摘要：2021年7月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于進一步減少義務教育階段中學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》，本節課基于“雙減”政策和數學學科核心素質展開教學設計。為提升課堂效率，減少中學生課后作業負擔，讓更多生活中的現象和實驗融入到課堂教學之中。這節課有小實驗→猜想→感受光→分析看到物體緣由→理解光源→系列“實驗串”→構建“光線”理想化模型→研究光在同種均勻介質中傳播路徑→將推論用于生產生活并解釋系列化學現象九個環節。通過中學生小組合作進行系列化學實驗，讓中學生親歷科學探究過程，結合生活經驗和化學知識，進行科學論證得出推論并加以應用。在這節課學生通過動眼觀察、動手操作、動腦思索，產生了光線數學觀念，對光在同種均勻介質中傳播路徑進行科學探究，并通過在實際生產生活中應用進行了科學論證，培養了中學生的科學思維與良好的實驗習慣，為培養中學生數學學科核心素質進行了不斷的積累與沉淀。
關鍵詞：光源光的直線傳播小組合作實驗探究教學設計
一、教材剖析：
人教版《義務教育教科書八年級下冊化學》第四章第1節《光的直線傳播》是光學的入門基礎知識，是前面學習光的反射規律、平面鏡成像、光的折射規律的必備知識，亦是九年級《信息的傳遞》一章的基礎。通過學習這節知識后，中學生會觀察、會動手、會思索，更會學因而用，用光的直線傳播解釋生活中的化學現象。在親歷學習的過程中，提高了中學生學習的內驅力，迸發了中學生的學習熱情和求知欲望，從數學觀念產生、科學探究過程、科學論證應用與剖析，小組合作溝通與抒發，培養中學生數學學科核心素質。這部份知識是學習光學的開端，看似簡單，但在數學知識的鋪墊與化學學科核心素質的培養卻有著重要的意義。
二、學情剖析
1.知識基礎：中學生在中學的科學中有學過相關光學知識，但只是曉得個大約，本節是光學的第一節，須要提升中學生借助數學知識解釋生活中光現象的能力。
2.科學思維：八年級中學生思維活躍，求知欲旺盛，對自然界中的好多現象飽含好奇，有一定的動手能力，但不能把觀察到的現象跟數學知識聯系上去。
3.科學探究：中學生剛學習數學不久，對科學探究的基本環節把握缺乏，她們的邏輯思維須要直接經驗支持。
4.實驗設計與操作能力：中學生剛接觸探究實驗，實驗設計經驗不足，但動手能力較強，須要及時進行方式引導。
三、教學目標：
課程標準要求
2011年版的中學數學課程標準對本節內容沒有具體要求，但在“實驗探究”方面指引如下：本標準中的“科學探究”包含提出問題、猜想與假定、設計實驗與制定計劃、進行實驗與搜集證據、分析與論證、評估、交流與合作等要索。
結合最新的中學、高中數學課程標準，本節課教學目標如下：
1.數學觀念
了解光源，曉得光源大致分為自然光源和人造光源兩類；理解光沿直線傳播的條件、現象及其應用；了解光在真空中的傳播速率約為c＝3×108m/s，在空氣中的傳播速率接近真空中的傳播速率；構建光線模型。
2.科學思維
中學生經歷觀察光在空氣、水和玻璃中傳播的實驗現象以及小孔成像實驗，理解實驗是研究物問題的重要方式。
3.科學探究
經歷探究光在不同介質中傳播特征的過程，學會從實驗現象剖析歸納得出推論；借助推論科學論證生活中光的直線傳播現象。
4.科學心態與責任
中學生通過觀察演示實驗和分組實驗，認識光在空氣中、水中、玻璃中的傳播特性，培養中學生科學探究的心態和技巧，養成中學生尊重客觀事實、實事求是的科學心態；通過夜晚街道霓虹燈、手影戲、閃電等視頻，迸發中學生學習數學的興趣和對科學的求知欲，體會自然現象的震憾與奇妙。
四、教學重、難點
1.光源的理解與分類
關于光源，人教版敘述比較簡單，如圖1：
這節課通過光源和非光源的對比，突出了“自身才能發光”的才是光源，并舉例了什么是天然光源，什么是人造光源。
2、光沿直線傳播的條件
要探究光沿直線傳播的條件，重點要曉得怎樣將光凸顯下來，讓人眼可以看到，此處可以結合人教版課本P69“有霧”的環境，放手讓中學生想辦法把光線凸顯下來，之后分別探究光在空氣中、在水底、在玻璃中怎樣傳播。
3、光沿直線傳播的應用
常見的應用如排隊看齊、射擊瞄準比較容易理解，帶而過介紹即可，對于影子的產生、日食和日食、小孔成像是難點，要重點講解產生的原理、變化的情況，這節課要結合圖片、動畫、視頻、實驗等方法，加深中學生的理解。
4、光在空氣和真空中的傳播速率
光的傳播速率十分快，所以有專用符號及不同單位，此知識點不難理解，但要把光速比較的化學知識應用到生活現象中，要結合常見的生活事例進行解釋，學因而用。
五、教學方式
按照八年級的中學生對科學探究的基本環節把握缺乏情況，同時她們的邏輯思維還須要實踐經驗支持，因而本節課應以中學生身邊事物和現象引入知識，理論聯系實際，強化直觀教學，逐漸讓中學生理解和應用科學知識。
1.引導發覺法
按照八年級中學生的心理特征，我通過悉心設計，在教學過程中推動教法與學法的和諧統一，重點彰顯班主任主導作用和中學生主體活動的和諧統一，使用引導發覺法，發覺法是英國耶魯學院院長布魯納所倡導的，是從中學生的好奇、好問、好動的心理特征出發，根據班主任所提供的器材和引導的語言，讓中學生自己發覺問題，并自己回答和解決這種問題，使她們成為知識的發覺者，而不是悲觀的接受者。
2.實驗探究法
在老師的指導下，中學生先某些嘗試實驗，之后分組合作探究實驗，探究光在不同介質中傳播的情況。分組實驗探究的方式可讓每位中學生都參與到課堂中來，全面彰顯課堂學生的主體地位，有助于中學生養成悉心觀察，積極思索的習慣。
六、教學器材
PPT講義、多媒體設備（筆記本一體機+聯通攝像頭）、激光筆、噴霧器、黑色塑膠袋、玻璃杯、清水、牛奶、玻璃磚、LED的F光源、不同大小形狀的小孔、光屏。
七、教學過程
1.情景引入：用耳朵體會光
老師先把課室的燈全部關掉并拉上布簾光的直線傳播的例子和應用，在黑暗中展示紅色盒子中的紅色U盤，讓中學生猜一猜看一看，如圖2所示，中學生哪些也看不到；之后叫中學生想辦法怎么能看見盒子中的物體，中學生自然會想到利用光，因而見到是一個U盤，如圖3。此時引入整個大單元光學的知識，讓中學生曉得從本章開始學習光現象。
通過展示一組光源的圖片，之后對比非光源的圖片，得出光源的定義和分類：自身才能發光的物體是光源，光源分為天然光源和人造光源，如圖4和圖5：
非常注意：月亮、普通的行星、電影熒幕等不是光源，星體可以自己發光，是光源。
2.實驗探究：光的直線傳播的條件
老師指導中學生完成以下三個實驗，讓中學生通過實驗觀察光的傳播路徑。
（1）實驗一：光在空氣中傳播
老師先把激光筆射向黑板上方紅色的墻上，中學生可以看見一個紅點，但看不到空氣中的傳播過程，提問：光是怎樣抵達墻面上的？是跳過去、中間斷掉的，還是連續過去的？中學生會有各類不同答案，結合課本中說的“在有霧的天氣可以見到透過草叢的光束是直的”，請中學生上講臺演示怎么凸顯光路。有些中學生可能會說讓光順著紙面傳播、空氣中點煙、用噴霧器向空中噴水……，讓中學生充分抒發并通過現有的器材驗證，得出光在空氣中沿直線傳播。
（2）實驗二：光在水底傳播
激光直接照射在水底時，現象不顯著，依照剛剛空氣中的經驗，引導中學生在盛水的玻璃中滴入幾滴蜂蜜，用激光筆將一束光照射到水底，觀察光傳播的徑跡，可以看見光在水底沿直線傳播。
（3）實驗三：光在玻璃中傳播
讓激光筆發出激光射向玻璃中，一開始療效不顯著，引導中學生借助擴束器把激光束擴大，并射向玻璃粗糙的一面，觀察其傳播路徑，可以看見光在玻璃中沿直線傳播。
三個實驗掌握“教師是主導、學生是主體”原則，充分讓中學生自己操作實驗并驗證，讓中學生自己剖析得出推論，光的傳播療效如圖6：
實驗中分別讓光在不同介質中進行實驗，因而得出推論，目的是讓實驗推論更具有普遍性，在小學階段，對于“多次實驗”，如圖7，要讓中學生明白如下兩點：
非常注意：光可以在真空中傳播嗎？引導中學生思索“陽光、月光、星光從太空中傳播到月球上”，說明光可以在真空中傳播。
3.建構模型：光線
老師通過PPT展示，并在黑板上作圖，告訴中學生數學常用的方式——建構模型法。為了表示光的傳播方向，我們用一根帶箭頭的直線表示光的徑跡和方向，這樣的直線叫光線。光線是人們為了表征光的傳播而引進的一個具象工具，它是一個理想模型，而不是真實存在的，但光是真實存在的。
非常注意：光線要用虛線表示，且表示光傳播方向的箭頭通常畫在直線的中間位置，如圖8：
4.學因而用：光的直線傳播的應用
生活中光的直線傳播事例好多，比如：排隊看齊、射擊瞄準、影子的產生、日食和日食、小孔成像。重點引導學生理解以下現象：
（1）影子的產生
影子的產生須要兩個條件：①光沿直線傳播；②有不透明的物體，在物體前面便形成影子。通過小視頻，讓中學生了解生活中常見的手影、皮影戲等。重點引導中學生思索以下問題：旗桿在早晨到中午這期間的影子的厚度變化情況，人在燈下經過時影子的厚度變化情況，渾天儀是怎樣計時的。如圖9和圖10：
（2）日全食和月全食
通過動漫演示，之后畫圖剖析：人站在月球上觀察，日全食——太陽被擋住了，日食——月亮被擋住了，日全食和月全食是因為光沿直線傳播形成的。如圖11：
（3）小孔成像
引導中學生按圖操作，F光源、小孔、光屏可以左右聯通，小孔可以改變大小形狀，觀察像的變化，重點思索兩個問題：小孔成的像與孔的形狀是否有關？小孔成的像與孔的大小是否有關？如圖12，中學生帶著問題探究實驗：
操作步驟：
①分別讓大孔、中孔、小孔對著照亮的LED光源，使光源與孔的距離在10-15cm之間，觀察對比光屏上所成的像的情況。
②分別讓方形小孔、三角形小孔對著照亮的LED光源，使光源與孔的距離在10-15cm之間，觀察對比光屏上所成的像的情況。
③改變LED光源與孔的距離，觀察像的變化情況。
中學生按照老師的提示分組合作探究實驗，按照實驗現象剖析總結得出推論：
引導中學生從圖13、圖14的實驗現象可以得出推論：
①小孔成的像的形狀與物體自身有關，與小孔形狀無關；
②小孔成的像會受孔的大小影響，太大的孔未能成像；
③小孔成像成的是倒立的虛像。
非常注意：光屏用于接收實際光線會聚而成的像，光屏能接收到的像是虛像（實際光線會聚而成的為虛像），光屏未能接收的像是實像。光路圖及生活事例如圖15：
引導中學生思索：太陽光斑哪些形狀？
5.拓展應用：光速
老師提問：為何會先聽到閃電，后看到雷聲？中學生帶著問題自學課本71頁“光速”部分，識記光在真空中和空氣中的傳播速率，了解光在水和玻璃中的速率大小。中學生自學后，通過“閃電”視頻、運動會賽跑圖片舉例展示，如圖16：
非常注意：光的傳播不須要介質，跟聲音不同，光在不同介質中的傳播速率規律跟聲音的傳播速率規律相反。
七、板書設計
教學反?。?span style="display:none">vrD物理好資源網(原物理ok網)
1.為了引入中學生對光的感知，我在設計之初指出了“人眼為何能看見物體——因為有光步入人眼——人眼看不本身不發光的物體——有光反射步入人眼”，結果在解釋光反射步入人眼這個過程花了太多時間，旁邊的時間就比較草率，引入部份須要調整，中學生感知光的存在即可，盡量減短時間。
2.本節課有好多實驗現象細節須要放大，原先設計使用手持無線攝像頭投屏到大屏幕，療效不理想，畫面不夠清晰；經過反復實踐光的直線傳播的例子和應用，使用有線攝像頭（如USB手動變焦攝像頭）投影到大屏幕畫面更清晰、效果更好。