“光的色散”的自主探究教學(xué)設(shè)計(jì)

1 教學(xué)任務(wù)分析

按照《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》的要求編寫的《物理》（8年級(jí)）（上海科學(xué)技術(shù)出版社，2006年5月修訂版），“光的色散”一節(jié)是在學(xué)習(xí)了光的傳播、光的反射和光的折射的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)習(xí)光的色散的產(chǎn)生條件及其相關(guān)知識(shí)。雖然“光的色散”知識(shí)在光學(xué)知識(shí)體系中不是重點(diǎn)內(nèi)容，但是對(duì)“光的色散”本質(zhì)的學(xué)習(xí)是很好的科學(xué)探究選題，而且這些知識(shí)與學(xué)生的學(xué)習(xí)生活和社會(huì)生活聯(lián)系密切，學(xué)習(xí)后可以幫助學(xué)生了解自然界中各種美麗的光現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，知道決定物體顏色的因素，并且這些知識(shí)在高中物理中不再安排學(xué)習(xí)，所以本節(jié)知識(shí)就成為教學(xué)的重點(diǎn)之一。

2 學(xué)生學(xué)習(xí)心理特點(diǎn)分析

學(xué)生在小學(xué)科學(xué)課中已做過用三棱鏡使太陽光出現(xiàn)各種顏色的光的實(shí)驗(yàn)，在本節(jié)課中，學(xué)習(xí)了光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播、在物體表面會(huì)發(fā)生反射、從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)會(huì)發(fā)生折射。日常生活中看到過自然界中彩虹等光的色散現(xiàn)象，但卻不清楚色散現(xiàn)象的本質(zhì)。這一節(jié)要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，抽象出光的色散的本質(zhì)，對(duì)學(xué)生的抽象思維能力有較高的要求，而初二學(xué)生的抽象思維能力還不強(qiáng)，因此是教學(xué)的難點(diǎn)。在生活中，學(xué)生對(duì)色光的三基色與顏料的三原色的感性經(jīng)驗(yàn)參差不齊，差距比較大，這也容易形成學(xué)習(xí)障礙。

3 教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)物理課程標(biāo)準(zhǔn)精神、教材編寫意圖、內(nèi)容特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際制定如下教學(xué)目標(biāo)：

3.1 知識(shí)與技能

知道白光是由色光組成的；

知道色光的三基色與顏料的三原色的不同；

能根據(jù)光的色散現(xiàn)象和三原色原理解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象。

3.2 過程與方法

在自主探究光的色散、色光和顏料的混合等實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法。

3.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀

在合作探究光的色散和色光的混合實(shí)驗(yàn)中，體會(huì)合作學(xué)習(xí)的意義；

在自主探究顏料的混合實(shí)驗(yàn)中，體會(huì)成功的快樂；

應(yīng)用光的色散知識(shí)解釋相關(guān)生活現(xiàn)象的過程中，領(lǐng)略自然界的美妙與和諧。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】三維教學(xué)目標(biāo)是結(jié)合光的色散知識(shí)與學(xué)生基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。

4 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

探究光的色散與顏料的三原色是教學(xué)重點(diǎn)，探究光的色散實(shí)驗(yàn)是教學(xué)難點(diǎn)。

5 教學(xué)媒體

每組學(xué)生的器材：鐵架臺(tái)，白熾燈，2個(gè)玻璃三棱鏡，白屏，放大鏡，3個(gè)手電筒，紅、綠、籃3種顏色的透明膠片，繪畫顏料，每人1個(gè)調(diào)色盤、1支毛筆、1張白紙。

演示器材：多媒體課件，1個(gè)小噴壺，1臺(tái)投影儀。

6 教學(xué)過程

6.1 創(chuàng)設(shè)情境引入新課

【事件1】用多媒體向?qū)W生展示幾幅關(guān)于彩虹的圖畫，詢問學(xué)生有沒有見過彩虹、是否聽說過古代關(guān)于彩虹的眾多傳說，讓學(xué)生自主思考在什么條件下能見到彩虹。

多數(shù)學(xué)生總結(jié)出雨后能見到彩虹后，通過教師提問“晚上見過彩虹嗎？晴空萬里的時(shí)候見過彩虹嗎？陰天或下雨的時(shí)候見過彩虹嗎？下雨后陽光高照的時(shí)候見過彩虹嗎？下雨后霧很大的時(shí)候見過彩虹嗎？”等一系列啟發(fā)性問題。學(xué)生討論得出結(jié)論：看到彩虹的條件是有陽光和空氣中有小水滴。

【事件2】教師演示模擬彩虹實(shí)驗(yàn)：用一個(gè)小噴壺分別在投影儀的光照不到的地方和有投影儀光的方向噴水，讓學(xué)生觀察（讓教室的光線稍暗些），證實(shí)學(xué)生總結(jié)的出現(xiàn)彩虹的兩個(gè)條件。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考與猜想：彩虹產(chǎn)生的原因。

學(xué)生提出猜想：光本來在空氣中沿直線傳播，照到水滴上之后可能射入水滴發(fā)生折射，也可能會(huì)在水滴表面發(fā)生反射，所以形成彩虹。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】從學(xué)生熟悉的自然現(xiàn)象--彩虹入手，并通過彩虹的傳說和一系列的問題激發(fā)學(xué)生思考的興趣，并提出猜想，不僅體現(xiàn)了“從生活走向物理”的理念，還創(chuàng)設(shè)了使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的情境。

6.2 猜想白光與色光的關(guān)系

【事件3】教師繼續(xù)提出問題：出現(xiàn)彩虹的條件是光和小水滴，但太陽和投影儀等光源的光都是白色的，小水滴是無色的，而彩虹是五顏六色的，五顏六色的光從何而來呢？

學(xué)生自主思考和討論后提出猜想：白光和色光之間可能存在一定的關(guān)系。

6.3 學(xué)生設(shè)計(jì)和操作探究色光與白光關(guān)系的實(shí)驗(yàn)

【事件4】教師引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)桌上提供的器材設(shè)計(jì)驗(yàn)證猜想的實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生能設(shè)計(jì)出方案：在實(shí)驗(yàn)桌的一側(cè)放白熾燈，再放一狹縫使一束光透過，另一側(cè)放一個(gè)白屏，中間用鐵架臺(tái)鐵夾夾住三棱鏡，進(jìn)行觀察。

學(xué)生觀察到：白光經(jīng)過三棱鏡后形成由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫7種顏色組成的彩色光帶，與彩虹極其相似。

【事件5】教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生猜想：如果白光中包含7種彩色光，或說白光是由7種色光組成，那么，如果在三棱鏡的后邊再放一倒置的三棱鏡，7種色光會(huì)合成為白光。

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（第2個(gè)三棱鏡后邊有白光出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)不容易做，要注意引導(dǎo)學(xué)生自己改進(jìn)實(shí)驗(yàn)）觀察到的現(xiàn)象：7種色光經(jīng)過第二個(gè)棱鏡后得到的是白光，證明白光確實(shí)是由7種色光混合成的。

教師用多媒體課件模擬演示實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】學(xué)生在小學(xué)自然中已做過用三棱鏡使太陽光出現(xiàn)各種顏色的光的實(shí)驗(yàn)，前面學(xué)生又對(duì)白光與色光的關(guān)系進(jìn)行了猜想，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)該不是一件難事。但第2個(gè)三棱鏡后邊有白光出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)不容易做，這可使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過程的艱辛。

6.4 揭示白光的本質(zhì)，進(jìn)行情感教育

【事件6】教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：三棱鏡把白光分解成了紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫7種顏色的光，這種現(xiàn)象稱為光的色散，我們的眼睛都能看到這些色光，因此稱為可見光，以后還會(huì)學(xué)到看不見的光。

教師補(bǔ)充講解：1665年牛頓從劍橋大學(xué)畢業(yè)，1666年1月牛頓做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，說明白光是由這7色光混合成的。他在《關(guān)于光和色的新理論》著作中敘述當(dāng)時(shí)的情景：“當(dāng)我第一次看見由此產(chǎn)生的鮮明而強(qiáng)烈的顏色，我感到了極大的愉快”，那是對(duì)自己辛勤勞動(dòng)的發(fā)自肺腑的欣慰。

在牛頓之前，笛卡兒等很多科學(xué)家都認(rèn)為白光是最單純的光，以至于很多的光現(xiàn)象都不能解釋。牛頓大膽猜想、創(chuàng)新，才發(fā)現(xiàn)前人未發(fā)現(xiàn)的光的奧秘。

【事件7】引導(dǎo)學(xué)生分析彩虹形成的秘密——彩虹實(shí)際上是光的一種色散現(xiàn)象。

教師總結(jié)：這些都是光的色散現(xiàn)象。并補(bǔ)充：早晨的太陽通過山頂?shù)臐忪F能產(chǎn)生彩色光環(huán)，有時(shí)還能觀察到帶彩色邊緣人物的影像，也是光的色散現(xiàn)象，但是卻被部分宗教人士稱為：“佛祖顯靈、佛光普照”。其實(shí)世無佛祖，更無佛光。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】通過物理學(xué)史對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀的教育，學(xué)習(xí)科學(xué)家對(duì)事業(yè)的執(zhí)著追求和對(duì)科學(xué)認(rèn)真探索的精神。在進(jìn)行無神論教育的過程中，讓學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)在推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步中的作用。

6.5 實(shí)驗(yàn)探究光的“三基色”

【事件8】我們已經(jīng)知道陽光由多種色光組成，而電視機(jī)中美麗的彩色畫面是如何形成的呢？

學(xué)生獨(dú)立思考后，讓學(xué)生小組合作實(shí)驗(yàn)：在3個(gè)手電筒前分別蒙上紅、綠、籃3種顏色的透明膠片，做教材上圖4－34所示的光的混合實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生匯報(bào)觀察到的現(xiàn)象后，教師作總結(jié)，實(shí)驗(yàn)研究表明：自然界中紅、綠、籃3種顏色是無法用其它顏色的光混合而成的，而其他顏色的光則都可以通過紅、綠、籃光的適當(dāng)混合而得到。因此紅、綠、藍(lán)三種顏色被稱為光的“三基色”。

【事件9】讓學(xué)生用放大鏡看教室里彩色電視機(jī)各種顏色的畫面，學(xué)生會(huì)觀察到：電視屏幕上呈現(xiàn)出的豐富多彩的各種畫面都是由紅、綠、藍(lán)三色光斑組成的。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】利用手電筒、彩色透明膠片與放大鏡等學(xué)生日常生活中的物品進(jìn)行邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生利用生活用品進(jìn)行科學(xué)探究的意識(shí)和習(xí)慣。

6.6 實(shí)驗(yàn)探究顏料的“三原色”

【事件10】教師展示一幅油畫，同時(shí)讓愛好美術(shù)又對(duì)顏料了解較多的學(xué)生簡(jiǎn)單介紹顏料混合的經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生思考、討論：顏料的混合與色光混合的規(guī)律是否相同。

學(xué)生會(huì)提出：“顏料的混合有什么規(guī)律？”的問題。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】調(diào)動(dòng)熱愛繪畫而對(duì)顏料配合了解比較多的學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，充分開發(fā)和利用學(xué)生中的課程資源。

【事件11】教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考和設(shè)計(jì)探究顏料的混合規(guī)律的實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生自主思考設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案之后，找?guī)讉€(gè)有代表性的學(xué)生匯報(bào)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，師生共同討論各方案的合理性及改進(jìn)措施。

在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)前，教師提出為了便于記錄和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，請(qǐng)同學(xué)自己設(shè)計(jì)一個(gè)表格。學(xué)生設(shè)計(jì)完成后，挑選有代表性的投影并匯報(bào)。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是科學(xué)探究中的重要環(huán)節(jié)，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)出盡可能多的實(shí)驗(yàn)方案。教師不輕易給與肯定或否定的建議，可以讓學(xué)生自己進(jìn)行不同方案的比較，尋找其不足，自行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

【事件12】學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)。

學(xué)生操作完實(shí)驗(yàn)后，讓學(xué)生代表上講臺(tái)展示自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、總結(jié)出顏料混合的規(guī)律：顏料混合后的顏色是各種顏料都能反射的色光的顏色。

教師總結(jié)：紅、黃、籃被稱為顏料的“三原色”。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】這個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)，不僅讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)和動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，還讓學(xué)生自己展示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教師要注意對(duì)學(xué)生各種不同的新發(fā)現(xiàn)進(jìn)行表?yè)P(yáng)，并鼓勵(lì)學(xué)生課后上網(wǎng)查資料了解更多的知識(shí)。

6.7 應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題，深化對(duì)知識(shí)的理解

【事件13】教師提出問題：在自然界中或是生活中有沒有見過或聽說過其他類似的光的色散現(xiàn)象？產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因和條件是什么？

學(xué)生獨(dú)立思考，并小組討論交流后，教師總結(jié)。

【事件14】教師使用多媒體投影或口頭敘述課本開始的問題：“欣賞一幅美術(shù)作品，用什么燈光照明最合適？”

學(xué)生自己先獨(dú)立思考，尋找答案。

學(xué)生代表匯報(bào)答案，教師總結(jié)。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】教師要引導(dǎo)學(xué)生會(huì)運(yùn)用所學(xué)習(xí)的光的色散知識(shí)解釋生活中常見的現(xiàn)象，并用來指導(dǎo)生活實(shí)踐，體現(xiàn)從物理走向社會(huì)的教學(xué)理念。

6.8 學(xué)生自我評(píng)價(jià)談收獲

【事件15】學(xué)生自我評(píng)價(jià)：這節(jié)課學(xué)到了什么？最大的收獲是什么？

讓學(xué)生代表首先口頭發(fā)言，同學(xué)評(píng)議。要求每個(gè)學(xué)生課后以書面形式或電子郵件形式反饋給教師，教師對(duì)課堂上學(xué)生的表現(xiàn)給予合理的評(píng)價(jià)，并將結(jié)果存入學(xué)生的成長(zhǎng)記錄檔案。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】這節(jié)課的評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)方式的多樣化，評(píng)價(jià)主體多元化，而且注意實(shí)施發(fā)展性評(píng)價(jià)。教師既關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。

6.9 布置課外探究學(xué)習(xí)內(nèi)容

【事件16】布置課外作業(yè)①教師指導(dǎo)學(xué)生課下參照教材圖4－38做水三棱鏡，并用其做太陽光的色散實(shí)驗(yàn)。②查閱有關(guān)資料，探究決定物體顏色的因素，書面回答教材第1、2題。③在有繪畫經(jīng)驗(yàn)同學(xué)的幫助下，每個(gè)學(xué)生完成教材第3、4題。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】讓學(xué)生查閱資料和自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；自己課下探究決定物體顏色的因素，可學(xué)會(huì)更多的知識(shí)和研究物理問題的方法。

【教學(xué)設(shè)計(jì)總說明】

“光的色散”的教學(xué)設(shè)計(jì)以初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，結(jié)合本節(jié)知識(shí)的特點(diǎn)和學(xué)生的實(shí)際，讓學(xué)生從身邊熟悉的生活現(xiàn)象入手，經(jīng)過觀察、思考與討論，提出問題、猜想假設(shè)，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析論證等活動(dòng)，采用自主、合作、探究等學(xué)習(xí)方式學(xué)習(xí)光的色散知識(shí)。整個(gè)教學(xué)過程注重創(chuàng)設(shè)發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的情境，重視引導(dǎo)學(xué)生從生活事例中發(fā)現(xiàn)物理問題，然后思考解決問題的方案，在交流討論后通過自主探究，建立物理規(guī)律，并應(yīng)用光的色散知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象，體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念。

(欄目編輯趙保鋼)