由光的反射教學設計引起的思考

葉菲菲

摘? ?要：探討了探究光的反射實驗中法線的引入問題，從探究光的反射定律到預測反射光的位置，進行了初中物理實驗的創(chuàng)新，提高學生學習興趣。

關鍵詞：物理探究實驗;實驗創(chuàng)新與實驗教學;知識起源;數(shù)學與物理結合

在信息爆炸的今天，站在巨人肩膀上的我們總是很輕易的可以獲取一些物理知識，比如光沿直線傳播，比如月亮不是光源，只是反射太陽光等等。而關于知識最初的起源往往被大家忽略，而在我們平時的課堂教學中，經常也把這類知識當做是理所當然的生活常識，直接拋給學生，未加以解釋。這就導致了在某些課程教學上，比如光的反射，學生能夠知道這個定律，懂得用這個定律，卻不知道為什么會這樣設計探究實驗，為什么會有法線的定義？人們在對光學的研究過程中最初經歷了什么樣的過程？在滬科版初中物理八年級教材中，探究光的反射定律上書本實驗預設了反射光線，入射光線與法線所在的平面與反射面垂直，這與學生的認知過程有一定的沖突。針對這個問題，結合物理學史中前人對光的思考，在本節(jié)課的設計中創(chuàng)新提出變“探究光的反射”到“如何準確預測反射光的位置”，通過對反射光線位置的預測來總結光的反射定律。從知識的源頭區(qū)引導學生思考，并讓學生真實的感受到物理知識是有用的。法線的提出是本節(jié)設計中的最大亮點，先通過模型的建立預測反射光線的位置，由此可猜想入射光線與反射光所成的平面與反射面垂直。在經過多次實驗觀察，讓學生總結得出，對于同一個入射點，在立體空間上改變入射光的角度，反射光與入射光所成的平面總是經過經入射點與反射面垂直的這條線，利用這條線我們就可以準確預測出反射光所在的平面，由此為了研究方便我們將這條線定義為法線。這樣數(shù)理結合的方法引入法線，自然順暢，符合學生的認知規(guī)律。

基于上述思考，本人在“光的反射”授課過程中采用以下方法。

1? 重現(xiàn)知識起源

光，光源，光的反射，在學生生活中都有粗淺的認知，在教學設計中，本人由光學發(fā)展史引入，介紹兩千多年前人們對光反射的思考：（1）兩千多年前，古希臘安克杜比勒斯：我們能看到物體是因為眼睛發(fā)出的光線碰到物體。（2）一千多年前，世界光學之父艾爾哈森提出：我們能看到物體是因為外界光線通過空間直線進入我們的眼睛。介紹世界上第一個光學實驗室：地牢，金屬碗，陽光。通過了解光學發(fā)展歷史，重走人類對光反射現(xiàn)象的思考，模擬暗室實驗，立馬吸引學生，引發(fā)他們的探索欲望。讓學生經歷知識的獲知過程，加深理解，引發(fā)學生學習物理的興趣。

2? 關注法線的引出

在我們實際教學中，法線，力臂等輔助工具的引出一直是教學過程的難點。書本實驗設計存在本末倒置的嫌疑，例如法線的引入，學生存在問題是為什么要引入法線？法線存在有什么意義？針對這些問題，本人在備課過程中查詢各種資料，始終無法得到權威的解釋，于是本人決定由知識的起源來設想這個問題，前人在研究過程中碰到了什么困難，需要用法線來輔助呢？

在教材中光的反射實驗設置中，一開始就將入射光，發(fā)射光，法線既定在與反射面垂直平面內，而光的反射應該是一個立體的實驗，于是，本人對光的反射實驗進行了微調，調整如下：

（1）建立光的反射模型

讓學生通過兩支竹簽（分別代表入射光，反射光）一塊泡沫板（充當反射面）展示對光的反射進行猜想，器材如圖1所示，將光的反射的三維形象直觀的展示出來，用模型描述學生相關猜想。

（2）初步探究光的反射（確定入射光與反射光所確定的平面與反射面垂直如圖2所示，在未知反射面的情況下，定義法線，利用法線與入射光確定的平面可以確定發(fā)射光所在的大致位置）

在燒杯中裝有適量牛奶水，杯底放置小平面鏡（實驗裝置如圖3），用激光筆觀察牛奶水中入射光與反射光的位置關系。學生通過觀察到的現(xiàn)象調整泡沫板上猜想的反射光線位置。引導學生歸納總結兩個面的位置關系。學生可以順利得出入射光與反射光所確定的平面與反射面垂直。

利用立體模型演示，經過多次實驗引導學生發(fā)現(xiàn)：當入射點不變，改變入射光位置，入射光與反射光所形成的平面一定經過一條線，即過入射點與反射面垂直的線，為方便研究，定義為法線。如此引入法線自然流暢。解決了法線引入突兀的問題。在教學過程中可以明確的指出，兩條交叉的直線確定一個平面，在未知反射面的情況下，利用法線與入射光確定的平面可以確定發(fā)射光所在的大致位置。

（3）再探光的反射（怎樣準確預測反射光的位置）

通過上面的研究，在學生得到三線共面的結果后將立體的實驗改為平面的，方便學生進行探究活動。實驗裝置如圖4。

在實際教學過程中，學生基本能較好自主的完成探究。光學發(fā)展史讓學生重走人類對光的反射的思? 考，體現(xiàn)知識的獲取過程，取得良好的效果。在以往的教學過程中，經常更重視的是探究結果的獲得以及用物理解釋生活現(xiàn)象，而忽視了這個知識最初的獲取途徑，人類對這個問題的思考進程。通過這節(jié)課的思考，在之后的教學中應更注重知識的獲取過程，培養(yǎng)學生的科學思維能力。