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以学生为本 优化教学设计——“全反射”课堂教学案例分析
2010-04-12  2010年04月12日  来源:人民教育

以学生为本 优化教学设计

——“全反射”课堂教学案例分析

  ● 谭华玲

  “全反射”是高中物理第三册的必修内容,这一节是在学生学习了光的反射、光的折射之后编写的,是反射和折射的交汇点。全反射现象研究,既是对反射和折射知识的巩固与深化,又为下一节“棱镜”的学习作了铺垫。同时,本节内容与生产和科技应用联系紧密,是实现课堂知识学习走向课外、走向生产、走向科技的重要教学内容。全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关,所以,学习这部分知识有着重要的现实意义。

  学生对物理现象和知识的理解、判断、分析和推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性,这就要求教师在设计中要对教学手段有针对性地选择和优化处理,提高学生分析、归纳及抽象思维的能力,同时使学生积极、主动地参与到教学探究过程中来,让学生在获得知识与技能的过程中学会学习并获得积极的情感体验。

  案例片段一:现象情境导入设计。

  多媒体展示广西南宁南湖大桥美丽的彩帘水幕瀑布夜景图片,在学生欣赏美景之余,引发学生思考:光为什么会沿弯曲的水流传播?

  分析:以南宁夜景作引入,让学生有种亲近感,熟悉的地方也有美丽的风景,让学生体会到物理与美的有机结合。学生是见过彩帘瀑布的,但没有想到其中蕴含着丰富的物理知识,教师引导学生注意观察,产生疑问,从而激发学生学习的兴趣。

  案例片段二:逻辑困惑情境设计。

  ①一束光从空气中斜射到与水的分界面处,入射角与折射角相比,哪个角较大?若已知水的折射率为1.3,入射角为60°,求此时的折射角多大?(学生可以很快得出结论)

  ②如果把条件改成光从水斜射到与空气的分界面处,其他条件不变又如何?

  分析:探究要始于问题,而问题源于质疑,质疑往往出现在新旧认知发生冲突之时。在问题②中学生计算出折射角的正弦值大于1,出现了与数学常识相悖的情况,显然不合理,问题出在哪里?这让学生大为不解。从心理学的角度看,一个出乎意料或与常理相悖的问题,能引发认知冲突,激发学生的探究欲望,此时可因势利导提出本节要研究的课题:“光的全反射”。

  案例片段三:理论推测与实验探究设计。

  演示实验1:如图(a),一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的直角边中的圆心。

  演示实验2:如图(b),一束激光从空气射向半圆形玻璃砖的半圆面。

  两个实验的入射角都从0°增大到90°的过程中,观察两个实验并比较两个实验现象的相同点和不同点。教师演示两遍实验后,引导学生观察得出:

  ①光从空气射向玻璃,入射角大于折射角,随着入射角的增大,折射角也增大,入射角最先达到90°。

  ②光从玻璃射向空气,入射角小于折射角,随着入射角的增大,折射角也增大,折射角接近90°。

  此时,实验不再平铺直叙地继续演示,而让学生猜想:当折射角达到90°后的现象会如何?

  分析:问题能激起探究的欲望,但对问题的探究首先要进行推理和猜测。推理和猜测的结果只是人的主观的意识,它的真理性需要实验的验证。没有经过实验验证,推理和猜测的结果至多只是一种假说。而实验的选择、设计,结论的分析,又需要借助理论推理完成。物理学的研究是理论推理与实验相辅相成的过程,没有实验,理论会缺乏依据,没有理论,实验就犹如无本之木。这是物理学研究的一般过程,也是学生学习物理、构建认知的一般规律。“光的全反射”的教学过程也应遵循这一认知规律。

  学生分组实验:2~4人一组,以便学生合作探究。

  实验器材:固定在铁架台上装有半瓶水(含稀释的牛奶)的圆底烧瓶、激光笔、蚊香(作为空气的散射材料)、盖子、打火机。

  实验过程:让激光笔紧贴圆底烧瓶底部,使激光从水射向空气,移动激光笔,增大激光的入射角,观察反射光和折射光。

  分析:学生形成全反射的概念、掌握全反射现象产生的条件是本课的重点。全反射这一物理概念的形成要从直观开始,若以观察演示实验为主要手段,与学生距离远,可视性差。而笔者让学生利用盛有半瓶水的圆底烧瓶代替演示实验用的半圆形玻璃砖,可以使学生获得非常直观的三维立体感受;同时学生亲自动手且近距离地实验与观察,能充分揭示出全反射的本质特点,其所达到的效果是教师在讲台演示实验所难以达到的。通过学生的观察、分组讨论,让学生自己寻求全反射现象产生的条件,同时不失时机地结合教学向学生渗透量变引起质变的辩证思想,加深对全反射现象产生条件的理解。学生动手实验,也活跃了课堂气氛,调动了学生的学习积极性,学生的主观能动性得到了充分的发挥,完成了“提出假设──实验验证──得出结论”的实验探究学习过程。

  案例片段四:趣味实验设计。

  实验演示:展示南宁沛鸿民族中学逸夫图书馆竣工纪念品(全透明长方形有机玻璃制品),将一枚硬币压在其底部,调节实物投影仪摄像头角度,通过大屏幕展示可以看到透明纪念品底部光亮如镜,硬币已经消失。让学生解释其中原因。

  分析:在学习过程中,认知任务不是一次性能够完成的,对同一内容的学习要在不同的时间内多次进行,每一次的学习情境都要侧重不同的方向,通过不同的方式进入同一学习内容,从而获得对学习内容更加全面而深入的理解。为了让学生进一步完善对全反射的认知建构,充分利用身边的小物品设计实验,通过对有关全反射实验现象的观察、思考和解释,加深理解和应用全反射知识。

  本节课按照学生的认知规律进行教学,演示实验和学生分组实验的交替进行更容易揭示出全反射现象及其产生的条件,并从学生的亲自动手实验中,合作归纳出全反射概念,使学生体会到人们探索自然规律的过程:提出假设──实验验证──得出结论。教学表明,这样做有利于学生理解全反射概念,获得概念形成的方法,整个教学过程既符合新课程的三维目标,也体现了新课程的理念:注重科学探究,提倡学习方式多样化;突出从生活走向物理,从物理走向社会。众多来源于生活的事例、图片,有利于提高学生的学习兴趣,为学生课后的自主性学习打下了基础。

  (原载《中国民族教育》2009年第4期)

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