光學(xué)演示實驗的改進(jìn)與體會

1、光學(xué)演示實驗的改進(jìn)與體會仙降鎮(zhèn)中 張海輪摘 要：光學(xué)實驗在科學(xué)教材中對于增強學(xué)生對光知識的理解與掌握有著非常重要的意義，但無論是教師演示光的一些實驗還是學(xué)生活動探究光的實驗，受到學(xué)校條件和地點、天氣的影響非常明顯，而且效果并不一定能達(dá)到師生所期望的，而筆者通過實踐與思考對光的一些實驗進(jìn)行了改進(jìn)，并有了一些創(chuàng)新的想法，利用學(xué)校常用的幻燈機以及常用工具，演示了光的色散、小孔成像、凸透鏡成像規(guī)律以及照相機原理與眼睛成像特點及近視、遠(yuǎn)視的糾正，這對于加強學(xué)生對光的知識的理解和深化有非常重要的幫助作用。關(guān)鍵詞：光學(xué)實驗 演示 改進(jìn) 體會初中科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，加強實驗教學(xué)是提高科學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重

2、要環(huán)節(jié)。演示實驗不同于其它任何實驗，它是教師進(jìn)行表演和操作的實驗，給學(xué)生以生動、鮮明、直觀而又深刻的印象，并在此基礎(chǔ)上，經(jīng)分析、綜合、抽象、概括等思維加工過程，使學(xué)生獲得知識的一種最有效的直觀教學(xué)方法。因此在實驗過程中教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生實際情況和教師條件想辦法創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、研究、思維、探索的興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、記憶、綜合、實驗、操作等能力。一、問題的由來筆者在實施浙教版科學(xué)七年級下冊的教學(xué)實踐時，發(fā)現(xiàn)第一章對環(huán)境的察覺中，有很多有關(guān)光的知識的章節(jié)，牽涉到許多光學(xué)實驗，這些實驗總的來說在實際平時課堂中演示時或者讓學(xué)生探究時常常出現(xiàn)以下幾個問題：1、時間與天氣影響實驗的演示與

3、效果。如光的色散現(xiàn)象是一個非常具有吸引力的實驗，學(xué)生對于這種彩虹般的現(xiàn)象是帶有強烈的好奇心與探究欲的。但想要在上課時按課本中活動的要求，利用盛有水的臉盆里斜著放一面鏡子，來對著太陽光調(diào)節(jié)產(chǎn)生光的色散現(xiàn)象，想要這種效果展示給學(xué)生看是比較困難的，因為我們不可能將課堂搬到室外上，時間上與學(xué)校管理上都是不允許這樣的事情發(fā)生，如果用圖片和多媒體代替講解學(xué)生的興趣與可信度就大大降低；如果想通過窗戶射進(jìn)的陽光來演示，又要看老天爺?shù)哪樕耍瑳r且這進(jìn)光的色散現(xiàn)象投射在地上非常不明顯，大部分學(xué)生會看不清楚現(xiàn)象，有可能會造成課堂的混亂，曾經(jīng)用燈泡發(fā)出的光來替代陽光，但效果仍然不明顯，所以這節(jié)課的演示問題就一直困擾著

4、我，能不能找到一個替代陽光的光源，同時又能很好將其色散效果投射到屏幕上？2、學(xué)生的自覺性與能力會影響實驗的進(jìn)行在第四節(jié)光和顏色中有一個讓學(xué)生探究小孔成像的活動，在實際操作中我們的學(xué)生幾乎無法完成這項探究任務(wù)，這個實驗本來并不是科學(xué)課程中才有的，原來的自然科學(xué)教材中就已經(jīng)提到了，我覺得這個實驗具有很濃厚的科學(xué)歷史蘊含，如果能完成這個探究活動，有進(jìn)行科學(xué)史教育的作用，又能培養(yǎng)其探究能力與興趣，但在實際操作過程中，發(fā)現(xiàn)小孔現(xiàn)象用蠟燭在白天做出來的現(xiàn)象很難觀察到，讓學(xué)生去樹林里找圓形的光斑，我覺得好象不太理想，學(xué)生好象對做這種事沒有興趣，教師在現(xiàn)有的教學(xué)體制下又不敢這樣開放課堂，如果布置學(xué)生回家做農(nóng)村

5、學(xué)生往往自覺性不夠強，總是草草了事，所以我就思考，能不能在學(xué)生探究的基礎(chǔ)上對這個實驗進(jìn)行演示，當(dāng)然現(xiàn)象最好能很清晰，又不需要暗室，能在班級里直接進(jìn)行是最理想的。3、多媒體演示替代不了實驗演示第六節(jié)眼和視覺中一個活動研究凸透鏡成象規(guī)律實驗，但在實際學(xué)習(xí)中我們農(nóng)村學(xué)生對于這塊知識掌握非常困難，從學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋來看，原因可能是學(xué)生對于如何找到清晰的像不是很清楚，另外學(xué)生什么是物距和象距不太理解，學(xué)生對于焦距的測量不是很懂，由于用傳統(tǒng)的光具座進(jìn)行演示教學(xué)時效果不是非常明顯，所以，我跟大多數(shù)教師一樣，用多媒體（flash課件）替代實驗進(jìn)行演示與講解重點與難點，但從教學(xué)反饋來看，學(xué)生的理解與掌握并不是非常

6、理想，所以本人更加確信，多媒體只能起輔助作用，沒有真實的實驗演示很難吸引學(xué)生的眼球并引發(fā)學(xué)生的思考。本人認(rèn)為這個活動對于農(nóng)村學(xué)生來講應(yīng)該改為引導(dǎo)式探究，可由教師先進(jìn)行簡單必要的講解與演示現(xiàn)象后，最后由學(xué)生自己通過探究得出規(guī)律，再通過多媒體輔助歸納總結(jié)應(yīng)該是最理想的，所以如何提高凸透鏡成像規(guī)律的演示效果對于解決這塊內(nèi)容的重點與難點有重要的意義。 另外，在講解凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用時，照相機雖然學(xué)生大多見過了，但還是大部分學(xué)生好象對于這種原理不太理解，包括眼睛的構(gòu)造與成象特點，好象可能現(xiàn)在網(wǎng)上都有flash課件來幫助演示理解，但我個人認(rèn)為，如果能通過實物模擬演示照相機和眼睛的成象特點，對于加深學(xué)生的

7、理解與記憶非常有幫助，所以本人一直致力于改造這幾個演示實驗，追求更好的演示效果與趣味性。二、實踐與改進(jìn)筆者分析了以上幾個光學(xué)演示實驗，最大的難處是如何解決光源的問題，因為用蠟燭或者用白熾燈演示，由于光源向四周發(fā)散，造成光線并不集中，由此得到的現(xiàn)象的能見度就大大降低，白天的情況更加不清晰，而班級后面的同學(xué)就幾乎看不到了。針對這個問題，筆者在實踐中發(fā)現(xiàn)幻燈機在使用時光線的亮度很強而且又非常集中，所以就果用硬紙遮住幻燈機發(fā)光面，然后在中央挖空出一只蠟燭形狀，發(fā)現(xiàn)可以相當(dāng)于一只發(fā)出光度很強且非常集中的蠟燭光源（如圖1），另外就是要增強演示效果，以解決光具座上演示能見度太弱的缺點，我覺得用幻燈機上的凸透

8、鏡當(dāng)做演示透鏡可能效果會不錯的，因為幻燈機本身就有很強而又清晰的放大效果呀。下面就介紹一下光學(xué)實驗演示的改造與實踐。1、光的色散實驗演示改進(jìn)(1)、實驗儀器三棱鏡、幻燈機、帶有寬約5毫米，長約5厘米的狹縫的不透光的硬紙板，木塊。(2)、演示方法啟動幻燈機，將帶有狹縫的紙板放在投影儀上，只有一束白光從狹疑射，作適當(dāng)調(diào)節(jié)，以便演示。將棱鏡的底面朝下，并調(diào)整白光的入射角度。使光經(jīng)折射后投影到屏上，并出現(xiàn)了光的色散現(xiàn)象。(3)、演示效果學(xué)生注意觀察各色光的排列順序，光的顏色紅橙黃綠藍(lán)靛紫（如圖2）所示。(4)、問題思考： 如果將三棱鏡的底面朝上，會有什么現(xiàn)象？調(diào)節(jié)幻燈機上的平面鏡，將通過狹縫的白光反射

9、到較低的位置，問學(xué)生：若要使這束光折射到屏上，三棱鏡的底面應(yīng)該朝向哪里？學(xué)生會回答：底面朝上。又問：此時光譜的紅色。紫色的位置分別的哪里？學(xué)生經(jīng)過思考會回答：紫光在上，經(jīng)在下。于是將棱境的底面朝上并調(diào)整白光的入射角度。使光經(jīng)折射后投影到屏上，出現(xiàn)了光的色散現(xiàn)象，并證實了學(xué)生的回答是正確的。在投影演示中，同學(xué)們通過對光的色散的觀察、思考和再證實，加深了棱鏡在改變光的傳播方向的作用的理解，對光的色散有了進(jìn)一步的認(rèn)識，升華了本節(jié)課的教學(xué)目的。2、小孔成像演示的改進(jìn)(1)、實驗儀器帶小孔的光屏、幻燈機（改裝）、挖空一只蠟燭形狀的不透光的硬紙板，光具座。(2)、演示方法啟動幻燈機，將挖有蠟燭形狀的紙板貼

10、在幻燈機上，并立起來（如圖1）所示，對著帶小孔的光屏照射，光具座上的另一個玻璃光屏就出現(xiàn)了縮小倒立的像，如果在遠(yuǎn)處放一個大的屏幕，就會出現(xiàn)放大的倒立的像。(3)、演示效果：小孔所成的像可大可小，而且總是倒立的。（如圖4、圖5）(4)、問題思考：如果將小孔換成別的形狀（如三角形或不規(guī)則形狀），會有不同的現(xiàn)象嗎？媒體介紹小孔成像的歷史背景，進(jìn)行科學(xué)教育史教育。小孔成像的原理是什么？小孔的直徑到底多大才能成像，為何大的孔無法成像？ 3、凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用演示的改進(jìn)(1)、實驗儀器幻燈機用凸透鏡鏡頭、幻燈機（改裝）、挖空一只蠟燭形狀的不透光的硬紙板，手電筒，光具座；照相機模型（自制），眼睛模型（自制

11、改裝）。(2)、演示方法粗測透鏡的焦距。用手電筒對著凸透鏡照射，調(diào)節(jié)另一側(cè)的玻璃光屏，只至光屏上出現(xiàn)明亮的光斑，測出光斑與透鏡立桿的距離就為焦距f =_。研究凸透鏡成像規(guī)律：啟動幻燈機，將挖有蠟燭形狀的紙板貼在幻燈機上，并立起來（如圖1）所示，對著凸透鏡照射，通過調(diào)節(jié)使光具座上的玻璃光屏出現(xiàn)了縮小倒立的清晰的像，對著學(xué)生分析像距與物距的概念，并在黑板上畫出光路示意圖，做2-3組并記錄此時的數(shù)據(jù)；移動透鏡與光屏使之得到一個幾乎等大的像（可用直尺測量），記錄數(shù)據(jù)；將凸透鏡移到離光源較近的距離，在遠(yuǎn)處放一大的白屏幕（或用投影幕布），調(diào)動得到倒立放大的像，也做2-3組并記錄數(shù)據(jù)，利用黑板上記錄的數(shù)據(jù)與

12、學(xué)生一起分析概括規(guī)律，填寫好研究凸透鏡成像規(guī)律記錄表。凸透鏡成像規(guī)律應(yīng)用：I. 照相機原理：啟動幻燈機，將挖有蠟燭形狀的紙板貼在幻燈機上，并立起來（如圖8）所示，對著照相機模型（自制）照射，在照相機后面的光屏出現(xiàn)倒立縮小的像，拉動紙盒外套可調(diào)節(jié)光屏與鏡頭的距離，模擬照相機的拍攝。II. 眼睛結(jié)構(gòu)與特點：用flash課件演示眼睛結(jié)構(gòu)特點，然后啟動幻燈機，對著眼睛模型（自制改裝）照射，在模型后面光屏上出現(xiàn)倒立的像，（討論如果比較模糊如何使其得到清晰的像？），然后演示近視與遠(yuǎn)視的糾正。(3)、演示效果：測焦距（省略）。凸透鏡成像規(guī)律。（如圖6、圖7）凸透鏡成像規(guī)律應(yīng)用：（如圖8、如圖9）三、實驗心得

13、通過本次實驗改制實踐，筆者對實驗在科學(xué)教學(xué)體系的作用有了新的認(rèn)識，希望下面的一些感受能引起同行的共鳴。1、感受一：實驗回歸科學(xué)課堂在新的科學(xué)教學(xué)體系中，教師角色已經(jīng)從以往的那種“授業(yè)者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤把芯空?、探索者、合作者、服?wù)者”?？茖W(xué)實驗教學(xué)也該如此，應(yīng)拋棄以往的“口頭式”、“黑板式”、“應(yīng)試型”的實驗教學(xué)，改變以往“教師教的枯燥、學(xué)生學(xué)的乏味”的現(xiàn)象，真正體現(xiàn)出學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，正確引導(dǎo)學(xué)生能動手、思考，提出問題和質(zhì)疑，并能解決問題，真正發(fā)揮科學(xué)實驗教學(xué)的作用。2、感受二：重視演示實驗在實驗教學(xué)中的特殊作用演示實驗是教師進(jìn)行表演，并引導(dǎo)學(xué)生觀察和思維的教學(xué)雙方協(xié)調(diào)活動的實驗，它具有特殊的魅力

14、，容易激發(fā)學(xué)生的興趣，提高教學(xué)效果。另外，由于新科學(xué)課程體系中非常重視學(xué)生的探究活動，所以以往的那種實驗技能訓(xùn)練機會大大減少，教師就需要通過演示實驗的教學(xué)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)正確、規(guī)范化的操作技術(shù)和方法，并進(jìn)行實驗習(xí)慣的教育。所以在課堂實驗教學(xué)中，我們教師必須要做好這一步。3、感受三：加強實驗習(xí)慣與態(tài)度的培養(yǎng)以往在做光學(xué)實驗時，學(xué)生的成功率總不是很高，但本次教學(xué)實踐中筆者非常在做好演示的時候強調(diào)在實驗中要應(yīng)做好“觀察、操作、記錄、分析、整理”各個環(huán)節(jié)，特別注視學(xué)生在實驗中的參與態(tài)度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生小組在單位時間內(nèi)的實驗成功率有了很大的提高，這讓我更加堅信，實驗時的態(tài)度與習(xí)慣往往是導(dǎo)致成敗的關(guān)鍵。4、感受

15、四：教師須提高自身綜合素質(zhì)教師必須提高自身的素質(zhì)，才能更好地借助實驗教學(xué)實現(xiàn)“三維”目標(biāo)。（1）教師應(yīng)該具有新理念教師應(yīng)該不要拘泥于教材的束縛，敢于創(chuàng)設(shè)條件（如讓學(xué)生制作學(xué)具、教師制作教具等），將課堂的某些演示效果不好的實驗進(jìn)行改造，加強演示效果或者改成學(xué)生探究活動。（2）教師應(yīng)該具備廣泛的實驗專業(yè)知識蘇霍姆林斯基曾經(jīng)說過：“學(xué)生眼里的教師應(yīng)當(dāng)是一位聰明、博學(xué)、善于思考、熱愛知識的人。” ，“為了使學(xué)生獲得一點知識的亮光，教師應(yīng)吸進(jìn)整個光的海洋。” 所以作為教師必須具備一定的實驗專業(yè)知識，因為科學(xué)實驗本身是一種科學(xué)探索的過程，對于實驗的原理、實驗的設(shè)計等必須具有很強的專業(yè)知識和技能。這對于提高學(xué)生的