“雙減”政策下初中物理《光的直線傳播》教學設計

呂學武 彭曉春

【摘要】2021年7月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》。為此，本文基于“雙減”政策和物理學科核心素養對初中物理《光的直線傳播》教學設計進行探討。

【關鍵詞】初中物理;光的直線傳播;小組合作實驗;教學設計

為提高課堂效率，減輕學生課后作業負擔，讓更多生活中的現象和實驗融入到課堂教學之中，本節課有小實驗→猜想→感受光→分析看見物體原因→理解光源→系列“實驗串”→構建“光線”理想化模型→研究光在同種均勻介質中傳播路徑→將結論用于生產生活并解釋系列物理現象等九個環節。學生通過小組合作進行系列物理實驗，親歷科學探究過程，并結合生活經驗和物理知識進行科學論證，從而得出結論并加以應用。在這節課中，學生通過動眼觀察、動手操作、動腦思考，形成光線物理觀念，對光在同種均勻介質中傳播路徑進行科學探究，并在實際生活中應用。這有效培養了學生的科學思維與良好的實驗習慣，為培養學生物理學科核心素養進行了不斷的積累與沉淀。

一、教材分析

人教版《義務教育教科書物理 （八年級上冊）》第四章第1節《光的直線傳播》是光學的入門基礎知識，是后面學習光的反射規律、平面鏡成像、光的折射規律的必備知識，亦是九年級《信息的傳遞》一章的基礎。通過學習這節知識后，學生會觀察、會動手、會思考，更會學以致用，用光的直線傳播解釋生活中的物理現象。在親歷學習的過程中，提升了學生學習的內驅力，激發了學生的學習熱情和求知欲望，從物理觀念形成、科學探究過程、科學論證應用與分析，小組合作溝通與表達，培養學生物理學科核心素養。這部分知識是學習光學的開端，看似簡單，但在物理知識的鋪墊與物理學科核心素養的培養卻有著重要的意義。

二、學情分析

1.知識基礎：學生在小學科學中有學過相關光學知識，但只是知道個大概。本節是光學的第一節，需要提高學生利用物理知識解釋生活中光現象的能力。

2.科學思維：八年級學生思維活躍，求知欲旺盛，對自然界中的很多現象充滿好奇，有一定的動手能力，但不能把觀察到的現象跟物理知識聯系起來。

3.科學探究：學生剛學習物理不久，對科學探究的基本環節掌握欠缺，他們的邏輯思維需要直接經驗支持。

4.實驗設計與操作能力：學生剛接觸探究實驗，實驗設計經驗不足，但動手能力較強，需要及時進行方法引導。

三、教學目標

《初中物理課程標準（2011年版）》對本節內容沒有具體要求，但在“實驗探究”方面指引如下：本標準中的“科學探究”包含提出問題、猜想與假設、設計實驗與制訂計劃、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作等要索。

結合最新的初中、高中的《物理課程標準》，本節課教學目標如下：

1.物理觀念

了解光源，知道光源大致分為自然光源和人造光源兩類;理解光沿直線傳播的條件、現象及其應用;了解光在真空中的傳播速度約為c=3×108m/s，在空氣中的傳播速度接近真空中的傳播速度;建立光線模型 。

2.科學思維

學生經歷觀察光在空氣、水和玻璃中傳播的實驗現象及小孔成像實驗，理解實驗是研究物問題的重要方法。

3.科學探究

經歷探究光在不同介質中傳播特點的過程，學會從實驗現象分析歸納得出結論;利用結論科學論證生活中光的直線傳播現象。

4.科學態度與責任

學生通過觀察演示實驗和分組實驗，認識光在空氣中、水中、玻璃中的傳播特點，培養學生科學探究的態度和方法，養成學生尊重客觀事實、實事求是的科學態度;通過晚上街道霓虹燈、手影戲、閃電等視頻，激發學生學習物理的興趣和對科學的求知欲，感受自然現象的震撼與奇妙。

四、教學重難點

1.光源的理解與分類

關于光源，人教版表述比較簡單，如圖1：

本節課通過光源和非光源的對比，突出了“自身能夠發光”的才是光源，并舉例了哪些是天然光源，哪些是人造光源。

2.光沿直線傳播的條件

要探究光沿直線傳播的條件，重點要知道如何將光顯現出來，讓人眼可以看見。此處可以結合人教版課本第69頁“有霧”的環境，放手讓學生想辦法把光線顯現出來，然后分別探究光在空氣中、在水中、在玻璃中如何傳播。

3.光沿直線傳播的應用

常見的應用如排隊看齊、射擊瞄準比較容易理解，帶而過介紹即可。對于影子的形成、日食和月食、小孔成像是難點，要重點講解形成的原理、變化的情況。本節課要結合圖片、動畫、視頻、實驗等方式，加深學生的理解。

4.光在空氣和真空中的傳播速度

光的傳播速度非常快，所以有專用符號及不同單位，此知識點不難理解，但要把光速比較的物理知識應用到生活現象中，要結合常見的生活例子進行解釋，學以致用。

五、教學方法

根據八年級學生對科學探究的基本環節掌握欠缺情況，同時，他們的邏輯思維還需要實踐經驗支持。因此，本節課應以學生身邊事物和現象引入知識，理論聯系實際，加強直觀教學，逐步讓學生理解和應用科學知識。

1.引導發現法

根據八年級學生的心理特點，筆者通過精心設計，在教學過程中促進教法與學法的和諧統一，重點體現教師主導作用和學生主體地位的和諧統一，使用引導發現法。“發現法”是美國哈佛大學教授布魯納所提倡的，是從學生的好奇、好問、好動的心理特點出發，依據教師所提供的器材和引導的語言，讓學生自己發現問題，并自己回答和解決這些問題，使他們成為知識的發現者，而不是消極的接受者。

2.實驗探究法

在教師的指導下，學生先個別嘗試實驗，然后分組合作探究實驗，探究光在不同介質中傳播的情況。分組實驗探究的方法可讓每個學生都參與到課堂中來，全面體現課堂中學生的主體地位，有助于學生養成細心觀察，積極思考的習慣。

六、教學器材

PPT課件、多媒體設備（電腦一體機+移動攝像頭）、激光筆、噴霧器、黑色塑料袋、玻璃杯、清水、牛奶、玻璃磚、LED的F光源、不同大小形狀的小孔、光屏。

七、教學過程

1.情境引入：用眼睛感受光

教師先把教室的燈全部關閉并拉上窗簾，在黑暗中展示黑色袋子中的黑色U盤，讓學生猜一猜、看一看，如圖2所示，學生什么也看不到;然后叫學生想辦法：如何能看到袋子中的物體，學生自然會想到借助光，從而看到是一個U盤，如圖3。此時引入整個大單元光學的知識，讓學生知道從本章開始學習光現象。

通過展示一組光源的圖片，然后對比非光源的圖片，得出光源的定義和分類：自身能夠發光的物體是光源，光源分為天然光源和人造光源，如圖4和圖5所示。

特別注意：月亮、普通的行星、電影銀幕等不是光源，恒星可以自己發光，是光源。

2.實驗探究：光的直線傳播的條件

教師指導學生完成以下三個實驗，讓學生通過實驗觀察光的傳播路徑。

（1）實驗一：光在空氣中傳播

教師先把激光筆射向黑板上方白色的墻壁，學生可以看到一個紅點，但看不到空氣中的傳播過程，提問：光是如何到達墻壁上的？是跳過去、中間斷開的，還是連續過去的？學生會有各種不同答案，結合課本中說的“在有霧的天氣可以看到透過樹叢的光束是直的”，請學生上講臺演示如何顯現光路。有些學生可能會說“讓光沿著紙面傳播、空氣中點煙、用噴霧器向空中噴水……”讓學生充分表達并通過現有的器材驗證，得出光在空氣中沿直線傳播。

（2）實驗二：光在水中傳播

激光直接照射在水中時，現象不明顯，根據剛才空氣中的經驗，引導學生在盛水的玻璃中滴入幾滴牛奶，用激光筆將一束光照射到水中，觀察光傳播的徑跡，可以看到光在水中沿直線傳播。

（3）實驗三：光在玻璃中傳播

讓激光筆發出激光射向玻璃中，一開始效果不明顯，引導學生利用擴束器把激光束擴大，并射向玻璃粗糙的一面，觀察其傳播路徑，可以看到光在玻璃中沿直線傳播。

三個實驗把握“教師是主導，學生是主體”原則，充分讓學生自己操作實驗并驗證，讓學生自己分析得出結論，光的傳播效果如圖6。

實驗中分別讓光在不同介質中進行實驗，從而得出結論，目的是讓實驗結論更具有普遍性。在初中階段，對于“多次實驗”，如圖7，要讓學生明白如下兩點：

特別注意：光可以在真空中傳播嗎？引導學生思考“陽光、月光、星光從太空中傳播到地球上”，說明光可以在真空中傳播。

3.建構模型：光線

教師可通過PPT展示，并在黑板上畫圖，告訴學生物理常用的方法——建構模型法。為了表示光的傳播方向，我們用一根帶箭頭的直線表示光的徑跡和方向，這樣的直線叫光線。光線是人們為了表征光的傳播而引進的一個抽象工具。它是一個理想模型，而不是真實存在的，但光是真實存在的。

特別注意：光線要用實線表示，且表示光傳播方向的箭頭一般畫在直線的中間位置，如圖8所示。

4.學以致用：光的直線傳播的應用

生活中光的直線傳播例子很多，如，排隊看齊、射擊瞄準、影子的形成、日食和月食、小孔成像。重點引導學生理解以下現象：

（1）影子的形成

影子的形成需要兩個條件：①光沿直線傳播;②有不透明的物體，在物體后面便產生影子。通過小視頻，讓學生了解生活中常見的手影、皮影戲等。重點引導學生思考以下問題：旗桿在早上到晚上這期間的影子的長度變化情況，人在燈下經過時影子的長度變化情況，日晷是如何計時的。如圖9和圖10：

（2）日食和月食

通過動畫演示，然后作圖分析：人站在地球上觀察，日食——太陽被遮住了，月食——月亮被遮住了，日食和月食是由于光沿直線傳播產生的。如圖11：

（3）小孔成像

引導學生按圖操作，F光源、小孔、光屏可以左右移動，小孔可以改變大小形狀，觀察像的變化，重點思考兩個問題：小孔成的像與孔的形狀是否有關？小孔成的像與孔的大小是否有關？如圖12，學生帶著問題探究實驗。

操作步驟：

①分別讓大孔、中孔、小孔對著點亮的LED光源，使光源與孔的距離在10-15cm之間，觀察對比光屏上所成的像的情況。

②分別讓圓形小孔、三角形小孔對著點亮的LED光源，使光源與孔的距離在10-15cm之間，觀察對比光屏上所成的像的情況。

③改變LED光源與孔的距離，觀察像的變化情況。

學生根據教師的提示分組合作探究實驗，根據實驗現象分析總結得出結論。

引導學生從圖13、圖14的實驗現象中得出結論：

①小孔成的像的形狀與物體自身有關，與小孔形狀無關;

②小孔成的像會受孔的大小影響，太大的孔無法成像;

③小孔成像成的是倒立的實像。

特別注意：光屏用于接收實際光線會聚而成的像，光屏能接收到的像是實像（實際光線會聚而成的為實像），光屏無法接收的像是虛像。光路圖及生活例子如圖15：

引導學生思考：太陽光斑什么形狀？

5.拓展應用：光速

教師提問：為什么會先看到閃電，后聽到雷聲？學生帶著問題自學課本第71頁“光速”部分，識記光在真空中和空氣中的傳播速度，了解光在水和玻璃中的速度大小。學生自學后，通過“閃電”視頻、運動會賽跑圖片舉例展示，如圖16所示。

特別注意：光的傳播不需要介質，跟聲音不同，光在不同介質中的傳播速度規律跟聲音的傳播速度規律相反。

八、板書設計

九、教學反思

1.為了引入學生對光的感知，筆者在設計之初強調了“人眼為什么能看到物體——因為有光進入人眼——人眼看本身不發光的物體——有光反射進入人眼”。結果在解釋光反射進入人眼這個過程花了太多時間，后面的時間就比較倉促，引入部分需要調整，學生感知光的存在即可，盡量縮短時間。

2.本節課有很多實驗現象細節需要放大，原來設計使用手持無線攝像頭投屏到大屏幕，效果不理想，畫面不夠清晰。經過反復實踐，使用有線攝像頭（如，USB自動對焦攝像頭）投影到大屏幕畫面更清晰、效果更好。

參考文獻：

[1]唐煒.“雙減”工作的校本化實踐與思考[N].江蘇教育報，2021-10-20.

[2]王杰.基于核心素養下物理教學設計的思考[J].數理化解題研究，2021，18：65-66.

[3]楊紫琪.基于單元教學設計 優化教學效果探索——以“光的直線傳播”為例[J].基礎教育論壇，2021，17：42-43.

責任編輯? 羅燕燕