光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與體會(huì)

1、光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與體會(huì)仙降鎮(zhèn)中 張海輪摘 要：光學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教材中對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)光知識(shí)的理解與掌握有著非常重要的意義，但無(wú)論是教師演示光的一些實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生活動(dòng)探究光的實(shí)驗(yàn)，受到學(xué)校條件和地點(diǎn)、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(guò)實(shí)踐與思考對(duì)光的一些實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)原理與眼睛成像特點(diǎn)及近視、遠(yuǎn)視的糾正，這對(duì)于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)光的知識(shí)的理解和深化有非常重要的幫助作用。關(guān)鍵詞：光學(xué)實(shí)驗(yàn) 演示 改進(jìn) 體會(huì)初中科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)不同于其它任何實(shí)驗(yàn)，它是教師進(jìn)行表演和操作的實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生以生動(dòng)、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(guò)程，使學(xué)生獲得知識(shí)的一種最有效的直觀教學(xué)方法。因此在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生實(shí)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(shí)驗(yàn)、操作等能力。一、問(wèn)題的由來(lái)筆者在實(shí)施浙教版科學(xué)七年級(jí)下冊(cè)的教學(xué)實(shí)踐時(shí)，發(fā)現(xiàn)第一章對(duì)環(huán)境的察覺(jué)中，有很多有關(guān)光的知識(shí)的章節(jié)，牽涉到許多光學(xué)實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)總的來(lái)說(shuō)在實(shí)際平時(shí)課堂中演示時(shí)或者讓學(xué)生探究時(shí)常常出現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題：1、時(shí)間與天氣影響實(shí)驗(yàn)的演示與

3、效果。如光的色散現(xiàn)象是一個(gè)非常具有吸引力的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)于這種彩虹般的現(xiàn)象是帶有強(qiáng)烈的好奇心與探究欲的。但想要在上課時(shí)按課本中活動(dòng)的要求，利用盛有水的臉盆里斜著放一面鏡子，來(lái)對(duì)著太陽(yáng)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?yàn)槲覀儾豢赡軐⒄n堂搬到室外上，時(shí)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(guò)窗戶射進(jìn)的陽(yáng)光來(lái)演示，又要看老天爺?shù)哪樕?，況且這進(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(huì)看不清楚現(xiàn)象，有可能會(huì)造成課堂的混亂，曾經(jīng)用燈泡發(fā)出的光來(lái)替代陽(yáng)光，但效果仍然不明顯，所以這節(jié)課的演示問(wèn)題就一直困擾著

4、我，能不能找到一個(gè)替代陽(yáng)光的光源，同時(shí)又能很好將其色散效果投射到屏幕上？2、學(xué)生的自覺(jué)性與能力會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行在第四節(jié)光和顏色中有一個(gè)讓學(xué)生探究小孔成像的活動(dòng)，在實(shí)際操作中我們的學(xué)生幾乎無(wú)法完成這項(xiàng)探究任務(wù)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)本來(lái)并不是科學(xué)課程中才有的，原來(lái)的自然科學(xué)教材中就已經(jīng)提到了，我覺(jué)得這個(gè)實(shí)驗(yàn)具有很濃厚的科學(xué)歷史蘊(yùn)含，如果能完成這個(gè)探究活動(dòng)，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(shí)際操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)小孔現(xiàn)象用蠟燭在白天做出來(lái)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(jué)得好象不太理想，學(xué)生好象對(duì)做這種事沒(méi)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(jué)性不夠強(qiáng)，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(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(jí)里直接進(jìn)行是最理想的。3、多媒體演示替代不了實(shí)驗(yàn)演示第六節(jié)眼和視覺(jué)中一個(gè)活動(dòng)研究凸透鏡成象規(guī)律實(shí)驗(yàn)，但在實(shí)際學(xué)習(xí)中我們農(nóng)村學(xué)生對(duì)于這塊知識(shí)掌握非常困難，從學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋來(lái)看，原因可能是學(xué)生對(duì)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(duì)于焦距的測(cè)量不是很懂，由于用傳統(tǒng)的光具座進(jìn)行演示教學(xué)時(shí)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示與講解重點(diǎn)與難點(diǎn)，但從教學(xué)反饋來(lái)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(méi)有真實(shí)的實(shí)驗(yàn)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(gè)活動(dòng)對(duì)于農(nóng)村學(xué)生來(lái)講應(yīng)該改為引導(dǎo)式探究，可由教師先進(jìn)行簡(jiǎn)單必要的講解與演示現(xiàn)象后，最后由學(xué)生自己通過(guò)探究得出規(guī)律，再通過(guò)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(duì)于解決這塊內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn)有重要的意義。 另外，在講解凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用時(shí)，照相機(jī)雖然學(xué)生大多見過(guò)了，但還是大部分學(xué)生好象對(duì)于這種原理不太理解，包括眼睛的構(gòu)造與成象特點(diǎn)，好象可能現(xiàn)在網(wǎng)上都有flash課件來(lái)幫助演示理解，但我個(gè)人認(rèn)為，如果能通過(guò)實(shí)物模擬演示照相機(jī)和眼睛的成象特點(diǎn)，對(duì)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(gè)演示實(shí)驗(yàn)，追求更好的演示效果與趣味性。二、實(shí)踐與改進(jìn)筆者分析了以上幾個(gè)光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，最大的難處是如何解決光源的問(wèn)題，因?yàn)橛孟灎T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(jí)后面的同學(xué)就幾乎看不到了。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)幻燈機(jī)在使用時(shí)光線的亮度很強(qiáng)而且又非常集中，所以就果用硬紙遮住幻燈機(jī)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(qiáng)且非常集中的蠟燭光源（如圖1），另外就是要增強(qiáng)演示效果，以解決光具座上演示能見度太弱的缺點(diǎn)，我覺(jué)得用幻燈機(jī)上的凸透

8、鏡當(dāng)做演示透鏡可能效果會(huì)不錯(cuò)的，因?yàn)榛脽魴C(jī)本身就有很強(qiáng)而又清晰的放大效果呀。下面就介紹一下光學(xué)實(shí)驗(yàn)演示的改造與實(shí)踐。1、光的色散實(shí)驗(yàn)演示改進(jìn)(1)、實(shí)驗(yàn)儀器三棱鏡、幻燈機(jī)、帶有寬約5毫米，長(zhǎng)約5厘米的狹縫的不透光的硬紙板，木塊。(2)、演示方法啟動(dòng)幻燈機(jī)，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(wèn)題思考： 如果將三棱鏡的底面朝上，會(huì)有什么現(xiàn)象？調(diào)節(jié)幻燈機(jī)上的平面鏡，將通過(guò)狹縫的白光反射

9、到較低的位置，問(wèn)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(huì)回答：底面朝上。又問(wèn)：此時(shí)光譜的紅色。紫色的位置分別的哪里？學(xué)生經(jīng)過(guò)思考會(huì)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(shí)了學(xué)生的回答是正確的。在投影演示中，同學(xué)們通過(guò)對(duì)光的色散的觀察、思考和再證實(shí)，加深了棱鏡在改變光的傳播方向的作用的理解，對(duì)光的色散有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，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(shí)驗(yàn)儀器帶小孔的光屏、幻燈機(jī)（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(dòng)幻燈機(jī)，將挖有蠟燭形狀的紙板貼

10、在幻燈機(jī)上，并立起來(lái)（如圖1）所示，對(duì)著帶小孔的光屏照射，光具座上的另一個(gè)玻璃光屏就出現(xiàn)了縮小倒立的像，如果在遠(yuǎn)處放一個(gè)大的屏幕，就會(huì)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(wèn)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(huì)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(wú)法成像？ 3、凸透鏡成像規(guī)律及應(yīng)用演示的改進(jìn)(1)、實(shí)驗(yàn)儀器幻燈機(jī)用凸透鏡鏡頭、幻燈機(jī)（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(jī)模型（自制），眼睛模型（自制

11、改裝）。(2)、演示方法粗測(cè)透鏡的焦距。用手電筒對(duì)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(cè)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：?jiǎn)?dòng)幻燈機(jī)，將挖有蠟燭形狀的紙板貼在幻燈機(jī)上，并立起來(lái)（如圖1）所示，對(duì)著凸透鏡照射，通過(guò)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(duì)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(shí)的數(shù)據(jù)；移動(dòng)透鏡與光屏使之得到一個(gè)幾乎等大的像（可用直尺測(cè)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(dòng)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(jī)原理：?jiǎn)?dòng)幻燈機(jī)，將挖有蠟燭形狀的紙板貼在幻燈機(jī)上，并立起來(lái)（如圖8）所示，對(duì)著照相機(jī)模型（自制）照射，在照相機(jī)后面的光屏出現(xiàn)倒立縮小的像，拉動(dòng)紙盒外套可調(diào)節(jié)光屏與鏡頭的距離，模擬照相機(jī)的拍攝。II. 眼睛結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：用flash課件演示眼睛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后啟動(dòng)幻燈機(jī)，對(duì)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(cè)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(shí)驗(yàn)心得

13、通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)改制實(shí)踐，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)教學(xué)體系的作用有了新的認(rèn)識(shí)，希望下面的一些感受能引起同行的共鳴。1、感受一：實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)手、思考，提出問(wèn)題和質(zhì)疑，并能解決問(wèn)題，真正發(fā)揮科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用。2、感受二：重視演示實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的特殊作用演示實(shí)驗(yàn)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(dòng)的實(shí)驗(yàn)，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(dòng)，所以以往的那種實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練機(jī)會(huì)大大減少，教師就需要通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)習(xí)慣的教育。所以在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們教師必須要做好這一步。3、感受三：加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)習(xí)慣與態(tài)度的培養(yǎng)以往在做光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生的成功率總不是很高，但本次教學(xué)實(shí)踐中筆者非常在做好演示的時(shí)候強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)中要應(yīng)做好“觀察、操作、記錄、分析、整理”各個(gè)環(huán)節(jié)，特別注視學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的參與態(tài)度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生小組在單位時(shí)間內(nèi)的實(shí)驗(yàn)成功率有了很大的提高，這讓我更加堅(jiān)信，實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造，加強(qiáng)演示效果或者改成學(xué)生探究活動(dòng)。（2）教師應(yīng)該具備廣泛的實(shí)驗(yàn)專業(yè)知識(shí)蘇霍姆林斯基曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“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(shí)的人?！?，“為了使學(xué)生獲得一點(diǎn)知識(shí)的亮光，教師應(yīng)吸進(jìn)整個(gè)光的海洋。” 所以作為教師必須具備一定的實(shí)驗(yàn)專業(yè)知識(shí)，因?yàn)榭茖W(xué)實(shí)驗(yàn)本身是一種科學(xué)探索的過(guò)程，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)等必須具有很強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)和技能。這對(duì)于提高學(xué)生的