光和颜色(1)

宋红敏

（衢州市菁才中学）

【课标解读】

本节课属于《课标》的核心概念“3.物质的运动与相互作用”中“声音与光的传播”的内容。《课标》要求学生知道光的直线传播，了解相关现象（如针孔成像等）。依据核心素养的内涵及学段特征，结合本节课的内容特点，探究是本节课的主要学习手段。本节课探究光在不同介质中、不同介质之间，以及不均匀介质中是如何传播的，并建构光线模型，然后应用光沿直线传播的原理解释小孔成像等相关现象。探究光传播的规律并建构光线模型是本节课主要的学习内容。

【教材分析】

本节课的内容包括光源、光的传播和光速三部分，这三部分知识学生在小学已经初步学习过。本节课中，光源的内容和小学教材中的内容基本相同。光速部分，学生需要了解光在不同介质中传播的速度不同，知道光年是天文学上计量天体之间距离的单位。

光的传播是本节课的主要部分。教材从光在空气、水和玻璃三种不同状态的透明介质中都沿直线传播的事实中归纳出光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。与小学教材相比，增加了水和玻璃的实验，使结论更具普遍性，但没有对光沿直线传播的条件（同一种均匀介质中）设计活动进行验证。教学中需要补充探究光在不同介质和不均匀介质中不沿直线传播的实验，作为光只有在同一均匀介质中才沿直线传播的佐证。

光线模型是光学分析和作图的基础，其建立方法是科学中常用的模型法。本节课是学生第一次学习光线模型的内容，所以教师需要点明它的研究方法和作用，为后续学习奠定基础。光线模型对学生而言较为简单，可以尝试让学生在了解光的传播规律之后自主建构，培养建模思想和能力。

教材中“思考与讨论”活动，试图让学生了解光沿直线传播原理在步枪瞄准中的应用。真实的步枪瞄准是一个比较复杂的过程，此处不宜拓展。应用光沿直线传播的原理解释小孔成像的原因，在《课标》中仅要求“了解”，所以学生能利用光线模型简单解释小孔成像的原因即可。教材中设计了探究树荫下的圆形光斑的活动，在有条件的情况下可以适当拓展到小孔成像性质规律的探究。

学习重点：通过实验、探究、比较、分析等手段得出光在同一均匀介质中沿直线传播；建构光线模型；了解光沿直线传播产生的现象和应用。

学习难点：探究光沿直线传播的条件；探究小孔成像的原因。

【学情分析】

学生在生活中能看到的光路的光多数是沿直线传播的，例如激光电筒的光、路灯的光等。小学的实验和影子等现象也证明光是沿直线传播的，因此光沿直线传播已深入学生的脑海。此外，在不均匀介质中发生“拐弯”的光路在生活中很少见，因此，引导学生探究光沿直线传播的条件是本节课的主要任务之一。

树荫下的圆形光斑是学生常见的现象，其本质同小孔成像，和影子一样都是由光沿直线传播造成的。但小孔成像的原理比影子形成的原理要复杂，学生难以解释，极具挑战性，故可作为本节课的中心问题。

【学习目标】

科学观念：通过探究光沿直线传播的条件，理解科学原理、模型有一定的适用范围。

科学思维：通过探究光传播的规律和建构光线模型，培养模型建构、推理论证和创新思维能力。

探究实践：通过自主设计方案，探究光传播规律和小孔成像原理，培养科学探究能力和自主学习能力。

态度责任：通过小组合作和探究式学习，培养善于合作、敢于质疑、乐于探究、严谨求实的科学态度。

【教学环节】

一、聚焦挑战问题

通过展示树荫下的光斑图片，引导学生提出有挑战性的问题。

问题1：树叶之间孔隙的形状是不规则的，为什么光斑却是圆形的？

设计意图：展示真实问题情境，提出极具挑战性的统摄性问题，使学生产生认知冲突，迅速激起学生的学习兴趣和探索欲望。

二、激活旧知

问题2.1：什么是光源？你能举例说明吗？

问题2.2：光能在哪些物质中传播？它们有什么共同点？

问题2.3：光在空气中是怎样传播的？其路线、方向和速度如何？

问题2.4：光沿直线传播会产生哪些现象？

设计意图：激活学生大脑中的相关旧知识，并进行结构化和系统化提问，为探究光传播的规律、建构光线模型做铺垫。

三、加工展示新知

问题3.1：光在任何情况下都沿直线传播吗？

任务1：小组合作，探究光在各种不同物质中的传播情况，并记录。

问题3.2：光在任何物质中传播速度都相同吗？

问题3.3：你能设计一个模型来表示一束光吗？

任务2：请画一个简单的图形表示一束光，要求体现光的传播路线和方向（见图1）。

设计意图：在学生已有认知的基础上扩大探究的范围，通过实验探究学习新知识，在加工中批判性地学习新知识，将它们融入原有的认知结构中，建构更为完善的认知模型。

四、尝试应用新知（解决中心问题）

问题4.1：树荫下光斑的形状可能与什么因素有关？

问题4.2：你能否设计实验验证你的猜想？

提示学生：采用模拟实验法来探究。

任务3：小组合作，探究树荫下光斑的形状与什么因素有关？

问题4.3：你能否运用光线模型解释倒立光斑形成的原理？

任务4：运用光线模型，作图解释倒立光斑形成的原理。

学生展示，并建构小孔成像模型（见图2）。

设计意图：学生通过小组合作，运用模拟实验的方法，自行设计实验方案，实施探究，应用自己建构的光线模型，解决自己提出的中心问题，并建构小孔成像模型。

五、迁移解决新疑

问题5：应用光沿直线传播的原理，你还能解决哪些问题？

问题5.1：你能运用光线模型画出坐井观天的青蛙所观察到的天空的范围吗？

问题5.2：用步枪瞄准射击时，当眼睛看到瞄准点、准星尖和缺口三者重合时，就认为三者处于同一直线上，这是什么道理？

问题5.3：最早的照相机是利用小孔成像的原理制成的，称作针孔相机。暗箱中蜡烛的像是怎样的？

设计意图：将本节课所学的知识结构化，并形成认知模型，迁移到新的情境中，解决新问题，最终达成深度学习。

【板书设计】

【特色与亮点】

1.挑战性问题来源于学生熟悉的真实情境，并由学生提出。树荫下的光斑是学生熟悉的真实情境。学生根据影子形成的原理推断，不规则的孔隙应该产生不规则的光斑，但光斑的形状却是圆形的，因而产生认知冲突。引导学生提出本节课的中心问题，激发学生的学习兴趣和探索欲望。

2.学生通过两个主题探究和多个亲身实验来解决问题，获得新知。光传播的规律和树荫下圆形光斑的成因两个主题探究中包含了多个实验，学生通过实验充分体验实证问题的论证解决过程，通过获取实验事实，并对实验事实进行分析、归纳和逻辑推理，从而找出问题的答案，培养实证意识和探究能力。

3.通过小组合作学习解决探究过程中的疑难问题。两个主题探究都具有较大难度，教师应通过减少讲述、增加小组合作，把解决问题的责任还给学生，使学生最大程度地参与，培养解决问题的技能和自主学习的能力。