自制探究平面鏡成像特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)箱

王小容++王鋒

1引言

自制教具是培養(yǎng)學(xué)生將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的第一步，在物理學(xué)中具有很重要的作用，是激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣的有效手段。物理教學(xué)從8年級(jí)開(kāi)始，學(xué)生接觸了光的反射實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有了初步的感性認(rèn)識(shí)。接下來(lái)學(xué)生面臨的第一個(gè)比較完整的科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)是《探究平面鏡成像的特點(diǎn)》。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)探究的開(kāi)始，也是培養(yǎng)學(xué)生探究能力的第一堂課，要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，初步了解科學(xué)探究的過(guò)程與方法。但是，此時(shí)的學(xué)生正處于由形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)變的過(guò)渡時(shí)期，需要借助看得見(jiàn)的現(xiàn)象去理解抽象的物理知識(shí)。學(xué)生對(duì)于平面鏡成像的特點(diǎn)只是有了初步的了解，所以需要花費(fèi)更多的時(shí)間去引導(dǎo)學(xué)生思考平面成像的特點(diǎn)，需要在思考的過(guò)程中知道科學(xué)探究的方法。在這樣的情況下，課堂效率要提高，就需要對(duì)課本中使用的教學(xué)器材進(jìn)行改進(jìn)。以下是筆者對(duì)平面鏡實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)過(guò)程。2在教學(xué)與實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)在課本中，探究平面鏡成像的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中所用的教具是蠟燭。根據(jù)筆者多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，用蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有很多不便之處。在實(shí)驗(yàn)中，首先在桌面上鋪上白紙，然后將蠟燭擺在白紙上，接下來(lái)點(diǎn)燃一只蠟燭，用另外一只蠟燭去確定像的位置。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如：

（1）蠟燭在燃燒過(guò)程中燭焰容易擺動(dòng)，造成物像不容易重合，給學(xué)生的觀察帶來(lái)不便，浪費(fèi)了時(shí)間；

（2）蠟燭燃燒的火焰是明火，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)容易燒到手或者頭發(fā)，甚至引發(fā)火災(zāi)事故，存在一定的安全隱患；

（3）蠟燭燃燒會(huì)產(chǎn)生煙霧，當(dāng)全班學(xué)生同時(shí)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，教室內(nèi)的空氣污染嚴(yán)重，容易影響師生的健康；

（4）做實(shí)驗(yàn)時(shí)蠟燭的擺放不穩(wěn)定，容易傾倒，給實(shí)驗(yàn)操作帶來(lái)不便；

（5）蠟燭在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中燃燒后變短，導(dǎo)致2只蠟燭不能保持相同的大小，不利于比較物像間的大小關(guān)系；

（6）蠟燭的直徑相對(duì)較大，給確定物像的位置帶來(lái)麻煩；

（7）學(xué)生在確定物像的位置用筆去描繪蠟燭的位置時(shí)，容易移動(dòng)蠟燭，而且描出來(lái)的是一個(gè)圓圈，這樣用直尺在測(cè)量物距與像距時(shí)存在較大的誤差；

（8）蠟燭長(zhǎng)時(shí)間存放，容易變形，不利于循環(huán)使用。這些問(wèn)題長(zhǎng)期存在于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)。

3設(shè)計(jì)方案，自制教具

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的選材、設(shè)計(jì)、制作，并不斷的修改、調(diào)整設(shè)計(jì)方案，最終確定了實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)方案。其中，設(shè)計(jì)制作時(shí)間最長(zhǎng)的是自制的電子蠟燭。

最初的設(shè)想是用LED燈代替燭焰做光源，后來(lái)發(fā)現(xiàn)光源太散，就在LED燈的外面套上一個(gè)透明燈罩，結(jié)果燈光太暗，又繼續(xù)更換，最后選定用類似于蠟燭光源的圓形燈泡做光源，克服了燭焰的缺陷。

在燭身的設(shè)計(jì)上，使用廢棄的線管和針筒組合而成，既節(jié)省材料又環(huán)保，還解決了蠟燭變形的問(wèn)題。

在底座設(shè)計(jì)上，通過(guò)在底座中加入磁體，并在桌面鋪上磁性底板，增強(qiáng)了裝置的穩(wěn)定性，使電子蠟燭在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不易傾倒，同時(shí)也保證了燈泡的安全。將底座設(shè)計(jì)成指針式底座，并將白紙?jiān)O(shè)計(jì)成帶有刻度的坐標(biāo)紙。在實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)指針式底座在標(biāo)有刻度的坐標(biāo)紙上定位，解決了學(xué)生描點(diǎn)困難和測(cè)量誤差大的問(wèn)題。

最后為了使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯，對(duì)玻璃板也做了特殊的處理，通過(guò)在玻璃板表面貼上高清的汽車(chē)貼膜，使成像更加清晰。

設(shè)計(jì)初步完成，但是在器材改進(jìn)后，使用時(shí)發(fā)現(xiàn)電子蠟燭燈泡以下部分不發(fā)光，導(dǎo)致成像不清晰，于是在針筒中放入發(fā)光物體，并且在其表面貼上反光紙解決了這個(gè)問(wèn)題。

4在應(yīng)用中讓設(shè)計(jì)升級(jí)

整個(gè)教具的設(shè)計(jì)解決了在實(shí)際教學(xué)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，而且低成本，便于推廣使用。為了讓改進(jìn)的器材方便攜帶，經(jīng)過(guò)努力研究，最后將整套的裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)成探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)箱。實(shí)驗(yàn)箱的內(nèi)部利用玻璃夾板支架使玻璃板在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持與桌面垂直，為了讓學(xué)生觀察到玻璃板傾斜的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了幾個(gè)支點(diǎn)讓玻璃支架可以旋轉(zhuǎn)。在實(shí)驗(yàn)箱底部采用磁性金屬板放在設(shè)計(jì)的坐標(biāo)紙下面，既美觀又可以讓自制蠟燭穩(wěn)定的放在平面上。設(shè)計(jì)好的坐標(biāo)紙有助于蠟燭定位，便于學(xué)生準(zhǔn)確的讀取數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)箱中的邊緣設(shè)計(jì)了一個(gè)電池盒解決了電源問(wèn)題，達(dá)到了隨時(shí)根據(jù)需要更換電源的目的。實(shí)驗(yàn)箱的每個(gè)面都是用合頁(yè)連接的，當(dāng)實(shí)驗(yàn)箱打開(kāi)時(shí)成為實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，合上時(shí)所有的實(shí)驗(yàn)器材合理地分布在實(shí)驗(yàn)箱的每一個(gè)位置，方便攜帶和推廣。在改進(jìn)的過(guò)程中，學(xué)生積極參與，出謀劃策，與教師一起體驗(yàn)自制教具的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)后，便于學(xué)生操作和觀察，節(jié)約了更多的課堂時(shí)間供學(xué)生思考、討論和交流。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用新器材完善實(shí)驗(yàn)操作及效果，并且讓學(xué)生感知?jiǎng)?chuàng)新的思路和過(guò)程，才是最終的目標(biāo)。教師只是起到拋磚引玉的作用，課堂真正的主人是學(xué)生，如何體現(xiàn)學(xué)生的主體地位是教師需要攻克的一個(gè)難題。在教學(xué)中，針對(duì)此節(jié)課知識(shí)的特點(diǎn)，筆者步步為營(yíng)，引導(dǎo)學(xué)生突破難點(diǎn)，思考器材的改進(jìn)方法。5通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)通過(guò)展示用過(guò)的2只蠟燭，讓學(xué)生觀察此時(shí)的2只蠟燭已經(jīng)長(zhǎng)短不一，學(xué)生分析出用蠟燭做實(shí)驗(yàn)不利于比較物像間的大小關(guān)系，學(xué)生自然就會(huì)思考使用其他物體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)討論蠟燭容易傾倒、不好定位和測(cè)量誤差較大等問(wèn)題，形成共識(shí)，最后改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。在這樣的討論過(guò)程中，學(xué)生參與其中，成為學(xué)習(xí)的主人，教師只是起到引導(dǎo)和監(jiān)督的作用。最后在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，讓學(xué)生用原來(lái)的器材和新的器材進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，親身體會(huì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的益處，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)他們創(chuàng)新的欲望。

教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手機(jī)投影將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程在大屏幕上進(jìn)行直播，可以起到督促的作用，也讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更有緊迫感和新鮮感，以此刺激學(xué)生多思考。同時(shí)還能及時(shí)拍攝下學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的規(guī)范操作和不足之處，為后面的交流、評(píng)估提供素材。這樣整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程完成后留有素材提供學(xué)生參考，學(xué)生在以后的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就會(huì)更加認(rèn)真，更加集中注意力，并且更加有責(zé)任心。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有壓力，有成就感，只有這樣的學(xué)習(xí)氛圍才能使學(xué)生的學(xué)習(xí)毅力更加堅(jiān)定，學(xué)習(xí)效率更加高效。

6結(jié)語(yǔ)

好的開(kāi)始是成功的一半，探究平面鏡成像的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)真正的開(kāi)端。在教學(xué)時(shí)必須精心設(shè)計(jì)這堂課，就算多花半個(gè)課時(shí)也要讓學(xué)生體會(huì)到物理實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，初步了解到探究的過(guò)程與方法，培養(yǎng)學(xué)生交流協(xié)作的能力，激發(fā)他們做實(shí)驗(yàn)的興趣和創(chuàng)新的欲望。

實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)物理樂(lè)趣的主要途徑，在物理實(shí)驗(yàn)比較成熟的基礎(chǔ)上，需要在實(shí)踐中不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后結(jié)合實(shí)際對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，這個(gè)過(guò)程在初中階段主要靠教師完成，因?yàn)槌踔械膶W(xué)生從時(shí)間分配和能力上都比較欠缺，主要培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)創(chuàng)新欲望。在培養(yǎng)初中學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)時(shí)，可以通過(guò)讓他們參與教師的創(chuàng)新過(guò)程來(lái)落實(shí)，然后隨著他們知識(shí)的增長(zhǎng)和能力的提高，慢慢的嘗試動(dòng)手做小制作甚至是小發(fā)明，開(kāi)辟出自己的一片天地。隨著時(shí)間的推移，課堂教學(xué)效率越來(lái)越高，校園學(xué)習(xí)氛圍越來(lái)越濃厚，國(guó)家的全民素質(zhì)越來(lái)越高，全世界的科技水平也會(huì)不斷提高。教育是一個(gè)民族最根本的事業(yè)，一線教師更是決定教育教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。教師的水平直接決定了學(xué)生能力培養(yǎng)的高度。作為物理教師更應(yīng)該重視自身各項(xiàng)能力的提高，通過(guò)自制完教具給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)更多的樂(lè)趣的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。endprint