“光的色散”的自主探究教学设计

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  1 教学任务分析
  
  按照《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》的要求编写的《物理》(8年级)(上海科学技术出版社,2006年5月修订版),“光的色散”一节是在学习了光的传播、光的反射和光的折射的基础上,让学生通过观察、实验探究,学习光的色散的产生条件及其相关知识。虽然“光的色散”知识在光学知识体系中不是重点内容,但是对“光的色散”本质的学习是很好的科学探究选题,而且这些知识与学生的学习生活和社会生活联系密切,学习后可以帮助学生了解自然界中各种美丽的光现象产生的原因,知道决定物体颜色的因素,并且这些知识在高中物理中不再安排学习,所以本节知识就成为教学的重点之一。
  
  2 学生学习心理特点分析
  
  学生在小学科学课中已做过用三棱镜使太阳光出现各种颜色的光的实验,在本节课中,学习了光在均匀介质中沿直线传播、在物体表面会发生反射、从一种介质射入另一种介质会发生折射。日常生活中看到过自然界中彩虹等光的色散现象,但却不清楚色散现象的本质。这一节要求学生在实验基础上,抽象出光的色散的本质,对学生的抽象思维能力有较高的要求,而初二学生的抽象思维能力还不强,因此是教学的难点。在生活中,学生对色光的三基色与颜料的三原色的感性经验参差不齐,差距比较大,这也容易形成学习障碍。
  
  3 教学目标
  
  根据物理课程标准精神、教材编写意图、内容特点和学生实际制定如下教学目标:
  
  3.1 知识与技能
  知道白光是由色光组成的;
  知道色光的三基色与颜料的三原色的不同;
  能根据光的色散现象和三原色原理解释生活中的相关现象。
  
  3.2 过程与方法
  在自主探究光的色散、色光和颜料的混合等实验过程中,学习科学探究方法。
  
  3.3 情感态度与价值观
  在合作探究光的色散和色光的混合实验中,体会合作学习的意义;
  在自主探究颜料的混合实验中,体会成功的快乐;
  应用光的色散知识解释相关生活现象的过程中,领略自然界的美妙与和谐。
  【教学设计说明】三维教学目标是结合光的色散知识与学生基础设计的。
  
  4 教学重点难点
  
  探究光的色散与颜料的三原色是教学重点,探究光的色散实验是教学难点。
  
  5 教学媒体
  
  每组学生的器材:铁架台,白炽灯,2个玻璃三棱镜,白屏,放大镜,3个手电筒,红、绿、篮3种颜色的透明胶片,绘画颜料,每人1个调色盘、1支毛笔、1张白纸。
  演示器材:多媒体课件,1个小喷壶,1台投影仪。
  
  6 教学过程
  
  6.1 创设情境引入新课
  【事件1】用多媒体向学生展示几幅关于彩虹的图画,询问学生有没有见过彩虹、是否听说过古代关于彩虹的众多传说,让学生自主思考在什么条件下能见到彩虹。
  多数学生总结出雨后能见到彩虹后,通过教师提问“晚上见过彩虹吗?晴空万里的时候见过彩虹吗?阴天或下雨的时候见过彩虹吗?下雨后阳光高照的时候见过彩虹吗?下雨后雾很大的时候见过彩虹吗?”等一系列启发性问题。学生讨论得出结论:看到彩虹的条件是有阳光和空气中有小水滴。
  【事件2】教师演示模拟彩虹实验:用一个小喷壶分别在投影仪的光照不到的地方和有投影仪光的方向喷水,让学生观察(让教室的光线稍暗些),证实学生总结的出现彩虹的两个条件。
  教师引导学生思考与猜想:彩虹产生的原因。
  学生提出猜想:光本来在空气中沿直线传播,照到水滴上之后可能射入水滴发生折射,也可能会在水滴表面发生反射,所以形成彩虹。
  【教学设计说明】从学生熟悉的自然现象--彩虹入手,并通过彩虹的传说和一系列的问题激发学生思考的兴趣,并提出猜想,不仅体现了“从生活走向物理”的理念,还创设了使学生发现问题和提出问题的情境。
  
  6.2 猜想白光与色光的关系
  【事件3】教师继续提出问题:出现彩虹的条件是光和小水滴,但太阳和投影仪等光源的光都是白色的,小水滴是无色的,而彩虹是五颜六色的,五颜六色的光从何而来呢?
  学生自主思考和讨论后提出猜想:白光和色光之间可能存在一定的关系。
  
  6.3 学生设计和操作探究色光与白光关系的实验
  【事件4】教师引导学生利用实验桌上提供的器材设计验证猜想的实验。
  学生能设计出方案:在实验桌的一侧放白炽灯,再放一狭缝使一束光透过,另一侧放一个白屏,中间用铁架台铁夹夹住三棱镜,进行观察。
  学生观察到:白光经过三棱镜后形成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种颜色组成的彩色光带,与彩虹极其相似。
  【事件5】教师进一步引导学生猜想:如果白光中包含7种彩色光,或说白光是由7种色光组成,那么,如果在三棱镜的后边再放一倒置的三棱镜,7种色光会合成为白光。
  学生进行实验(第2个三棱镜后边有白光出现的实验不容易做,要注意引导学生自己改进实验)观察到的现象:7种色光经过第二个棱镜后得到的是白光,证明白光确实是由7种色光混合成的。
  教师用多媒体课件模拟演示实验,增强感性认识。
  【教学设计说明】学生在小学自然中已做过用三棱镜使太阳光出现各种颜色的光的实验,前面学生又对白光与色光的关系进行了猜想,学生设计实验方案应该不是一件难事。但第2个三棱镜后边有白光出现的实验不容易做,这可使学生体验科学探究过程的艰辛。
  
  6.4 揭示白光的本质,进行情感教育
  【事件6】教师引导学生得出结论:三棱镜把白光分解成了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种颜色的光,这种现象称为光的色散,我们的眼睛都能看到这些色光,因此称为可见光,以后还会学到看不见的光。
  教师补充讲解:1665年牛顿从剑桥大学毕业,1666年1月牛顿做了这个实验,说明白光是由这7色光混合成的。他在《关于光和色的新理论》著作中叙述当时的情景:“当我第一次看见由此产生的鲜明而强烈的颜色,我感到了极大的愉快”,那是对自己辛勤劳动的发自肺腑的欣慰。
  在牛顿之前,笛卡儿等很多科学家都认为白光是最单纯的光,以至于很多的光现象都不能解释。牛顿大胆猜想、创新,才发现前人未发现的光的奥秘。
  【事件7】引导学生分析彩虹形成的秘密——彩虹实际上是光的一种色散现象。
  教师总结:这些都是光的色散现象。并补充:早晨的太阳通过山顶的浓雾能产生彩色光环,有时还能观察到带彩色边缘人物的影像,也是光的色散现象,但是却被部分宗教人士称为:“佛祖显灵、佛光普照”。其实世无佛祖,更无佛光。
  【教学设计说明】通过物理学史对学生进行情感态度价值观的教育,学习科学家对事业的执着追求和对科学认真探索的精神。在进行无神论教育的过程中,让学生体会到物理学在推动人类社会进步中的作用。
  
  6.5 实验探究光的“三基色”
  【事件8】我们已经知道阳光由多种色光组成,而电视机中美丽的彩色画面是如何形成的呢?
  学生独立思考后,让学生小组合作实验:在3个手电筒前分别蒙上红、绿、篮3种颜色的透明胶片,做教材上图4-34所示的光的混合实验。
  学生汇报观察到的现象后,教师作总结,实验研究表明:自然界中红、绿、篮3种颜色是无法用其它颜色的光混合而成的,而其他颜色的光则都可以通过红、绿、篮光的适当混合而得到。因此红、绿、蓝三种颜色被称为光的“三基色”。
  【事件9】让学生用放大镜看教室里彩色电视机各种颜色的画面,学生会观察到:电视屏幕上呈现出的丰富多彩的各种画面都是由红、绿、蓝三色光斑组成的。
  【教学设计说明】利用手电筒、彩色透明胶片与放大镜等学生日常生活中的物品进行边学边实验,可以培养学生利用生活用品进行科学探究的意识和习惯。
  
  6.6 实验探究颜料的“三原色”
  【事件10】教师展示一幅油画,同时让爱好美术又对颜料了解较多的学生简单介绍颜料混合的经验,让学生思考、讨论:颜料的混合与色光混合的规律是否相同。
  学生会提出:“颜料的混合有什么规律?”的问题。
  【教学设计说明】调动热爱绘画而对颜料配合了解比较多的学生的学习积极性,充分开发和利用学生中的课程资源。
  【事件11】教师进一步引导学生思考和设计探究颜料的混合规律的实验。
  学生自主思考设计出实验方案之后,找几个有代表性的学生汇报所设计的实验方案,师生共同讨论各方案的合理性及改进措施。
  在学生做实验前,教师提出为了便于记录和分析实验现象,请同学自己设计一个表格。学生设计完成后,挑选有代表性的投影并汇报。
  【教学设计说明】“设计实验”是科学探究中的重要环节,教师应鼓励学生设计出尽可能多的实验方案。教师不轻易给与肯定或否定的建议,可以让学生自己进行不同方案的比较,寻找其不足,自行改进实验。
  【事件12】学生实验,教师巡查,发现问题及时进行指导。
  学生操作完实验后,让学生代表上讲台展示自己的实验结果。
  教师引导学生分析实验结果、总结出颜料混合的规律:颜料混合后的颜色是各种颜料都能反射的色光的颜色。
  教师总结:红、黄、篮被称为颜料的“三原色”。
  【教学设计说明】这个环节的教学,不仅让学生自主设计和动手做实验,还让学生自己展示实验的结果,锻炼学生的语言表达能力,体现了学生的主体地位,激发了学生学习的兴趣。教师要注意对学生各种不同的新发现进行表扬,并鼓励学生课后上网查资料了解更多的知识。
  
  6.7 应用所学知识解决问题,深化对知识的理解
  【事件13】教师提出问题:在自然界中或是生活中有没有见过或听说过其他类似的光的色散现象?产生这些现象的原因和条件是什么?
  学生独立思考,并小组讨论交流后,教师总结。
  【事件14】教师使用多媒体投影或口头叙述课本开始的问题:“欣赏一幅美术作品,用什么灯光照明最合适?”
  学生自己先独立思考,寻找答案。
  学生代表汇报答案,教师总结。
  【教学设计说明】教师要引导学生会运用所学习的光的色散知识解释生活中常见的现象,并用来指导生活实践,体现从物理走向社会的教学理念。
  
  6.8 学生自我评价谈收获
  【事件15】学生自我评价:这节课学到了什么?最大的收获是什么?
  让学生代表首先口头发言,同学评议。要求每个学生课后以书面形式或电子邮件形式反馈给教师,教师对课堂上学生的表现给予合理的评价,并将结果存入学生的成长记录档案。
  【教学设计说明】这节课的评价,实现了评价方式的多样化,评价主体多元化,而且注意实施发展性评价。教师既关注学生的学习成果,也关注学生的学习过程。
  
  6.9 布置课外探究学习内容
  【事件16】布置课外作业①教师指导学生课下参照教材图4-38做水三棱镜,并用其做太阳光的色散实验。②查阅有关资料,探究决定物体颜色的因素,书面回答教材第1、2题。③在有绘画经验同学的帮助下,每个学生完成教材第3、4题。
  【教学设计说明】让学生查阅资料和自己动手实验可培养学生的创新意识;自己课下探究决定物体颜色的因素,可学会更多的知识和研究物理问题的方法。
  【教学设计总说明】
  “光的色散”的教学设计以初中物理课程标准为指导,结合本节知识的特点和学生的实际,让学生从身边熟悉的生活现象入手,经过观察、思考与讨论,提出问题、猜想假设,自己设计实验方案,进行实验、分析论证等活动,采用自主、合作、探究等学习方式学习光的色散知识。整个教学过程注重创设发现问题和提出问题的情境,重视引导学生从生活事例中发现物理问题,然后思考解决问题的方案,在交流讨论后通过自主探究,建立物理规律,并应用光的色散知识解释生活中的现象,体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。
  (栏目编辑赵保钢)
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