摘要：2021年7月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于进一步减少义务教育阶段中学生作业负担和校外培训负担的意见》，本节课基于“双减”政策和数学学科核心素质展开教学设计。为提升课堂效率，减少中学生课后作业负担，让更多生活中的现象和实验融入到课堂教学之中。这节课有小实验→猜想→感受光→分析看到物体缘由→理解光源→系列“实验串”→构建“光线”理想化模型→研究光在同种均匀介质中传播路径→将推论用于生产生活并解释系列化学现象九个环节。通过中学生小组合作进行系列化学实验，让中学生亲历科学探究过程，结合生活经验和化学知识，进行科学论证得出推论并加以应用。在这节课学生通过动眼观察、动手操作、动脑思索，产生了光线数学观念，对光在同种均匀介质中传播路径进行科学探究，并通过在实际生产生活中应用进行了科学论证，培养了中学生的科学思维与良好的实验习惯，为培养中学生数学学科核心素质进行了不断的积累与沉淀。
关键词：光源光的直线传播小组合作实验探究教学设计
一、教材剖析：
人教版《义务教育教科书八年级下册化学》第四章第1节《光的直线传播》是光学的入门基础知识，是前面学习光的反射规律、平面镜成像、光的折射规律的必备知识，亦是九年级《信息的传递》一章的基础。通过学习这节知识后，中学生会观察、会动手、会思索，更会学因而用，用光的直线传播解释生活中的化学现象。在亲历学习的过程中，提高了中学生学习的内驱力，迸发了中学生的学习热情和求知欲望，从数学观念产生、科学探究过程、科学论证应用与剖析，小组合作沟通与抒发，培养中学生数学学科核心素质。这部份知识是学习光学的开端，看似简单，但在数学知识的铺垫与化学学科核心素质的培养却有着重要的意义。
二、学情剖析
1.知识基础：中学生在中学的科学中有学过相关光学知识，但只是晓得个大约，本节是光学的第一节，须要提升中学生借助数学知识解释生活中光现象的能力。
2.科学思维：八年级中学生思维活跃，求知欲旺盛，对自然界中的好多现象饱含好奇，有一定的动手能力，但不能把观察到的现象跟数学知识联系上去。
3.科学探究：中学生刚学习数学不久，对科学探究的基本环节把握缺乏，她们的逻辑思维须要直接经验支持。
4.实验设计与操作能力：中学生刚接触探究实验，实验设计经验不足，但动手能力较强，须要及时进行方式引导。
三、教学目标：
课程标准要求
2011年版的中学数学课程标准对本节内容没有具体要求，但在“实验探究”方面指引如下：本标准中的“科学探究”包含提出问题、猜想与假定、设计实验与制定计划、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要索。
结合最新的中学、高中数学课程标准，本节课教学目标如下：
1.数学观念
了解光源，晓得光源大致分为自然光源和人造光源两类；理解光沿直线传播的条件、现象及其应用；了解光在真空中的传播速率约为c＝3×108m/s，在空气中的传播速率接近真空中的传播速率；构建光线模型。
2.科学思维
中学生经历观察光在空气、水和玻璃中传播的实验现象以及小孔成像实验，理解实验是研究物问题的重要方式。
3.科学探究
经历探究光在不同介质中传播特征的过程，学会从实验现象剖析归纳得出推论；借助推论科学论证生活中光的直线传播现象。
4.科学心态与责任
中学生通过观察演示实验和分组实验，认识光在空气中、水中、玻璃中的传播特性，培养中学生科学探究的心态和技巧，养成中学生尊重客观事实、实事求是的科学心态；通过夜晚街道霓虹灯、手影戏、闪电等视频，迸发中学生学习数学的兴趣和对科学的求知欲，体会自然现象的震憾与奇妙。
四、教学重、难点
1.光源的理解与分类
关于光源，人教版叙述比较简单，如图1：
这节课通过光源和非光源的对比，突出了“自身才能发光”的才是光源，并举例了什么是天然光源，什么是人造光源。
2、光沿直线传播的条件
要探究光沿直线传播的条件，重点要晓得怎样将光凸显下来，让人眼可以看到，此处可以结合人教版课本P69“有雾”的环境，放手让中学生想办法把光线凸显下来，之后分别探究光在空气中、在水底、在玻璃中怎样传播。
3、光沿直线传播的应用
常见的应用如排队看齐、射击瞄准比较容易理解，带而过介绍即可，对于影子的产生、日食和日食、小孔成像是难点，要重点讲解产生的原理、变化的情况，这节课要结合图片、动画、视频、实验等方法，加深中学生的理解。
4、光在空气和真空中的传播速率
光的传播速率十分快，所以有专用符号及不同单位，此知识点不难理解，但要把光速比较的化学知识应用到生活现象中，要结合常见的生活事例进行解释，学因而用。
五、教学方式
按照八年级的中学生对科学探究的基本环节把握缺乏情况，同时她们的逻辑思维还须要实践经验支持，因而本节课应以中学生身边事物和现象引入知识，理论联系实际，强化直观教学，逐渐让中学生理解和应用科学知识。
1.引导发觉法
按照八年级中学生的心理特征，我通过悉心设计，在教学过程中推动教法与学法的和谐统一，重点彰显班主任主导作用和中学生主体活动的和谐统一，使用引导发觉法，发觉法是英国耶鲁学院院长布鲁纳所倡导的，是从中学生的好奇、好问、好动的心理特征出发，根据班主任所提供的器材和引导的语言，让中学生自己发觉问题，并自己回答和解决这种问题，使她们成为知识的发觉者，而不是悲观的接受者。
2.实验探究法
在老师的指导下，中学生先某些尝试实验，之后分组合作探究实验，探究光在不同介质中传播的情况。分组实验探究的方式可让每位中学生都参与到课堂中来，全面彰显课堂学生的主体地位，有助于中学生养成悉心观察，积极思索的习惯。
六、教学器材
PPT讲义、多媒体设备（笔记本一体机+联通摄像头）、激光笔、喷雾器、黑色塑胶袋、玻璃杯、清水、牛奶、玻璃砖、LED的F光源、不同大小形状的小孔、光屏。
七、教学过程
1.情景引入：用耳朵体会光
老师先把课室的灯全部关掉并拉上布帘光的直线传播的例子和应用，在黑暗中展示红色盒子中的红色U盘，让中学生猜一猜看一看，如图2所示，中学生哪些也看不到；之后叫中学生想办法怎么能看见盒子中的物体，中学生自然会想到利用光，因而见到是一个U盘，如图3。此时引入整个大单元光学的知识，让中学生晓得从本章开始学习光现象。
通过展示一组光源的图片，之后对比非光源的图片，得出光源的定义和分类：自身才能发光的物体是光源，光源分为天然光源和人造光源，如图4和图5：
非常注意：月亮、普通的行星、电影荧幕等不是光源，星体可以自己发光，是光源。
2.实验探究：光的直线传播的条件
老师指导中学生完成以下三个实验，让中学生通过实验观察光的传播路径。
（1）实验一：光在空气中传播
老师先把激光笔射向黑板上方红色的墙上，中学生可以看见一个红点，但看不到空气中的传播过程，提问：光是怎样抵达墙面上的？是跳过去、中间断掉的，还是连续过去的？中学生会有各类不同答案，结合课本中说的“在有雾的天气可以见到透过草丛的光束是直的”，请中学生上讲台演示怎么凸显光路。有些中学生可能会说让光顺着纸面传播、空气中点烟、用喷雾器向空中喷水……，让中学生充分抒发并通过现有的器材验证，得出光在空气中沿直线传播。
（2）实验二：光在水底传播
激光直接照射在水底时，现象不显著，依照刚刚空气中的经验，引导中学生在盛水的玻璃中滴入几滴蜂蜜，用激光笔将一束光照射到水底，观察光传播的径迹，可以看见光在水底沿直线传播。
（3）实验三：光在玻璃中传播
让激光笔发出激光射向玻璃中，一开始疗效不显著，引导中学生借助扩束器把激光束扩大，并射向玻璃粗糙的一面，观察其传播路径，可以看见光在玻璃中沿直线传播。
三个实验掌握“教师是主导、学生是主体”原则，充分让中学生自己操作实验并验证，让中学生自己剖析得出推论，光的传播疗效如图6：
实验中分别让光在不同介质中进行实验，因而得出推论，目的是让实验推论更具有普遍性，在小学阶段，对于“多次实验”，如图7，要让中学生明白如下两点：
非常注意：光可以在真空中传播吗？引导中学生思索“阳光、月光、星光从太空中传播到月球上”，说明光可以在真空中传播。
3.建构模型：光线
老师通过PPT展示，并在黑板上作图，告诉中学生数学常用的方式——建构模型法。为了表示光的传播方向，我们用一根带箭头的直线表示光的径迹和方向，这样的直线叫光线。光线是人们为了表征光的传播而引进的一个具象工具，它是一个理想模型，而不是真实存在的，但光是真实存在的。
非常注意：光线要用虚线表示，且表示光传播方向的箭头通常画在直线的中间位置，如图8：
4.学因而用：光的直线传播的应用
生活中光的直线传播事例好多，比如：排队看齐、射击瞄准、影子的产生、日食和日食、小孔成像。重点引导学生理解以下现象：
（1）影子的产生
影子的产生须要两个条件：①光沿直线传播；②有不透明的物体，在物体前面便形成影子。通过小视频，让中学生了解生活中常见的手影、皮影戏等。重点引导中学生思索以下问题：旗杆在早晨到中午这期间的影子的厚度变化情况，人在灯下经过时影子的厚度变化情况，浑天仪是怎样计时的。如图9和图10：
（2）日全食和月全食
通过动漫演示，之后画图剖析：人站在月球上观察，日全食——太阳被挡住了，日食——月亮被挡住了，日全食和月全食是因为光沿直线传播形成的。如图11：
（3）小孔成像
引导中学生按图操作，F光源、小孔、光屏可以左右联通，小孔可以改变大小形状，观察像的变化，重点思索两个问题：小孔成的像与孔的形状是否有关？小孔成的像与孔的大小是否有关？如图12，中学生带着问题探究实验：
操作步骤：
①分别让大孔、中孔、小孔对着照亮的LED光源，使光源与孔的距离在10-15cm之间，观察对比光屏上所成的像的情况。
②分别让方形小孔、三角形小孔对着照亮的LED光源，使光源与孔的距离在10-15cm之间，观察对比光屏上所成的像的情况。
③改变LED光源与孔的距离，观察像的变化情况。
中学生按照老师的提示分组合作探究实验，按照实验现象剖析总结得出推论：
引导中学生从图13、图14的实验现象可以得出推论：
①小孔成的像的形状与物体自身有关，与小孔形状无关；
②小孔成的像会受孔的大小影响，太大的孔未能成像；
③小孔成像成的是倒立的虚像。
非常注意：光屏用于接收实际光线会聚而成的像，光屏能接收到的像是虚像（实际光线会聚而成的为虚像），光屏未能接收的像是实像。光路图及生活事例如图15：
引导中学生思索：太阳光斑哪些形状？
5.拓展应用：光速
老师提问：为何会先听到闪电，后看到雷声？中学生带着问题自学课本71页“光速”部分，识记光在真空中和空气中的传播速率，了解光在水和玻璃中的速率大小。中学生自学后，通过“闪电”视频、运动会赛跑图片举例展示，如图16：
非常注意：光的传播不须要介质，跟声音不同，光在不同介质中的传播速率规律跟声音的传播速率规律相反。
七、板书设计
教学反省：
1.为了引入中学生对光的感知，我在设计之初指出了“人眼为何能看见物体——因为有光步入人眼——人眼看不本身不发光的物体——有光反射步入人眼”，结果在解释光反射步入人眼这个过程花了太多时间，旁边的时间就比较草率，引入部份须要调整，中学生感知光的存在即可，尽量减短时间。
2.本节课有好多实验现象细节须要放大，原先设计使用手持无线摄像头投屏到大屏幕，疗效不理想，画面不够清晰；经过反复实践光的直线传播的例子和应用，使用有线摄像头（如USB手动变焦摄像头）投影到大屏幕画面更清晰、效果更好。