初中光學(xué)實驗的整合與改進

張夫堅

【摘要】隨著新課程改革的推行，教育部門更應(yīng)該注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在教學(xué)過程中，物理光學(xué)實驗是提高學(xué)生動手能力、實踐能力，在參與光學(xué)實驗的過程中，還能進一步培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹科學(xué)的實驗態(tài)度，從而培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)。而光學(xué)實驗是初中物理實驗的重要組成部分，改進激光器整合初中光學(xué)實驗?zāi)軌蛴行嵘囼炐Ч?。本文首先分析了初中光學(xué)實驗教學(xué)的作用及存在的問題，然后對激光器進行介紹，最后結(jié)合具體案例，探究改進激光器整合初中光學(xué)實驗的具體策略以供參考。

【關(guān)鍵詞】激光器；初中光學(xué)實驗；核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G633.7 【文獻標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）31-0262-02

一、初中物理實驗教學(xué)的作用及存在的問題

1.初中物理實驗教學(xué)的作用

物理是一門實踐性非常強的學(xué)科，因此，實驗教學(xué)是初中物理教學(xué)的重要組成部分，也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與主動性的重要環(huán)節(jié)[1]。以下，對初中實驗教學(xué)的作用進行具體分析：首先，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。初中物理是一門抽象性、嚴(yán)謹性比較高的學(xué)科，對于剛接觸物理的初中生而言，難度相對比較大。為了培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，讓學(xué)生更加了解公式和概念，在初中物理實驗教學(xué)尤為關(guān)鍵[2]。同時，物理實驗趣味性比較高，學(xué)生在參與實驗的過程中，學(xué)習(xí)興趣也會進一步被激發(fā)。其次，有利于提高學(xué)生的動手能力。初中物理實驗教學(xué)往往需要學(xué)生親自動手驗證，在這個過程中，不但能夠讓學(xué)生的物理知識更加鞏固，還能充分提高學(xué)生的動手能力和時間能力，促進學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。第三，有對于培養(yǎng)學(xué)生的合作意識[3]。很多物理實驗需要通過多人合作才能得出科學(xué)合理的實驗結(jié)果。因此，在參與物理實驗的過程中，學(xué)生之間通過相互配合與協(xié)調(diào)能夠充分提升自己的合作能力。

2.初中物理實驗教學(xué)中存在的問題

目前，初中物理實驗教學(xué)中依然存在一定的問題，影響實驗教學(xué)質(zhì)量[4]。首先，學(xué)生對物理實驗的重視程度不高。很多學(xué)生對物理實驗的重要性缺乏一定的認識，在進行試驗教學(xué)時，往往喜歡敷衍了事，參與度嚴(yán)重不足。在這種情況下，初中物理教學(xué)難以達到預(yù)期的教學(xué)效果，甚至學(xué)生還會養(yǎng)成不愿思考的壞習(xí)慣。其次，實驗教學(xué)模式單一。受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，目前，很多初中物理實驗教學(xué)模式相對比較單一，教師習(xí)慣照搬實驗教材的步驟與講解，甚至部分教師將實驗課變相地變?yōu)槔碚撜n，導(dǎo)致課堂教學(xué)氛圍沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，影響學(xué)習(xí)效率與教學(xué)質(zhì)量。第三，實驗教學(xué)資源匱乏。物理實驗往往需要運用到一些比較精確的實驗器具與場地，但是，目前很多初中學(xué)習(xí)的實驗硬件設(shè)施都難以滿足教學(xué)要求[5]。甚至部分學(xué)校由于經(jīng)費的缺乏，不但場地與器具不足，甚至原有的儀器也存在嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響實驗教學(xué)質(zhì)量。

二、激光器的綜合介紹

激光器是初中物理實驗中十分重要儀器，也是很多光學(xué)實驗必不可缺的儀器。激光器主要由電源、控制開關(guān)、二極管、細玻璃棒組成[6]。其主要運用原理是通過二極管發(fā)光，然后原本的激光點通過細玻璃棒變成線狀光線，從而更好的進行光學(xué)實驗。改進激光器能夠使其更好的適用于初中光學(xué)實驗。其主要優(yōu)點包括：其一，通過激光器改造的線狀光線能量更強，不容易受到物體表面的影響而改變傳播途徑。所以在實驗過程中，光在平面上的傳播路徑比較清晰，能夠保證實驗效果。其二，激光器最多能夠發(fā)出五條平行光線，在進行光學(xué)實驗的時候，可以自由選擇，從而滿足各種實驗需求。其三，激光器背面有磁鐵，能夠吸附在黑板上，操作更為方便。其四，激光器能夠與其他的光學(xué)元件配合，有效節(jié)約教學(xué)資源。在初中光學(xué)實驗中，激光器的運用十分廣泛，其中包括：全反射現(xiàn)象演示、凹面鏡凸面鏡成像、光的反射、光的折射、光的直線傳播等多個光學(xué)實驗當(dāng)中，因此，改進激光器整合初中光學(xué)實驗意義重大[7]。

三、探究改進激光器整合初中光學(xué)實驗的策略

1.光的直線傳播現(xiàn)象演示實驗

光的直線傳播是初中光學(xué)實驗中主要實驗之一，在進行實驗的過程中，為了清晰地呈現(xiàn)出光線在空氣中的直線傳播路徑，讓學(xué)生更好的觀察。教師可以將改進后的激光器放在平面上或者吸附在黑板上，使激光器發(fā)出的光線沿直線傳播，然后再讓激光射入其他透明均勻的介質(zhì)中，最后借助擋板將光線的傳播路徑呈現(xiàn)出來，從而證明光線在其他均勻介質(zhì)中的傳播路線也是直線。

2.光的反射現(xiàn)象演示實驗

在光的反射現(xiàn)象演示實驗當(dāng)中，主要包括“三線共面”、“兩角對等”、“光路可逆性”、“鏡面反射|”、“漫反射”等現(xiàn)象的現(xiàn)象的演示和證明，讓學(xué)生充分了解到光線反射的基本原理與特性。首先，三線共面演示。在光的反射三線共面當(dāng)中，所謂三線就是指入射光線、反射光線和法線。想要證明三線共面，可以證明入射光線與反射光線共面。教師利用改進后的激光器發(fā)射出平行光線，通過反射面得出反射光線，然后將兩條光線呈現(xiàn)在演示器上，得到清晰完整的入射光線和反射光線后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將其中一側(cè)的擋板往后折疊，很快，學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)折疊后的擋板上已經(jīng)看不到光線，而另一側(cè)擋板能夠呈現(xiàn)出其中一條完整的光線和另一條部分光線，由此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生得出入射光線與反射光線共面。法線是由入射光線與反射光引入的一個概念，如果入射光線與反射光線共面，則法線也會與入射光線、反射光線共面，從而推出三線共面，完成實驗。其次，兩角相等實驗演示。在這個實驗當(dāng)中，可以充分利用量角器來完成。教師引導(dǎo)學(xué)生在黑板上畫出入射光線、反射光線和法線之后，可以要求學(xué)生利用量角器測量三線夾角，通過測量，學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)入射光線與法線、反射光線與法線之間的夾角相等，從而得出結(jié)論。第三，光路可逆性演示。在這個實驗演示中，教師可以通過兩種辦法進行演示。一種是選取兩個改進后的激光器，先讓其中一個發(fā)出一道光線，得出其反射光線，并且在白紙板上畫出。然后同時拿出兩個改進后的激光器，一個放在入射光線的位置，另一個放在反射光線的位置，兩個激光器同時啟動，這時候?qū)W生就能發(fā)現(xiàn)兩個激光器發(fā)出的入射光線與反射光線重疊，由此得出光路可逆。另一種是利用一個激光器畫出光路圖后，再將激光器放在反射光線的位置，重新發(fā)出光線，這時候，學(xué)生就能發(fā)現(xiàn)激光器的發(fā)射光線與原來的入射光線重疊，由此得出光線可逆。第四，鏡面反射與漫反射區(qū)別的演示實驗。教師可以利用改進后的激光器讓光路更加清晰的顯現(xiàn)出來，然后同時為學(xué)生演示鏡面反射與漫反射，學(xué)生通過對比，能夠有效區(qū)分兩種反射的不同。