一教材剖析
《光的传播》是北工大版八年级第五章《光现象》第一节,本节内容是光学部份的启蒙,班主任在进行教学时应重视兴趣导向,迸发中学生对光学的学习热情;本节的重点为二个知识主体:光的直线传播的条件,光线的概念;难点为光的直线传播的三个现象:影子的产生,日全食和月全食,小孔成像;教学内容多、繁、杂,所以班主任在处理这部份教学时应循序渐进地指导中学生举办科学探究活动,让中学生经历从化学现象和实验中归纳科学规律的过程,厘清知识的来龙去脉,由浅入深,从现象到原理,从已知到未知,借助几块十分常见的挡板,由身边最简单易懂的现象“影子”入手,渐渐过渡到日月食和小孔成像,真正做到从生活中来,到生活中去。
二知识主体
1光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传播,看似简单的一个原理,却极少有班主任真正突破过“同种”、“均匀”这两个条件。在进行新课教学时,启发中学生得出“同种”这个条件比较简单,当光从空气斜射入水底时,以红色光屏为背景就可以得出图1的现象光的直线传播教学设计意图,既简单又直观。并且突破“均匀”这个条件是比较难的,为了保证实验的直观性、有效性、时效性,可以这样设计,课前在一个长圆形透明水槽中调制好饱和盐水,进行新课教学时在饱和盐水上轻轻铺上一块塑胶膜,而后用漏斗在膜上加入薄薄一层淡盐水,加好后,轻轻地将塑胶膜取出,塑胶膜的作用使盐水分层,得到了不均匀的盐水后,用激光照射,就可以得到如图2的现象。
2光线的概念
光线的概念是整个光学部份的根基,要真正理解光学知识,得会画光路图,所以光线是重中之中。在上面光的直线传播的实验教学中,朋友们对于光在同种均匀固体、液体、和二氧化碳中的传播路径有了特别直观形象的认识,所以用哪些样的方式来表示光的传播路径,朋友们很自然地想到用带箭头的直线。这部份教学以班主任引导点拨为主,整个概念的得出应当完全交给中学生。得出光线的概念后,利用几块挡板,班主任设置以下三个情景,情景一:用手探照灯点亮墙面;情境二:在手探照灯和墙面之间放置两块挡板,两挡板之间开一个大口;情境三:在手探照灯和墙面之间放置一块挡板;在这三个情景中,要求同事们借助光路图画出手探照灯能照耀墙上的什么范围。通过这三个情景的设置,一是能让中学生理解光线并非真实存在的,二是能强化练习光路图的规范画法,三是能顺利过渡到影子的产生原理。
三光的直线传播的现象
1影子的产生
演示上述情景中学档板产生的影子,用实验现象去验证影子产生的原理,更有助于中学生的理解
‚请中学生展示有趣的手影游戏,通过做游戏的形式迸发中学生的学习兴趣和热情
ƒ将挡板换成球,如下边两幅图所示,接着通过实验展示球影,并点拨提问:假如将光源换成发光的太阳,将球换成地球或月球,又会有哪些现象?自然地过渡到日月食的产生。
2日全食和月全食
日全食和月全食现象是一大难点,它不像影子一样是随处可见的,它是比较罕见的现象,但是离你们很“远”,但也正由于它的稀奇,会使朋友们对这些现象愈发感兴趣。所以在进行这部份的教学设计时,首先应唤起中学生们的好奇心,之后怎样把这些“远在天边”的现象拉至我们身边去亲身体验它是班主任该思索的问题。找寻日月食与影子的共同点,会发觉月食的产生实际是由于月球的某一区域落在了地球的影子里,日食的产生实际是由于地球全部或则部份落在月球的影子里,产生原理与影子的产生原理是一样的,都是由于光沿直线传播。所以班主任倘若能从影子产生的角度去展开日月食,中学生会更容易理解。
设置中学生活动,让中学生亲身经历日月食的产生过程
先观看一个简略的视频让中学生对天体的转动有个直观的认识,月球绕着太阳转,月亮绕着地球转,这么当三个星球转动到同仍然线上时会怎样?而后请三个中学生上来,一个手拿“太阳”(实际是将手探照灯塞进了一个大球里)饰演太阳的角色,一个手拿“月球”(实际是一个橙子)饰演月亮的角色,一个手拿“地球”(实际为一个玩具汽球)饰演月球的角色。请这三个中学生模拟三个星球运动到同仍然线上时的情况。通过这三个中学生的活动,相当于是让全体中学生亲身参与了日月食的产生过程,将这个远在天边又饱含了神秘感的现象带到了我们身边好好感受了一把。满足了中学生们的好奇心,迸发了中学生们的兴趣和热情,也使中学生们能更直观形象地理解日月食的产生实际上也是光的直线传播。
‚借助多媒体,制做PPT,带着中学生从光的直线传播角度去理解几种月食的产生原理
说到怎样讲解月食的产生原理,笔者一开始想到直接搬进一侧这幅图片,对照图片讲清四个区域:本影区域、两个半影区域、伪半影区域。但后来发觉这样的讲解一方面讲得过多过难,另一方面没有迎合中学生的思维过程。在上面的学习过程中光的直线传播教学设计意图,中学生的理解能力还逗留在由点光源画出的两条临界光线中,而太阳是个发光的物体,由它所画出的临界光线有四条。所以直接讲解这幅原理图是不妥的,班主任应迎合中学生的思维发展过程,渐渐由两条光线过渡到四条光线。
设计一:按照光沿直线传播的原理,由太阳的边沿画出两条临界光线,人眼在图1所示的区域时,所有的光都被堵住了,所以在这个区域看不到整个太阳,产生日食。
设计二:将人眼移至图2所示的区域,依照光由直线传播的原理画出如图2所示的光路图,由这个光路图,中学生可以清晰地认识到黑影部份的光是被堵住了的,所以看不到下边这部份太阳,看见的是日偏食。再由图2过渡到图3,进一步讲解了能看见日偏食的区域范围。
设计三:有了设计二这部份的教学,当班主任将图片过渡图4和图5时,中学生早已能自发地理解这是另一个能看见日偏食的区域。
设计四:班主任进行点拨提问:假如月球离地球比较远,刚好转至如图6所示的位置时,这么按照上面所学的知识,人眼在图示的位置又将能见到哪些现象呢?由光沿直线传播的原理画出图示的光路,中学生很轻易地就得出了在此区域只能看见太阳的边沿,也就是我们所说的日环食。
在这整个设计过程中,回避了地理知识,至始至终只是在指出一个知识点,那就是光沿直线传播。
3小孔成像
回归到产生影午时的挡板,引出一个问题:假若挡板上有个小孔,会有哪些现象?若果是点光源照向小孔会有哪些现象?若果将点光源换成发光的烛焰又会有哪些现象?随着问题的一步步深入,由图1到图3,这块多变的挡板将问题由影子的产生很自然地过渡到了小孔成像?并且这种问题和情景的设置会引起中学生们强烈的好奇心和求知欲望。
通过小孔成像的实验,让中学生观察现象,总缔结像特征
小孔成像的实验是比较容易成功的,所以通过实验现象让中学生总缔结像特征会更简单,更形象,也更能说明问题。像的正倒,大小和虚实都可以通过实验现象展示下来。
由现象回归到原理,从光沿直线传播的角度讲解为何会成这样的像。
上述图2中已明了因为光沿直线传播,点光源通过小孔后在旁边光屏上会有一个亮斑。我们把发光的烛焰看成是由无数个点组成的,为了让中学生更好地理解成像原理,可以先剖析烛焰最前面和最下边两个点的成像情况。从原理图中不难看出里面的点在光屏的下方产生一亮班,下边的点在光屏的上方产生一亮班。这就很巧妙地解释了为何是倒立的像。而后再剖析烛焰上每位点就会对应有一个亮斑在光屏上,无数个亮斑组合在一起就构成了一个倒立的烛焰的像。
四教学总结及反省
几块普通的挡板,挡在光源前会看见影子的产生;若果将挡板弄成圆球,又能模拟出日月食的现象;在挡板上钻一小孔,能够听到令人意想不到的小孔成像现象。那些不起眼的挡板在本堂课中发挥了神奇的作用。而班主任能想到用这块极为常见的挡板,更是将数学紧贴了生活,还有哪些比从生活中取材实验更能让中学生惊喜和惊奇的呢?不仅挡板外,本堂课的实验器材都不是高挡贵重的器材,全都是生活中常见又经济的东西,例如拿来模拟三个天体的圆球分别是灯座、橙子和玩具球。这样能让中学生深刻感受到其实物理实验就在我们身边,所有的东西中都蕴涵有化学知识,也能迸发中学生随时随地动手去探究尝试。整堂课真正做到了发挥中学生的主体地位,将探究活动全权交给了中学生,所有推论规律的获得也是来始于中学生,班主任只是起到了引导的作用。发挥了多媒体教学的积极作用,在进行日月食的产生和小孔成像的原理讲解时,循序渐进的光路图使中学生一步一步地理解了各类现象的产生。
作者简介:
黄全上海市武珞路实验小学数学班主任上海市数学试讲大赛银奖获得者