引导学生更好地探究光的反射

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  在引导学生探究光的反射现象时,我重新进行了教学设计,希望能更好地帮助他们建构科学概念。
  为了让学生能有效地研究反射光,我用激光笔替代手电光,激光笔光线集中,实验时能更容易判断光的路线。在水槽里固定反射光的小镜子,光源可以移动,这样便于学生感知入射光与反射光的角度变化。如图1所示,在水槽底部铺上白纸,在白纸上固定一面小镜子,水槽顶部用磨砂玻璃盖住一半,并在磨砂玻璃上面设置3个目标,激光笔从水槽外往水槽底部照射,依次照亮目标。
  我的预设是:学生在操作过程中,能发现“激光笔和桌面夹角越大,能照到的目标越近;夹角越小,能照到的目标越远”的规律,如图2所示。
  而实际上,除了预设的方法,学生不倾斜激光笔,前后平移激光笔,也能照亮全部目标,如图3所示。学生很聪明,但这种方法干扰了他们发现光的反射规律。
  怎样避免这种情况发生呢?我对实验进行了改进,在水槽底部固定一面小镜子,用一张挖有小孔的白纸覆盖,只露出很小的圆形镜面。这样,学生只能照射很小的镜面来照亮目标。控制了入射点,学生能在倾斜激光笔、改变角度的过程中更好地感知光路的变化,总结出反射规律。
  但是,这样的探究实验,学生的感知还是比较肤浅。如果能让光线显形,效果是不是更好?于是,我在水槽底部点燃艾香,如图4所示,光线在缭绕的烟雾中显形了。我在水槽背面贴上黑纸,在黑色背景的衬托下,光线更加清晰了。学生亲眼看到光线的变化,可以很容易总结出“入射光越向上倾斜,反射光越向上倾斜;入射光越向下倾斜,反射光越向下倾斜”的规律。我在水槽正面正對着入射点的位置,贴了一条竖直的线,实验时虽不做提示,仍然有学生发现“入射光与反射光在竖线两边的角度变化是一样的”。简单的一条线,让细心观察的学生又有了新的发现。学生亲手操作了,亲眼观察了,画光路图时也就清晰明白了。
  学生把光的反射规律找出来后,有几个学生提出了自己的疑惑:为什么我把光照在镜子上能反射出光点,照在白纸上,就没法反射出光点呢?他们的问题引起了我的思考,生活中除了镜面反射,很多时候光会发生漫反射现象。如果让学生明白镜面反射和漫反射,很多现象不就很容易理解和解释了吗?
  于是,我又一次改进了实验:还是用这个水槽,把镜面反射和漫反射的实验整合在一起,盒子中间用黑纸隔成两个格子(如图5)。1号格子设计与之前一样,照射白纸中间露出的一小点儿镜面,以照亮目标,从中发现反射规律;2号格子底部只有白纸,学生没有办法照亮目标。这就会引发他们思考:为什么不能照亮?为什么只能看到入射光线,看不到反射光线?盒子周围的红光是怎么来的?虽然学生不知道漫反射概念,但能想到是照在白纸上的光点扩散开了。
  在学生对“照到白纸上的光点为什么会扩散开来”不能很好理解的时候,我用了一个动画视频,把光线产生的不同反射,用形象直观的动画展示出来,他们一下子就明白了。知道了镜面反射和漫反射后,学生在“生活应用”环节中,就能很好地解释许多现象了。
  对这样的教学设计,我仍然有些不满足:对入射点的控制,是否过于限制了学生的自主探究?哪种改进方式更有利于学生的发展?我会在今后的教学中继续探索!
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