光的全反射教学设计

第三届广东省物理师范生教学技能创新实践大赛参赛教案教材：粤教版高中物理选修3-4第4章第3节授课对象：高中二年级学生参赛选手：高远静选手单位：华南师范大学【课题】光的全反射【教学时间】15分钟【教学对象】高中二年级学生【教材】粤教版高中物理选修3-4第4章第3节【教学内容分析】1.教材的地位和作用：本节内容是在学习了初中内容的光的反射和高中内容的光的折射之后编写的，作为光的一种特殊现象来介绍，是反射现象和折射现象的拓展提升。

全反射现象的研究，在全章中承上启下，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为日后光的干涉、衍射和偏振现象的学习作铺垫。

同时，本节内容常常在日常生活中表现为光怪陆离的现象，通过本节课的教学有助于学生用物理科学知识解释神奇现象，有利于培养学生分析和解决实际问题的能力，激发学生学习物理的兴趣。

此外，本节内容与生产和科技应用联系紧密，是实现课堂知识从生活走向物理，从物理走向社会，培养学生参与科技热情的重要教学内容。

全反射现象与人们的日常生活以及现代科学技术的发展紧密相关，所以，学习这部分知识有着重要的现实意义。

2．课程标准要求：认识光的全反射现象。

初步了解光导纤维的工作原理和光纤在生产、生活中的应用。

认识光纤技术对经济社会生活的重大影响。

3．教材的编写思路：教材把本节内容划分为两个知识点：一光的全反射，二光导纤维的结构与应用。

教材首先基于学生上一节学习的折射现象的知识和经验，提出一个逆向思维的引导性问题——当光从光疏介质斜射入光密介质时，入射角总是大于折射角。

倘若让光束从光密射入光疏介质也会有类似的现象发生吗？——直接引入本节的学习内容。

然后通过实验观察与思考，总结归纳光的全反射现象，并根据实验现象同时提出临界角的概念。

接着，教材为了让学生明确研究光的全反射现象的现实意义和社会价值，专门在第二部分举出全反射现象的应用实例——光导纤维，并介绍了光导纤维的结构以及在光纤通信方面的应用。

最后，为了培养学生的创新精神和实践能力，教材安排了自制学具的实践活动，并在教材网站上提供光纤和光缆的拓展知识阅读。

课后练习要求学生自行总结发生全反射的条件以及推导临界角公式。

4. 教材的特点：第一，注重光的全反射概念的形成过程，重视培养学生的科学探究能力；第二，突出光的全反射在生产和生活中的应用，重视STS教育；第三，注意到学生物理学习的差异性，加强了内容的选择性。

5．教材处理：（1）鉴于本节内容的综合性、资源丰富性和应用广泛性，同时考虑学生的可接受性，我重新梳理了本节知识的逻辑线索。

对本节内容主要分两部分来处理：一是通过实验探究建立光的全反射概念及认识它的产生条件；二是了解光导纤维的工作原理、结构以及应用。

更加突出了本节知识的完整性和逻辑性。

（2）满足课标要求，灵活调整教学目标。

课标对全反射现象的学习水平要求是“认识”，介于“了解”与“理解”之间，在满足课标基本要求的前提上，考虑教材编写的选择性以及高二学生的学情，本节课把内容学习目标定位为：初步认识全反射现象以及它的产生条件，对于临界角公式推导则放到课后；层层引导学生了解光导纤维的基本结构和广泛应用，比较复杂的光纤工作原理则放到课后拓展了解。

（3）学生对光的反射和折射现象已有充分认识，但是对于全反射现象缺乏足够的生活经验和感性认识，因此我适当补充、完善和扩展了教材中的本节内容。

设置对比实验突出全反射现象，总结归纳了全反射的概念，穿插了全反射现象的产生条件的教学内容，演示了消失的小猫和模拟光纤等能产生认知矛盾的生活经验，增加了光纤其他新用途等感性认识材料。

（4）教学设计更着重以学生为本。

教材是从提出逆向思维的问题出发进行实验探究，本节课则从奇妙的生活现象出发，先激起学生的学习兴趣，再进行知识回顾与理论推导，产生用原有知识经验无法解决的问题，激发学生的求知欲，然后用实验探究释疑，建立新的概念。

教材仅设置一个全反射实验，本节课则设置了对比实验，既让学生通过实验充分感受全反射现象的产生条件，也使产生全反射的条件的得出更严谨、更顺理成章。

光纤的结构和应用的讲授也是让学生经历了一定的思维和实验过程才得出，使学生更容易理解、印象更深刻。

（5）开发、挖掘和有效利用教学辅助资源，丰富和充实了教材的内容。

在解释光导纤维的结构和应用，教材只是展示光线实物的结构示意图显得抽象晦涩。

高二年级学生的抽象思维能力和知识的挖掘能力仍相对薄弱，所以不易理解和接受。

本教学，在处理教材时灵活运用演示实验和动画，展示光线怎样在光纤里面发生全反射，把抽象问题具体化，层层递进，化静为动，帮助学生在头脑中形成清晰明了的图像，印象深刻。

在其他教学内容的处理上也多处用到演示实验和多媒体辅助教学。

【学生情况分析】1.学生的兴趣特点：学生对物理现象具有直觉的兴趣，很容易为客观事物的新奇现象所吸引。

同时对物理活动具有动手操作的兴趣，而且，随着知识的增长和年级的升高，越来越多的学生想进一步探讨事物之间的因果关系和本质联系。

在教学的各环节充分利用教师演示实验与学生探究实验，调动他们学习的积极性和主动性。

2.学生的知识基础：学生原有的认知结构是意义建构的基础。

学生此前已学过光线直线传播、光路可逆、光的反射、折射、光密光疏介质等相关内容，具有扎实的光学知识基础。

高二学生已经做过很多探究实验，具备一定的动手能力和观察思考概括现象的能力，因此在学习本课新知识时较得心应手。

教学中要充分了解学生原有的认知结构，帮助学生实现新旧知识的同化与顺应。

3.学生的认识特点：一方面，学生在生活经验中已具备一些光现象的感性认识，喜欢观察鲜明、生动、不寻常的光现象，但不明原理；另一方面，他们对光的折射现象还存在着一个错误的观念，以为折射光线一定存在。

最后，对光的全反射现象的理性认识不足，并不知道产生全反射的条件，也不能灵活地运用全反射知识分析和解决各种实际应用问题。

因此，在教学过程中以新奇的生活现象为切入点，产生认知矛盾，通过逐步引导，理论分析，实验探究，观察与思考，让学生认识光的全反射现象，建立正确概念，理解概念外延，并运用概念解决实际问题。

【教学目标】1.知识与技能（1）认识光的全反射现象，掌握临界角的概念和知道发生全反射的条件；（2）了解光导纤维的工作原理，会应用全反射的条件分析和解决一些简单问题；（3）通过实验培养学生的观察、概括能力。

2.过程与方法（1）通过动手操作和实验探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习用实验手段研究物理问题和解释物理现象的科学方法；（2）在师生互动与多媒体辅助教学学习全反射产生条件的过程中，学会对比、对照、概况的思维方法。

3.情感态度与价值观（1）用实验解惑，让学生体验解决问题的成功喜悦，体会合作的快乐，激发学生探索自然规律的兴趣；（2）通过互动实验探讨光纤的工作原理以及解释小猫消失的神奇现象，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯；（3）通过自制演示教具重走光纤发明之路，体会科学家进行科技发明与研究必须具备的科学素养，以及锲而不舍、精益求精科学态度和科学精神，激励学生积极、主动地提高自身科学素养。

（4）通过介绍光纤之父——华人科学家高锟，培养学生的民族自豪感，激发科教兴国的爱国情怀；介绍光纤的广泛应用，体验物理科学与现代社会生产和科技发展的密切联系。

【教学重点】认识光的全反射现象及其产生条件。

【教学难点】运用全反射知识解释光纤的工作原理。

【教学策略设计】学生“学”的问题是教师思考“教”的问题的出发点和落脚点。

本节课始终坚持“突出学生主体地位，发挥教师主导作用”的教学原则，师生互动，参与式教学活动贯穿始终。

1、教学方法（1）实验法实验教学是科学探究的重要形式。

通过教师创设问题情境、结合互动实验设问引导，让学生亲历物理知识的构建过程；综合采取演示实验、边教边实验、分组实验等多种形式，灵活运用对比实验、对照实验等实验方法，实验过程中教师注意指导学生规范实验和纠正错误操作，让学生经历科学探究过程，掌握科学研究方法，从而帮助教师突出重点，突破难点，达到教学目标。

（2）谈话法（问题驱动法）通过师生间的“问题性对话”活动传递和交流信息；较好地集中学生的注意力，调动学生学习的积极性，培养学生的语言表达能力和抽象概括思维能力。

围绕重点知识提出问题，展开谈话，帮助学生构建全反射的概念及产生条件。

结合模拟光纤演示实验，层层递进地提出问题，与学生对话，剖析光纤的工作原理。

教师分层提示，学生跟随思考，教会学生研究问题的思路和方法，利用全反射知识解释生活现象。

（3）讲授法教学的任何环节都需要教师的引导，教师用科学准确的语言讲解学习内容，配合使用各种教学资源，从不同方面阐述教学重点内容，积极引导学生开展思维活动，让学生通过思考得出结论，通过听讲获取和领悟新知识。

本教学综合运用实验法、谈话法、问题驱动法、讲授法等多种教学方法，并辅以多媒体等教学手段，把教学过程设计成，以物理问题为切入点，以观察实验和已有知识为基础，以学习内容为主线的师生对话交流的过程，发挥教师主导作用。

2、学法指导高中学生学习物理的兴趣水平已发生转化，他们的思维已从形象思维向抽象思维过渡，具备一定的探索能力，不再满足于对物理现象的感知，对现象产生原因有较强的求知欲。

因此引导学生学法如下：⑴随堂探究小实验。

让学生在课堂上“动”起来，尝试自己做实验，观察实验现象，思考分析原理，概括结论，使学生在主动获取知识的过程中，领会物理学的研究方法，受到科学思维方法训练以及协作精神、探索精神等情感态度价值观教育，突出学生主体地位。

⑵讨论交流。

学生通过主动跟其他同学交流看法，共同思考、解决问题，体验合作的快乐，培养合作学习的好习惯。

⑶观察、对比、归纳。

学生通过认真观察各种现象、实验，并会用对比的研究方法进行物理学习，尝试用自己的语言进行分析归纳。

教师注意引导学生善于观察、勤于思考、乐于归纳。

3、教学媒体设计以媒体课件为载体辅助教学，化抽象为具体，化复杂为形象，清晰直观：利用视频和实物图像，让学生从生活的现象出发，帮助学生建立全反射的概念；利用实验视频和对比实验帮助学生认识全反射产生条件；利用PP模拟动画对演示实验进行分层分析，了解光纤工作原理和解释小猫消失现象；利用图像图片展示光纤技术的应用拓展。

【教学用具】多媒体课件、塑料膜、小猫卡片、水槽、弯曲的玻璃棒、幕布、盐水、塑料杯、半圆形玻璃砖、激光笔、支架、白纸 【教学流程图】一、创设情境导入新课消失的小猫？（趣味实验）二、观察现象建立概念条件：入射角≥临界角（视频重温）三、分析对比总结归纳光纤与高锟（演示实验）解释小猫消失现象（对照实验）设计小魔术四、关注科技应用拓展五、课后思考动手实践光的全反射概念（分组实验）条件：光密→光疏（对比实验）【教学过程设计】教学环节和教学内容 教师活动学生活动设计说明[创设情境，导入新课]（2min ） 先向学生讲述教师洗东西时发现的一种神奇现象。