演示性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中“物理光學(xué)”課程中的應(yīng)用

摘要：“物理光學(xué)”課程具有較強(qiáng)的理論性，老師在教學(xué)中需要以內(nèi)適宜的實(shí)驗(yàn)。本文從實(shí)際出發(fā)探究初中“物理光學(xué)”課程的教學(xué)現(xiàn)狀，分析“物理光學(xué)”課程對(duì)學(xué)生發(fā)展的重要意義。從對(duì)原有教材內(nèi)容的優(yōu)化和增加創(chuàng)新的設(shè)計(jì)性試驗(yàn)這兩個(gè)方面總結(jié)在初中“物理光學(xué)”課程教學(xué)中應(yīng)用演示性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的模式。

關(guān)鍵詞：物理光學(xué);演示性實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

引言：2019年11月我國(guó)教育部印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》，在學(xué)習(xí)中應(yīng)該提高學(xué)生們的觀察能力和動(dòng)手能力，樹立創(chuàng)造性思維，優(yōu)化團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。教育部對(duì)實(shí)驗(yàn)性教學(xué)有了更明確的要求，并且決定在2023年把實(shí)驗(yàn)操作的內(nèi)容匯入到初中的學(xué)業(yè)考試中。老師應(yīng)在“物理光學(xué)”課程中加入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

一、初中“物理光學(xué)”課程的教學(xué)現(xiàn)狀

“物理光學(xué)”匯集物理和光電信息的相關(guān)知識(shí)，在初中物理課程中占據(jù)重要地位。這個(gè)概念的理論性較強(qiáng)，事物之間的規(guī)律較為抽象，難以用生動(dòng)的語(yǔ)言進(jìn)行描述，增加學(xué)生們學(xué)習(xí)的難度。所以，授課老師應(yīng)該不斷轉(zhuǎn)化教學(xué)的模式，拉近學(xué)生之間的距離，增加物理課程的吸引力，提高學(xué)生們的參與感?，F(xiàn)階段，物理課程的主要采用知識(shí)傳授的模式，學(xué)生們只是掌握基礎(chǔ)的理論知識(shí)，缺乏實(shí)際的動(dòng)手能力和探索意識(shí)，這樣不利于學(xué)生們的全面發(fā)展。在進(jìn)行“物理光學(xué)”教學(xué)時(shí)，應(yīng)該合理地融入演示性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，把理論知識(shí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)構(gòu)建直觀聯(lián)系，這樣能夠?qū)σ褜W(xué)的知識(shí)進(jìn)行有效補(bǔ)充和說明。

二、在初中“物理光學(xué)”課程教學(xué)中應(yīng)用演示性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的模式

（一）對(duì)原有教材內(nèi)容的優(yōu)化

1.小孔成像

光的傳播在日常的生活中較為常見，但是學(xué)生們不能準(zhǔn)確地把握其中的知識(shí)點(diǎn)，無法把實(shí)際和物理知識(shí)構(gòu)建聯(lián)系。在物理教學(xué)中老師可以通過“小孔成像”實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生們掌握其中的知識(shí)，降低學(xué)習(xí)的難度。利用LED光源，在罐頭瓶的底部開一個(gè)小洞，之后把塑料薄膜覆蓋在罐頭的另外一頭，之后在上面覆蓋一個(gè)遮光的設(shè)備。這樣就可以正式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果覆蓋遮光設(shè)備，把LED光源放置在小孔的位置，這樣在塑料薄膜就會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)倒立的圖像。要想提高觀察的效果，可以適當(dāng)把教室的亮度調(diào)暗[1]。在遮光設(shè)備的影響下成像效果更加清晰，能夠幫助學(xué)生們直觀地體會(huì)成像的過程，以便明確小孔成像的概念。

2.平面鏡成像

平面鏡是初中物理教學(xué)中較為常見的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但是因?yàn)槎嘤靡蛩氐母蓴_，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)容易產(chǎn)生較大的誤差，影響結(jié)果的精準(zhǔn)性。在進(jìn)行物距或者像距的數(shù)值時(shí)可能存在一定的偏差，從而引發(fā)學(xué)生們的疑惑。所以應(yīng)該進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性教學(xué)，優(yōu)化學(xué)生們的理解效果。老師利用亞克力雙面鏡，通過拼湊的方法把它們?nèi)珉A梯般連接在一起。應(yīng)用LED燈作為光源，把誤差控制在合理范圍內(nèi)。在需要觀察的物體上畫上方格，以便學(xué)生們進(jìn)行直觀觀察，老師在底座架設(shè)一個(gè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備，以便老師進(jìn)行演示。這樣學(xué)生們可以通過不斷旋轉(zhuǎn)物體的位置，判斷那兩個(gè)觀察物是否能重合。在這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)中鏡子的成像效果較為清晰，不需要在配置額外的光源。

3.光的反射定律

在學(xué)習(xí)“光的反射定律”時(shí)應(yīng)該探究反射光應(yīng)該按照什么方向射出，明確在什么情況下能后看到反射光。為了幫助學(xué)生掌握光的反射規(guī)律，探究在不同情況下光的變化，老師通過演示實(shí)驗(yàn)的模式為學(xué)生們構(gòu)建實(shí)驗(yàn)情境。利用玻璃圓柱進(jìn)行分光操作，把激光燈投入到管中，把光線直接投入到水中，這樣能提高光路的明顯程度。把兩塊鐵板制作成可旋轉(zhuǎn)的光屏，在光屏的底部設(shè)置量角器。在操作中把光的傳播實(shí)驗(yàn)和反射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合以便學(xué)生們能夠更加直觀掌握其中的規(guī)律[2]。利用激光筆按照光屏的位置投射到水中，保證光線能夠穿過光屏的中心點(diǎn)，然后老師邀請(qǐng)學(xué)生畫出對(duì)應(yīng)的折線，并讀出對(duì)應(yīng)的角度。之后再把光屏向后面彎折，通過觀察可知反射線、射線和法線依舊在同一個(gè)水平面上。通過這個(gè)演示性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬阎R(shí)構(gòu)建聯(lián)系，加深學(xué)生們的記憶效果和質(zhì)量，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)框架。

4.分析凸透鏡成像規(guī)律

在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，老師為了幫助學(xué)生們更好地掌握凸透鏡的成像規(guī)律，老師利用普通的LED手電筒，并在燈罩上蒙上塑料袋和不透明的卡紙，然后在上面寫上“L”，從而形成一個(gè)光源，或者直接用小燈拼湊成一個(gè)字母“L”。為了便于學(xué)生們進(jìn)行觀察，把凸透鏡安排在光具座的中點(diǎn)位置，保障兩邊的數(shù)值能夠逐漸增大，這樣學(xué)生們就能有效掌握物距和像距。利用不透明的紙板充當(dāng)遮光板。這時(shí)老師引導(dǎo)學(xué)生們進(jìn)行操作，通過移動(dòng)物距和像距能夠獲得倒立并放大的圖像。如果把紙板當(dāng)下就能明顯感受圖像變暗，但是位置和大小因素沒有明顯改變。利用這種模式能使實(shí)驗(yàn)更加直觀，能夠進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀察幫助學(xué)生們更好地掌握實(shí)驗(yàn)的規(guī)律。

（二）增加創(chuàng)新的設(shè)計(jì)性試驗(yàn)

1.水中火焰

這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用光折射的原理，讓學(xué)生們產(chǎn)生視覺錯(cuò)誤，以達(dá)到蠟燭可以在水下燃燒的情況。把一支蠟燭固定在玻璃杯底部，然后在玻璃杯的后面放上同樣一個(gè)蠟燭并點(diǎn)燃，確保兩者處于同一水平面上，之后向玻璃杯中注水。在光的折射下就能展現(xiàn)出蠟燭在水中點(diǎn)燃的情況。這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芎蠹ぐl(fā)學(xué)生們濃厚的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的參與感。

2.光在不同介質(zhì)中傳播

物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生們直觀理解物理現(xiàn)象，但是因?yàn)槎喾N條件的制約，實(shí)驗(yàn)的效果無法得到預(yù)期的效果。老師應(yīng)該進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，從生活處入手提高光學(xué)實(shí)驗(yàn)的影響力。老師帶領(lǐng)學(xué)生們探究光在不同介質(zhì)中的傳播效果，在實(shí)驗(yàn)中融入創(chuàng)新的理念，提供更加豐富的教學(xué)資源。在水箱中加入清水，其次再加入食鹽，然后不斷地?cái)嚢柚钡酵耆芙鉃橹?。之后再往里面加入已?jīng)稀釋的牛奶。使用激光筆，激光通過液體就會(huì)出現(xiàn)彎折的情況。在水箱的一側(cè)放上蠟燭就會(huì)出現(xiàn)“海市蜃樓”的情況。這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生們掌握光在不同介質(zhì)中的傳播效果，在實(shí)驗(yàn)中加入牛奶能夠減慢擴(kuò)散的速度，把光的偏折情況直觀呈現(xiàn)出來。

結(jié)論：綜上所述，傳統(tǒng)的初中物理教學(xué)都會(huì)把理論知識(shí)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分割，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)無法實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效應(yīng)用。在進(jìn)行“物理光學(xué)”的教學(xué)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)光學(xué)器具的呈現(xiàn)特點(diǎn)，把演示性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)科學(xué)地融合到課堂中，確保理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)的有效互動(dòng)，幫助學(xué)生掌握物理規(guī)律，明確物理現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]成麗珠.人教版初中物理教材中光學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新研究[D].西華師范大學(xué)，2020.

[2]吳勇輝.在初中物理光學(xué)教學(xué)中構(gòu)建“低負(fù)高效”課堂[J].華夏教師，2020（13）：29-30.

作者簡(jiǎn)介：

李英（1986.11）女，浙江紹興人，本科，二級(jí)教師，初中物理教學(xué)。