一、案例背景

在初中物理学习阶段，“光的直线传播”是学生接触光学世界的入门内容，既是构建物理观念的重要基石，也是渗透科学精神与人文素养的关键载体。随着《义务教育物理课程标准（2022 年版）》对核心素养培育的明确要求，物理教学不再局限于知识传授，更需立足学生全面发展，实现“以物载理、以理育人”的价值追求。当前初中物理教学中，部分学习模式存在重结论轻过程、重知识轻素养的问题，学生往往被动接受“光沿直线传播”的规律，却缺乏对现象的深度探究、对原理的主动建构，以及对知识背后人文价值与社会责任的感知。

我国古代有着丰富的光学研究成果，《墨经》中对小孔成像的精准记载、沈括在《梦溪笔谈》中对光影现象的细致描述，不仅是科学史上的宝贵财富，更是培养学生民族自豪感的优质素材。而日食、月食等天文现象，从古代被视为“凶兆”的迷信认知，到如今通过科学原理得以解释，本身就是破除迷信、树立科学观念的生动案例。同时，生活中影子的形成、激光准直等现象，为学生提供了将物理知识与现实生活联结的纽带，有助于培养学生观察生活、运用科学解决实际问题的能力。

基于此，本案例以最新教材中“光的直线传播”内容为核心，摒弃传统单向灌输模式，通过设计一系列探究性、实践性、人文性的学习活动，让学生在亲历光的传播规律探究过程中，不仅掌握物理知识，更能涵养科学思维、培育科学态度、增强文化自信、树立社会责任，实现“知识习得”与“素养培育”的有机统一，真正落实物理学科的育人目标。

二、核心目标

（一）物理观念培育目标

通过对光在不同介质中传播现象的观察与探究，准确理解“光在均匀介质中沿直线传播”的核心规律，能运用该规律解释影子、小孔成像、日食、月食等自然现象与生活实例，建立“光线”这一物理模型的初步认知，形成对光学现象的基本判断力，为后续光学知识的学习奠定基础。

（二）科学思维发展目标

在探究光的传播路径、分析实验现象、推导规律的过程中，初步掌握模型建构、科学推理、归纳总结等科学思维方法。能通过观察到的具体现象抽象出普遍规律，运用已学知识对未知现象进行合理猜想与验证，培养逻辑思维的严谨性与创新性，提升分析问题和解决问题的能力。

（三）科学探究实践目标

经历“提出问题—猜想假设—设计方案—实验操作—分析论证—得出结论”的完整科学探究过程，学会运用简单的实验器材（如激光笔、盛水烧杯、牛奶、硬纸片等）设计实验，能规范操作实验并准确记录现象，在合作探究中学会交流与分享，培养动手实践能力、合作意识与探究精神。

（四）科学态度与责任养成目标

通过掌握我国古代科学家在光学现象上的研究成果，体验中华优秀传统文化中的科学睿思，助长民族自豪感与文化自信水平，在消除针对日食、月食等现象的迷信认知过程里，树立看重科学、破除迷信的正确理念，认识物理学知识对人类生活、社会发展及历史研究的重要意义，塑造严谨质朴的科学态度、热爱科学的美好情感以及服务社会的责任意识与使命情怀。

三、实施过程

（一）情境启智：在趣味体验中激发探究热情

把生活中平常的光影现象当作切入点，创设饱含趣味的学习情境，让学生于轻松愉悦的氛围里开启探究的征途，播放春晚那经典手影表演片段，然后邀请学生依靠手电筒和双手开展现场手影创作，随着兔子、老鹰、小狗等形象逼真的手影呈现在墙面上，学生们马上就沉浸进趣味体验中。在愉快的氛围里面，自然而然地引导学生思考：“手影为什么会跟着手形的变化而改变呢？”“影子的形成到底与光的传播有啥关联？”紧接着，呈现出清晨林间笔直的光束、夜晚城市中色彩各异的光柱等图片，引导学生观察，让他们发现这些现象的共同特点——光都是沿直线传播的，借助这一连串贴近生活的情境设置，不仅撩动了学生的好奇心与探索欲念，更让学生领悟到物理知识出自生活，造就了观察生活、发掘问题的良好习惯，为后续的探究学习奠定了情感支撑与问题指引方向。

（二）探究明理：在实践操作中建构科学规律

秉持“做中学、学中悟”的理念，引导学生经历完整的科学探究过程，在亲自动手实践中建构“光沿直线传播”的科学规律。首先，提出核心探究问题：“光的传播路径是怎样的？”鼓励学生结合已有经验进行大胆猜想。随后，为学生提供丰富的实验器材，分组开展探究活动：在空气中喷入烟雾，用激光笔照射，观察光的传播路径；在盛水的烧杯中滴入几滴牛奶，再用激光笔照射，观察光在水中的传播情况；将激光笔照射到玻璃砖上，观察光在固体中的传播现象。在实验过程中，学生们发现光在空气、水、玻璃等均匀介质中传播路径均为直线，而当向水中缓慢倒入浓盐水，使水变得不均匀时，光的传播路径发生了弯曲。通过对比实验现象，学生们自主归纳得出结论：光在均匀介质中沿直线传播。在实验探究的基础上，引入“光线”这一物理模型，说明光线是为了方便研究光的传播而引入的理想化模型，并非实际存在的物质，帮助学生初步理解模型建构的科学方法。整个探究过程中，学生们主动参与、积极思考，在动手操作中验证猜想，在分析现象中提炼规律，不仅掌握了知识，更体会到科学探究的严谨性与趣味性，培养了实事求是的科学态度与动手实践能力。

（三）知行合一：在现象解读中深化规律应用

将物理规律与自然现象、生活实际、历史研究相结合，引导学生运用“光沿直线传播”规律解释现象、解决问题，实现“从物理走向生活，从生活走向社会”的育人导向。首先，组织学生结合实验结论分析影子的成因：光沿直线传播时，遇到不透明物体，物体后方无法被光照到的区域就形成了影子。随后，拓展到自然界中的大型光影现象——日食和月食，通过播放动画课件展示日食和月食的形成过程，引导学生运用所学规律进行解释：月球运行到地球与太阳之间时，太阳光被月球挡住，在地球形成阴影区，处于阴影区的人就会看到日食；地球运行到太阳与月球之间时，太阳光被地球挡住，月球进入地球的阴影区，就会发生月食。在解释过程中，穿插古代人们将日食、月食视为“凶兆”的迷信说法，与现代科学解释形成对比，让学生深刻认识到科学知识的力量，破除迷信思想，树立尊重科学的观念。接着，介绍我国古代典籍《墨经》中对小孔成像的记载：“景到，在午有端，与景长，说在端。”结合简易针孔照相机的制作实验，让学生观察蜡烛通过小孔在半透明塑料薄膜上形成的倒立实像，并用光的直线传播规律解释这一现象，感受我国古代科学家的智慧与探索精神，增强民族自豪感。此外，引导学生列举生活中光的直线传播应用实例，如激光准直、排队看齐、射击瞄准等，让学生体会物理知识在生活中的广泛应用，培养运用科学知识解决实际问题的能力。最后，介绍“夏商周断代工程”中，科学家利用日食、月食等天象记载结合天体运行规律推算历史年代的案例，让学生认识到物理学知识对历史研究、社会发展的重要贡献，增强学习物理的使命感与责任感。

（四）拓展延伸：凭借实践创新提升综合素养

课堂学习告一段落后，安排多样的课外实践活动，把探究热情从课堂拓展到课外，让学生在实践创新之际进一步深化对知识的把握，增进综合水平，第一个实践活动是“三孔观烛”：让学生用夹子把开有小孔的三个硬纸板固定，摆到已点燃的蜡烛前方，试着改变硬纸板的现有位置，使眼睛、三个小孔与烛焰在同一条直线上排列，以此实现看到烛焰。利用这一实践体验，学生既巩固了“光沿直线传播”的规律，更锻炼了动手实操技能与问题处理能力，在反复调试的过程中领悟坚持与探索的意义，第二项实践操作是制作简易针孔照相机：采用空易拉罐、半透明塑料薄膜、针等，在易拉罐底部中央处戳个小孔，把顶部剪掉后蒙上塑料薄膜，做出简易针孔照相机。让学生拿自制的针孔照相机去观察窗外的景象，写下像的特性，然后探究像的大小同物距、像距之间的比例关系，在制作与探究的进程里，学生们充分发挥出自身的想象力与创造力，面对问题主动开动脑筋、查找资料或与同学探讨，不仅提升了动手实操能力与创新思维，更体验到科学探究中的乐趣与成就感。第三个实践所涉及的任务是“影子追踪实验”：要求学生在水平板上垂直固定一支铅笔，在 11：00 起至 14： 每隔 15 分钟于铅笔影子的最顶部做个记号，然后测量铅笔影长，对实验数据进行分析，找出影长最短的那个时刻，再跟结合地理如何利用这些数据找出本地的正北方向，此跨学科实践活动，不仅深化了对光沿直线传播这一规律的认识，进一步促进了物理学科跟地理学科的融合，增强了学生跨学科思维及综合应用知识的能力，同时让学生在户外实践期间感受科学跟自然的联系，增进对自然的探索期盼。

（五）文化浸润：依托历史传承厚植家国情怀

深度挖掘教材里的人文素材，把中华优秀传统文化跟物理教学深度融合，使学生在学习科学知识期间，领略文化风采，厚养家国之爱。因此专门规划“古代光学智慧”专题学习阶段，详细说明《墨经》中对小孔成像的记载及解释：采用逐句解读的方法分析“光之人，煦若射，下者之人也高，高者之人也下。”，使学生认识到我国古代科学家早在两千多年前就已经经由观察与思考，准确说明了光的直线传播特性与小孔成像的缘由，其智慧与探索精神实在是令人钦佩有加。提及北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》里对飞鸢经窗户缝隙形成倒影的记载，还有宋元时期赵友钦借助实验探究小孔成像大小、明暗跟物距、孔大小关系的史实，使学生明白我国古代科学家不只是在观察上有能力，更强调进行实验验证，养成了严谨的科学探究习惯。把这些古代科学成果和西方类似实验进行一番对比，让学生察觉到我国古代光学领域研究比西方早，而且成果丰硕，清晰展现了中华优秀传统文化的先进性及科学性，在学习期间，带领学生领悟古代科学家求真务实、勇于探索的精神品格，带动学生对中华优秀传统文化形成认同与骄傲，树立坚守“科技自立自强”的信念，造就为中华民族伟大复兴刻苦学习的使命感。

（六）价值引领：在分辨是非阶段树立科学观念

针对部分学生也许存在的迷信念头，结合日食、月食等现象开展相关教学，开展科学与迷信的甄辨活动，指引学生树立正确的世界观跟价值观，分享古代针对日食、月食的迷信传说，好似“天狗吞掉太阳”“天狗吞掉月亮”，还有古代统治者把这些现象当作“上天警示”去举办祭祀活动的历史故事，让学生认识迷信思想产生的历史渊源。组织学生开展研讨：“古代人怎么就会对日食、月食产生迷信认知了呢？”“现在我们怎么就能准确预测日食、月食的发生时间了呢？”经过讨论，学生们认识到古代的科技发展滞后，人们对自然现象无法作出解释，由此产生迷信念头；随着科学飞速发展，人们掌握了光线呈直线传播的规律及天体运行的规律，可以精确说明并预估这些现象，这真切地展现出科学的威力。引导学生进一步思考：生活当中还有啥类似“算命”“风水先生”的迷信说法？我们该怎么对待这类说法？学生们认清了“尊重科学、反对迷信”的基本态度，学会凭科学眼光去看世界，采用科学的方式分析问题、化解问题，引领学生塑造批判性思维，引导他们不盲目顺从、不盲目笃信，敢于去质疑那些不合理的说法，树立真抓实干、求真务实的科学精神。

四、教学成效

通过系列育人实践活动，学生在知识掌握、素养提升与价值塑造上均取得显著成效，真正实现了“以物载理、以理育人”的目标。

在知识与能力层面，学生牢固建立了“光在均匀介质中沿直线传播”的核心物理观念，清晰理解“光线”物理模型的内涵，能熟练运用该规律解释影子、小孔成像、日食、月食等自然现象，解决生活中的实际问题。课后检测显示，相关知识点掌握率达 95% 以上，学生能灵活完成实践类题目，准确列举激光准直、排队看齐等应用实例，实现了从“学会”到“会用”的转变。同时，在完整的科学探究过程中，学生初步掌握了模型建构、科学推理等思维方法，逻辑思维的严谨性与创新性得到锻炼，动手实践、合作交流与数据分析能力显著提升，能独立设计简单实验、分析现象并得出结论。

在素养与价值范畴，学生科学态度与文化自信深度融合在一起，通过认识《墨经》等古代光学的相关成就，民族自豪感与文化自信极大增强，学习物理的积极性及主动参与度明显提高，在破除与日食、月食相关迷信认知的进程里，学生树立起尊重科学、反对封建迷信的坚定理念，造就了严谨踏实、勇于探究的科学态度，学习方式实现本质性转变，由被动接纳改成主动参与、自主探索，学生积极投入课外实践、扩大知识面的意识逐步增强，自主学习能力不断上扬。

物理学科的育人价值充分凸显，学生在掌握知识、增进能力的同时，牢靠树立起正确的世界观与价值观，增强了对服务社会的责任感与担当感，这些素养与品质给他们终身发展筑牢了坚实的根基，顺利达成了“探光循径明规律，悟理崇德辨是非”的育人目标。