部分主要是通過學(xué)生探究活動(dòng),建立“光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播”的物理模型。在傳播模型建立后,結(jié)合實(shí)驗(yàn)和日常生活中的應(yīng)用,用光的直線傳播解釋影子、小孔成像、日食和月食等現(xiàn)象。再引導(dǎo)學(xué)生思考光傳播路徑的其他模型,為探究光的反射、折射規(guī)律提供必要的知識(shí)鋪墊。

3 課時(shí)目標(biāo)

(1) 了解光能在真空中傳播,知道真空中的光速。

(2) 能通過探究,歸納得出光在均勻介質(zhì)中的傳播規(guī)律,進(jìn)而能用光的直線傳播來理解影子的形成、小孔成像、日食、月食等現(xiàn)象。

(3) 了解我國古代及現(xiàn)代在光現(xiàn)象研究上的成就,知道中華文明對(duì)科學(xué)發(fā)展做出的貢獻(xiàn)。

4 教學(xué)重、難點(diǎn)

(1) 教學(xué)重點(diǎn):通過實(shí)驗(yàn)探究,了解光的傳播規(guī)律,建立“光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播”的物理模型。

(2) 教學(xué)難點(diǎn):結(jié)合生活實(shí)際理解光的直線傳播。

5 教學(xué)流程

圖1

6 教學(xué)過程

6.1 測量物體間的距離

用PPT展示“聲吶測距”話題,隨后展開如圖2所示的教學(xué)“問題鏈”。

圖2

說明:設(shè)計(jì)本環(huán)節(jié)主要有三個(gè)目的,一是將聲、光進(jìn)行知識(shí)比較,二是介紹真空中的光速、光線等相關(guān)知識(shí)點(diǎn),三是由實(shí)際問題引出對(duì)“光的傳播模型”的研究，“光的傳播模型”如圖3所示。

圖3

6.2 建立光的傳播模型

請(qǐng)學(xué)生選擇課桌上合適的實(shí)驗(yàn)器材，探究光在均勻介質(zhì)中的傳播。實(shí)驗(yàn)器材為:激光筆、噴霧器、一裝有水(滴有少量牛奶或豆?jié){)的燒杯、三個(gè)開有小孔的硬紙板、夾子、一根細(xì)棒、不含果粒的果凍等。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)后展示成果。

(1) 用噴霧器在激光傳播的路徑上噴水霧,可以觀察到光在空氣中的路徑是一條直線。

(2) 用激光筆發(fā)出的光束向滴了少量牛奶的水中投射,可以看到光在水中沿直線傳播。

(3) 用激光筆發(fā)出的光直接照射果凍,發(fā)現(xiàn)光在果凍中沿直線傳播。

(4) 用夾子把三個(gè)開有小孔的硬紙板固定,再用激光筆照射,透過三個(gè)硬紙板的小孔觀察到后方光屏上出現(xiàn)光斑,然后用一根細(xì)直棒穿過三個(gè)硬紙板的小孔,說明光在空氣中是沿直線傳播的。

引導(dǎo)學(xué)生歸納得出結(jié)論:光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。

說明:鼓勵(lì)學(xué)生利用自己身邊的器具進(jìn)行實(shí)驗(yàn),讓他們多嘗試、多思考,打破書本、思維的局限,像科學(xué)家一樣思考、探究。這樣的課堂探究更為開放、靈活,讓學(xué)生真正成為一個(gè)探究者,成為課堂的主人。學(xué)生合作探究出的成果由他們自己展示,不僅可以培養(yǎng)他們團(tuán)結(jié)協(xié)作解決問題的能力,培養(yǎng)他們交流表達(dá)的能力,更能讓他們體驗(yàn)到成功的喜悅,提升他們的自信心。

6.3 古今對(duì)光的直線傳播的研究與應(yīng)用

(1) 我國古代學(xué)者對(duì)“光沿直線傳播“的現(xiàn)象曾做過許多研究

① 解釋影子的形成。北宋學(xué)者沈括所著《夢(mèng)溪筆談》中有如下記載:“若鳶飛空中,其影隨鳶而移…”,意思是說,若老鷹在空中飛翔,它的影子隨老鷹而移動(dòng)。

讓學(xué)生交流影子的形成,說明光在傳播的過程中,遇到不透光的障礙物時(shí),在障礙物后邊會(huì)形成影子。教師用PPT向同學(xué)們介紹影子形成的光路圖，并告訴學(xué)生日晷就是利用光沿直線傳播來工作的。

② 解釋小孔成像。戰(zhàn)國時(shí)期的《墨經(jīng)》中記述:“景到,在午有端,與景長,說在端?！薄肮庵耍闳羯?下者之人也高,高者之人也下……”意思是:通過小孔成的像是倒立的。

讓學(xué)生使用自制的小孔照相機(jī),觀察小孔成像的特點(diǎn),并嘗試解釋原因。

(2) 引導(dǎo)學(xué)生思考光的直線傳播在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，如激光準(zhǔn)直、站隊(duì)看齊、擺齊桌椅、射擊瞄準(zhǔn)、測距等。組織學(xué)生利用光的直線傳播知識(shí)將3根大頭針扎在泡沫塑料板排成一排,并交流方法和依據(jù)。

(3) 我國現(xiàn)代科研項(xiàng)目“夏商周斷代工程”中光直線傳播規(guī)律的應(yīng)用

① 解釋日食、月食的形成。利用三球模型展示，結(jié)合視頻了解日食、月食形成的動(dòng)態(tài)過程。

② 介紹“夏商周斷代工程”中利用日食、月食推算年代的做法。

(4) 組織學(xué)生利用激光測距儀模擬測量地月間距

在進(jìn)行本環(huán)節(jié)教學(xué)時(shí),應(yīng)注重問題情境的設(shè)置,可以以影子的形成、小孔成像的歷史研究作為背景,結(jié)合學(xué)生的現(xiàn)場操作、觀察,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并通過分析、交流將光的直線傳播規(guī)律應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和生活中。

7 課時(shí)作業(yè)

(1) 閱讀:課本P77有關(guān)歷史上測量光速的過程。

(2) 思考:在哪些情況下,光不是沿直線傳播的？為今后學(xué)習(xí)“光的反射”“光的折射”等內(nèi)容提供鋪墊。

參考文獻(xiàn)：

中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社,2012.