吕学武 彭晓春

【摘要】2021年7月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》。为此，本文基于“双减”政策和物理学科核心素养对初中物理《光的直线传播》教学设计进行探讨。

【关键词】初中物理;光的直线传播;小组合作实验;教学设计

为提高课堂效率，减轻学生课后作业负担，让更多生活中的现象和实验融入到课堂教学之中，本节课有小实验→猜想→感受光→分析看见物体原因→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→将结论用于生产生活并解释系列物理现象等九个环节。学生通过小组合作进行系列物理实验，亲历科学探究过程，并结合生活经验和物理知识进行科学论证，从而得出结论并加以应用。在这节课中，学生通过动眼观察、动手操作、动脑思考，形成光线物理观念，对光在同种均匀介质中传播路径进行科学探究，并在实际生活中应用。这有效培养了学生的科学思维与良好的实验习惯，为培养学生物理学科核心素养进行了不断的积累与沉淀。

一、教材分析

人教版《义务教育教科书物理 （八年级上册）》第四章第1节《光的直线传播》是光学的入门基础知识，是后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，学生会观察、会动手、会思考，更会学以致用，用光的直线传播解释生活中的物理现象。在亲历学习的过程中，提升了学生学习的内驱力，激发了学生的学习热情和求知欲望，从物理观念形成、科学探究过程、科学论证应用与分析，小组合作沟通与表达，培养学生物理学科核心素养。这部分知识是学习光学的开端，看似简单，但在物理知识的铺垫与物理学科核心素养的培养却有着重要的意义。

二、学情分析

1.知识基础：学生在小学科学中有学过相关光学知识，但只是知道个大概。本节是光学的第一节，需要提高学生利用物理知识解释生活中光现象的能力。

2.科学思维：八年级学生思维活跃，求知欲旺盛，对自然界中的很多现象充满好奇，有一定的动手能力，但不能把观察到的现象跟物理知识联系起来。

3.科学探究：学生刚学习物理不久，对科学探究的基本环节掌握欠缺，他们的逻辑思维需要直接经验支持。

4.实验设计与操作能力：学生刚接触探究实验，实验设计经验不足，但动手能力较强，需要及时进行方法引导。

三、教学目标

《初中物理课程标准（2011年版）》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、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要索。

结合最新的初中、高中的《物理课程标准》，本节课教学目标如下：

1.物理观念

了解光源，知道光源大致分为自然光源和人造光源兩类;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度约为c=3×108m/s，在空气中的传播速度接近真空中的传播速度;建立光线模型 。

2.科学思维

学生经历观察光在空气、水和玻璃中传播的实验现象及小孔成像实验，理解实验是研究物问题的重要方法。

3.科学探究

经历探究光在不同介质中传播特点的过程，学会从实验现象分析归纳得出结论;利用结论科学论证生活中光的直线传播现象。

4.科学态度与责任

学生通过观察演示实验和分组实验，认识光在空气中、水中、玻璃中的传播特点，培养学生科学探究的态度和方法，养成学生尊重客观事实、实事求是的科学态度;通过晚上街道霓虹灯、手影戏、闪电等视频，激发学生学习物理的兴趣和对科学的求知欲，感受自然现象的震撼与奇妙。

四、教学重难点

1.光源的理解与分类

关于光源，人教版表述比较简单，如图1：

本节课通过光源和非光源的对比，突出了“自身能够发光”的才是光源，并举例了哪些是天然光源，哪些是人造光源。

2.光沿直线传播的条件

要探究光沿直线传播的条件，重点要知道如何将光显现出来，让人眼可以看见。此处可以结合人教版课本第69页“有雾”的环境，放手让学生想办法把光线显现出来，然后分别探究光在空气中、在水中、在玻璃中如何传播。

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。对于影子的形成、日食和月食、小孔成像是难点，要重点讲解形成的原理、变化的情况。本节课要结合图片、动画、视频、实验等方式，加深学生的理解。

4.光在空气和真空中的传播速度

光的传播速度非常快，所以有专用符号及不同单位，此知识点不难理解，但要把光速比较的物理知识应用到生活现象中，要结合常见的生活例子进行解释，学以致用。

五、教学方法

根据八年级学生对科学探究的基本环节掌握欠缺情况，同时，他们的逻辑思维还需要实践经验支持。因此，本节课应以学生身边事物和现象引入知识，理论联系实际，加强直观教学，逐步让学生理解和应用科学知识。

1.引导发现法

根据八年级学生的心理特点，笔者通过精心设计，在教学过程中促进教法与学法的和谐统一，重点体现教师主导作用和学生主体地位的和谐统一，使用引导发现法。“发现法”是美国哈佛大学教授布鲁纳所提倡的，是从学生的好奇、好问、好动的心理特点出发，依据教师所提供的器材和引导的语言，让学生自己发现问题，并自己回答和解决这些问题，使他们成为知识的发现者，而不是消极的接受者。

2.实验探究法

在教师的指导下，学生先个别尝试实验，然后分组合作探究实验，探究光在不同介质中传播的情况。分组实验探究的方法可让每个学生都参与到课堂中来，全面体现课堂中学生的主体地位，有助于学生养成细心观察，积极思考的习惯。

六、教学器材

PPT课件、多媒体设备（电脑一体机+移动摄像头）、激光笔、喷雾器、黑色塑料袋、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.情境引入：用眼睛感受光

教师先把教室的灯全部关闭并拉上窗帘，在黑暗中展示黑色袋子中的黑色U盘，让学生猜一猜、看一看，如图2所示，学生什么也看不到;然后叫学生想办法：如何能看到袋子中的物体，学生自然会想到借助光，从而看到是一个U盘，如图3。此时引入整个大单元光学的知识，让学生知道从本章开始学习光现象。

通过展示一组光源的图片，然后对比非光源的图片，得出光源的定义和分类：自身能够发光的物体是光源，光源分为天然光源和人造光源，如图4和图5所示。

特别注意：月亮、普通的行星、电影银幕等不是光源，恒星可以自己发光，是光源。

2.实验探究：光的直线传播的条件

教师指导学生完成以下三个实验，让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

教师先把激光笔射向黑板上方白色的墙壁，学生可以看到一个红点，但看不到空气中的传播过程，提问：光是如何到达墙壁上的？是跳过去、中间断开的，还是连续过去的？学生会有各种不同答案，结合课本中说的“在有雾的天气可以看到透过树丛的光束是直的”，请学生上讲台演示如何显现光路。有些学生可能会说“让光沿着纸面传播、空气中点烟、用喷雾器向空中喷水……”让学生充分表达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：光在水中传播

激光直接照射在水中时，现象不明显，根据刚才空气中的经验，引导学生在盛水的玻璃中滴入几滴牛奶，用激光笔将一束光照射到水中，观察光传播的径迹，可以看到光在水中沿直线传播。

（3）实验三：光在玻璃中传播

让激光笔发出激光射向玻璃中，一开始效果不明显，引导学生利用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，可以看到光在玻璃中沿直线传播。

三个实验把握“教师是主导，学生是主体”原则，充分让学生自己操作实验并验证，让学生自己分析得出结论，光的传播效果如图6。

实验中分别让光在不同介质中进行实验，从而得出结论，目的是让实验结论更具有普遍性。在初中阶段，对于“多次实验”，如图7，要让学生明白如下两点：

特别注意：光可以在真空中传播吗？引导学生思考“阳光、月光、星光从太空中传播到地球上”，说明光可以在真空中传播。

3.建构模型：光线

教师可通过PPT展示，并在黑板上画图，告诉学生物理常用的方法——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抽象工具。它是一个理想模型，而不是真实存在的，但光是真实存在的。

特别注意：光线要用实线表示，且表示光传播方向的箭头一般画在直线的中间位置，如图8所示。

4.学以致用：光的直线传播的应用

生活中光的直线传播例子很多，如，排队看齐、射击瞄准、影子的形成、日食和月食、小孔成像。重点引导学生理解以下现象：

（1）影子的形成

影子的形成需要兩个条件：①光沿直线传播;②有不透明的物体，在物体后面便产生影子。通过小视频，让学生了解生活中常见的手影、皮影戏等。重点引导学生思考以下问题：旗杆在早上到晚上这期间的影子的长度变化情况，人在灯下经过时影子的长度变化情况，日晷是如何计时的。如图9和图10：

（2）日食和月食

通过动画演示，然后作图分析：人站在地球上观察，日食——太阳被遮住了，月食——月亮被遮住了，日食和月食是由于光沿直线传播产生的。如图11：

（3）小孔成像

引导学生按图操作，F光源、小孔、光屏可以左右移动，小孔可以改变大小形状，观察像的变化，重点思考两个问题：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，学生带着问题探究实验。

操作步骤：

①分别让大孔、中孔、小孔对着点亮的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分别让圆形小孔、三角形小孔对着点亮的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。

学生根据教师的提示分组合作探究实验，根据实验现象分析总结得出结论。

引导学生从图13、图14的实验现象中得出结论：

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，太大的孔无法成像;

③小孔成像成的是倒立的实像。

特别注意：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实像（实际光线会聚而成的为实像），光屏无法接收的像是虚像。光路图及生活例子如图15：

引导学生思考：太阳光斑什么形状？

5.拓展应用：光速

教师提问：为什么会先看到闪电，后听到雷声？学生带着问题自学课本第71页“光速”部分，识记光在真空中和空气中的传播速度，了解光在水和玻璃中的速度大小。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所示。

特别注意：光的传播不需要介质，跟声音不同，光在不同介质中的传播速度规律跟声音的传播速度规律相反。

八、板书设计

九、教学反思

1.为了引入学生对光的感知，笔者在设计之初强调了“人眼为什么能看到物体——因为有光进入人眼——人眼看本身不发光的物体——有光反射进入人眼”。结果在解释光反射进入人眼这个过程花了太多时间，后面的时间就比较仓促，引入部分需要调整，学生感知光的存在即可，尽量缩短时间。

2.本节课有很多实验现象细节需要放大，原来设计使用手持无线摄像头投屏到大屏幕，效果不理想，画面不够清晰。经过反复实践，使用有线摄像头（如，USB自动对焦摄像头）投影到大屏幕画面更清晰、效果更好。

参考文献：

[1]唐炜.“双减”工作的校本化实践与思考[N].江苏教育报，2021-10-20.

[2]王杰.基于核心素养下物理教学设计的思考[J].数理化解题研究，2021，18：65-66.

[3]杨紫琪.基于单元教学设计 优化教学效果探索——以“光的直线传播”为例[J].基础教育论坛，2021，17：42-43.

责任编辑  罗燕燕