光的反射實驗中關于法線教學的思考

劉凱

心理學研究表明，學生在學習知識、技能的過程中遵循一定的認知規律。遵循學生的認知規律，讓學生在符合自身認知規律的教學活動中成長，這樣的教學才會變得更有效。在教學中對學生認知規律的尊重是對學生成長成才的最大關懷。教師只有深入了解學生的認知規律，并按照學生的認知規律進行教學，才能達到預期的教學目標。

物理知識不應該簡單的由教師或其他人傳授給學生，而應由每個學生依據自身的已有知識和經驗主動地加以建構，因此我們教師要特別重視摸清學生的已有的知識和經驗狀況，從心理學的角度去把握學生認知發展水平及相應的認知特征，從而才能找準學生的“最近發展區”進行“順利”的教學，只有這樣學生才能真正從心理上樂學、愿學，才能積極主動的發展。

書本知識的學校本身是一種經驗積累從感性到理性，它是間接的學習，而不是直接的。要知道它，以及人類，它也應該遵循從感性到理性的基本過程。 但在目前的實際教學中，學生的感知過程往往不能高度重視認知是不可能的。如在講授《光的反射》時，多數教師先是在黑板上畫出“法線”，然后通過教師演示入射光線射向平面鏡，平面鏡將入射光線反射出去，這樣很容易得出光的反射所遵循的規律。這樣做的好處是可節省出時間進行強化訓練，單從知識強化角度來說效果可能不錯，但這種灌輸的教學方式是學生在學習中最不愿意接受的，因為它不是學生自己主動想要獲取的知識，沒有參與思考的過程。不利于培養學生的能力，學生只有被動地接受學習，學習積極性不高，課堂氣氛不活躍。筆者在實際教學中找到了一種關于法線教學的新的教學方式，學生反饋效果較好。

首先教師在黑板上固定一張A4紙，將激光筆與分光器組合固定于A4紙上。激光的紅色路徑清晰的呈現在A4紙上，此時教師將平面鏡垂直于A4紙所在平面放置于紅色激光束下，反射光線清晰可見。當改變平面鏡朝向時，反射光線也隨之改變。

接著PPT展示剛才學生看到的激光反射現象光路，教師介紹入射光線AO、反射光線OB、入射點O與反射面，光線的方向性，并強調一條入射光線只有唯一的一條反射光線。

教師提示學生認真觀察激光反射現象光路，猜想一下光反射時有可能遵循著哪些規律。學生的最直接猜想就是“入射光線與反射面的夾角和反射光線與反射面的夾角相等，即∠1=∠2”。

這時候教師提出：根據數學知識我們知道，入射光線與反射面的夾角和反射光線與反射面的夾角實際上有2個，一個銳角一個鈍角。那么怎么樣能夠準確描述清楚到底是哪兩個角相等的問題呢？還有，如果反射面不是平的，而是曲面又會是怎么樣呢？

為了方便解釋這個問題我們在入射光線與反射光線所在的平面內做一條垂直于反射面的輔助線（虛線），稱之為法線。由于垂直于平面的直線有且只有一條，所以法線是唯一的。我們把入射光線與法線的夾角稱為入射角i，把反射光線與法線的夾角稱為反射角r。如果∠1=∠2，那么必有∠i=∠r，而現在的入射角i和反射角r就是2個指向明確的角了。

驗證完反射角與入射角相等后，教師即可引導學生認識到法線的本質：法線不僅僅幫助我們指明了反射角和入射角相等，它還是反射光線和入射光線夾角的角平分線，反射光線和入射光線關于法線對稱。

此處關于法線的教學設計想法是：探究光反射時的規律實驗中學生最容易、最直接的猜想就是“兩角相等”，教學中從學生的認知規律角度出發，在驗證兩角相等時自然過渡引出法線，讓學生覺得法線是很有必要的，自然會對法線引起重視。到此關于法線的教學結束，學生對法線有了深層次的認識。最可貴的是學生在實驗猜想環節中真正參與了思考的全過程，是主動的、有需求的學習，能力得到提升。

物理教學的一個主要特點是指導學生在探索活動中獨立構建科學概念，在這個過程中，有必要引導學生進行有學習精神的工作，幫助他們找到自己是思想家和真理的發現者，促使他們感知思維脈搏的跳動，體驗到這種思考家的自豪感。這樣，學生就不會感到腦力勞動單調乏味，而會興趣盎然、滿懷激情的去研究新的事物。在學習知識過程中，理解是學生自己的事，任何人不能代替。傳統教學中的“灌輸式”教學，恰恰就是取代了學生自己的理解過程，老師講透了，而學生卻不能學透。理解事物時必須應用已有的知識經驗，使已有的知識和新學習的知識發生聯系，對新舊知識加以比較，歸類，使新知識融入舊知識之中使之具體化和系統化，從而深刻地理解并牢固地掌握新知識。教學的目的就是讓學生通過知識的探究去獲得科學探究的思維方法，然后通過方法的獲得以及運用方法來研究探究的過程，使學生產生熱愛科學的情感，具有樂于探索自然現象和日常生活中的物理學原理的科學精神。在學習知識的過程中，理解是學生自己的事情，沒有人能替代。 在傳統的教學中，“輸液式”教學，正是學生自身修煉的更換的過程，老師能把課程說透，學生不能學透。 理解事物必須應用于現有的知識和經驗，知識和新知識學習已經與舊的和新的知識相聯系，比較，分類，使新舊知識成為具體的知識到一個系統，從而深入了解和掌握新知識。 教學的目的是讓學生通過科學探究的思維方法獲得知識，然后通過過程方法和使用去研究探究，使學生產生科學的愛好感覺，愿意探索 自然現象和科學精神在日常生活中的對物理原理現象加以研究。