项目式学习在初中物理“光的折射”教学中的应用策略

物理是一门以实验和探究为基础的学科，而初中物理教学的目标是让学生掌握基础知识，培养其科学探究能力和实践应用能力。项目式学习是一种以学生为中心、以问题解决为导向的教学模式，重视整合理论教学和实践操作，有益于学生学好物理、用好物理。文章以“光的折射”教学为切入点，进一步探究项目式学习在初中物理教学中应用的必要性和策略，引导学生在真实情境中开展探索活动，驱动学生深度理解知识，全面提升学习素养和综合能力。一、项目式学习概述项目式学习是一种具有创新性的教学方法，重在引导学生解决现实世界中的问题或挑战，促进其学习与成长。项目式学习是以学生为中心的教学模式。学生在主动建构知识体系的过程中整合多学科知识，并进行深入探究与实践应用，提升关键能力和综合素养。项目式学习的主要特征是以项目为载体和驱动，围绕具有挑战性和实践价值的问题推动教学活动。学生在自主学习、合作探究和实践操作的基础上，生成具有实际意义的作品或解决方案。与传统教学模式相比，项目式学习除了重视获取知识外，还注重提升学生的应用能力与创造能力，帮助学生在真实情境中迁移知识，形成逻辑思维能力和批判性思维。二、项目式学习在初中物理“光的折射”教学中应用的重要性（一）激发学习兴趣，提升科学素养“光的折射”知识较为抽象，传统教学模式下易导致学生产生抵触情绪。项目式学习则以真实问题情境驱动学生学习，将抽象的物理概念形象化、生活化。学生在解决实际问题的过程中，能感受到物理知识的趣味性与应用价值，从而产生浓厚的学习兴趣。同时，在亲身参与项目探究的过程中，学生能够逐步养成科学观察和独立思考的习惯，形成良好的科学素养。（二）强化思维训练，提升核心能力“光的折射”课程内容涉及复杂的光学原理和数学计算知识，学生需在理解理论的基础上分析现象、归纳规律。项目式学习强调利用合作探究、实践验证等方式，促使学生在解决问题的过程中进行深度思考和逻辑推理。以“设计光学仪器的折射路径”为例，学生需从光的传播规律出发，制订科学的实验方案并不断优化设计。整个过程能有效提升学生的问题解决能力、团队合作能力和创新思维能力，助力其突破知识难点，学会用科学方法解决实际问题。三、项目式学习在初中物理“光的折射”教学中的应用策略（一）确定教学目标在教学“光的世界”单元中的“光的折射”部分知识时，为了深入推进项目式学习，教师设定如下教学目标。1.实验观察与现象理解在教学中，教师以项目式学习引导学生开展实验活动，观察光在两种介质界面上的折射现象，理解折射角与入射角之间的关系，归纳光的折射的特点。同时，教师提出真实情境中的问题，如“为何池水看起来比实际更浅”“光纤如何传输信息”等，帮助学生用折射知识解释自然界中的光学现象，提升其解决实际问题的能力，激发其学习兴趣和探究热情。2.模型运用与规律分析学生使用“光线”这一物理模型描述光的折射过程，在实验与探究中理解折射规律的核心内容。在项目任务赋能下，学生进一步探究“设计光路图让光线精准进入目标区域”或“分析折射在生活中的应用实例”等，灵活运用折射知识分析简单问题，从实践中获得结论，强化对模型方法的掌握与迁移效果。3.科学探究与实验能力在教学中，教师以项目式学习的探究任务为导向，培养学生基于观察和实验提出科学问题、作出有依据猜想与假设的能力。同时，小组协作设计实验方案并开展验证，学生切实掌握了测量工具的正确使用方法，获取并分析实验数据，得出科学合理的实验结论。在项目式探究活动中，学生获得了多元化的实践机会，锻炼了自己的实验操作能力与科学探究能力。（二）优化教学过程1.导入课程内容（1）导入目标教师利用真实的光学现象激发学生学习“光的折射”的兴趣，启发他们从生活实际和跨学科角度认识折射现象，并为后续的实验探究和规律分析做好铺垫。（2）活动步骤课堂上，教师先以“潭清疑水浅”的诗句和斜插入水中的铅笔被“折断”的现象引入课程，再以提问激发学生的好奇心，让其思考：“为何池水看起来比实际更浅？为何铅笔在水中看似‘折断’？”在日常生活中折射现象的加持下，学生意识到光并非总是以直线的方式传播，进而驱动学生初步接触“折射”这一物理现象。教师结合教材内容，用实验演示光从空气进入水中时折射的路径和角度变化，让学生直观观察光的折射现象。在分组讨论中，教师鼓励学生描述实验中的奇妙现象，并提出与折射有关的问题，为后续的规律探究埋下伏笔。另外，教师可以在教学中引导学生回顾光的反射定律，并启发学生发现折射现象与反射现象的异同。如此一来，在借助类比思维的基础上，学生初步猜想了折射规律的特征，形成了科学探究能力和逻辑推理能力。（3）注意事项教师在演示实验时应确保光路清晰可见，便于学生观察和讨论。在引导学生提出问题时，教师需适当点拨，引导其将问题聚焦于折射角、入射角和介质特性等关键概念。同时，教师需对比反射现象，帮助学生理解折射的偏折意义，并激发学生进一步探究折射规律的兴趣。2.课中讲解知识教师：同学们，今天我们将以实验方式深入探讨光的折射规律。你们还记得“潭清疑水浅”和水中铅笔“折断”的现象吗？这些奇妙的现象都与光的折射有关。那光的折射是如何发生的呢？我们可以通过实验探究得出规律。（1）实验演示与类比思维教师：现在，请大家回忆之前探究“光的反射定律”的实验步骤。其实，我们今天的实验方法与之类似，但研究的对象是光的折射现象。下面，我将基于实验演示“光从空气斜射入水中”和“光从水中斜射入空气”两种情况，请大家仔细观察光线的传播路径，注意入射角与折射角的关系。（教师演示实验，并用光路图标注入射光、折射光和法线。）教师：通过观察实验，大家发现了什么？光在进入不同介质时是否仍然沿直线传播？学生：光在进入另一种介质时发生了偏折，不再沿原来的直线传播。教师：很好！这就是光的折射现象。接下来，我们将根据实验观察，分析入射角和折射角的大小关系。（2）知识讲解与规律总结教师：根据实验结果，我们可以得出以下结论——当光从空气斜射入水等较密介质时，折射角小于入射角。然而，当光从水等较密介质斜射入空气时，折射角大于入射角。实质上，这一规律可以用来解释“水面下物体位置看似变浅”的现象。需要注意的是，光的折射规律与反射定律在某些方面相似，如光路的可逆性。教师补充：折射的光路是可逆的，光从空气进入水与从水进入空气时，路径是完全相同的。下面，请大家用折射光路的可逆性思考，如果我们将光从另一侧射入，会发生什么？学生：光线会沿相反方向传播，形成原来的路径。教师：非常好！这说明光路的可逆性是光传播的重要特性。（3）学生互动与拓展教师：你们还能举出哪些与光的折射规律相关的生活现象？学生：游泳池看起来比实际更浅或者彩虹的形成与折射也有关系。教师：你说得很好！折射现象在生活中非常常见，接下来的学习中，我们会探讨光的折射在光纤通信和光学仪器中的应用。（三）组织实践活动1.生活现象观察与光路图分析学生自由分成小组，教师组织小组成员观察日常生活中的折射现象，如池水“变浅”、铅笔“折断”、水中鱼的像位于其上方等。每组选定一个现象，结合图1和实验设计要求，绘制光路图并解释现象。在活动开始前，教师以提问的方式引导学生思考“你们认为水中鱼的像为什么会在实际位置的上方？”其间，小组成员观察实际现象或基于图片资料确认鱼像偏向观察者的位置。同时，学生利用折射规律和光路可逆性的知识绘制鱼的光路图，并结合教材内容分析光路形成虚像的原理。如此一来，学生便能加深对折射现象的理解，并在合作交流中形成科学思维和问题解决能力。在实践后，各组分享光路图与观点，教师总结并补充类似的折射现象，帮助学生更全面地掌握折射的规律性。2.探究性实验设计与实施在教学中，教师结合教材中的“迷你实验室”活动——“为何又能看见硬币了”，组织学生实践。学生以小组为单位进行实验探究。本次实验材料涉及硬币、透明玻璃杯和水等，易于操作。同时，教师明确实验目标，即利用实验验证光的折射规律，观察硬币为何会重新出现在视野中。在“光的折射”实验（见表1）过程中，教师指导学生缓慢倒水，避免水流冲击导致硬币位置移动，确保实验现象清晰可见。此外，小组成员分工合作，有人记录实验步骤，有人绘制光路图，有人总结实验现象并作出解释。在实验结束后，各组讨论实验结果并尝试用折射规律解释现象，如光从空气进入水中时路径的偏折导致硬币重新进入观察者的视野。在这一实践活动中，学生在动手操作中深化了对折射概念的理解，并在与小组成员合作的过程中形成科学探究能力和逻辑思维。3.自主探究与视野拓宽教师利用“海市蜃楼”现象教学，鼓励学生查阅资料并分组讨论其成因。活动以课后自主探究为主。其中，学生利用互联网或图书馆搜集相关信息，如蜃景的形成与空气不同温度层折射率变化的关系。在课堂上，各组以简短报告展示自己的研究成果，并回答其他组提出的问题。此外，教师补充海市蜃楼与光的折射规律的关联，强调此种奇特的自然现象背后蕴含的科学原理。当然，为了激发学生的兴趣，教师还可以引入其他与折射相关的拓展内容，如彩虹的形成原理或光纤通信技术的应用，帮助学生拓宽视野，加深其对折射现象的理解，培养其自主学习的能力和对物理知识的探究热情。（四）项目展示评价1.项目设计为了让学生深入理解光的折射规律并将知识应用于实际生活，本项目以“探秘光的折射：虚像、现象与应用”为主题（见表2），引导学生分组合作和探究。在项目推进过程中，学生需结合课堂所学，从生活现象、实验探究和实际应用等多个角度选择切入点，设计并完成相关项目。同时，项目要求学生综合运用科学知识绘制光路图、总结实验数据或利用多媒体展示现象及原理，在实践中巩固知识，提升动手能力、科学探究能力和团队协作精神，形成对物理学习的兴趣与热情，并发展创新思维。2.项目展示在展示环节，学生以小组为单位轮流上台展示作品。一组学生带来了他们的实验报告，内容为“为何能看见硬币了”实验的探究过程。在展示中，以实验视频开场，学生演示从杯子里缓慢倒水到硬币逐渐显现的全过程。同时，小组成员分工讲解了实验现象的光学原理、绘制光路图，清晰地解释光从空气进入水时折射角变小的过程以及光路可逆性的作用。此外，学生需展示详细的数据记录表与现象描述，并分享实验的改进方法，如调整观察角度获得更清晰的实验效果。又如，二组学生的作品是生活现象分析，他们选择了以“水中鱼像的位置为何偏高”为研究主题，展示手绘的光路图，分析光从水到空气传播时折射角大于入射角的成因，并以动画形式模拟真实的视觉效果，探讨类似现象在潜水、捕鱼中的实际应用，进一步提升了展示的实用价值。在实验展示过程中，现场气氛热烈，学生切实展示了扎实的知识，更形成了团队合作意识与创新能力。3.项目评价评价环节以自评、互评和教师评价相结合的方式展开，各小组回顾项目设计与完成过程，分析其亮点与不足。其中，一组学生在自评中提道：“实验现象虽然清晰，但数据记录有些粗略，下一步我们会提高数据的精确性。”同时，学生以匿名评分的方式对其他小组的作品进行评价，重点从科学性、创意性和展示效果三个维度打分。此外，教师从项目目标达成度、知识应用深度、团队合作等方面进行点评，对各组的优点进行表扬，对需改进的地方提出具体建议。如针对硬币实验报告来讲，教师表扬了其实验过程的完整性，并建议在光路图上补充