初中物理光學實驗中LED光源的制作和改進

【內容摘要】 由某教學環節為觸發點，引導學生制作穩定持久、高亮度、形狀各異的LED光源來改進實驗，培養學生各方面能力。

【關鍵詞】LED光源 實驗 培養能力

一、從現有實驗出發，引導學生發現問題

八年級學生剛開始接觸光學的知識，在小孔成像和探究凸透鏡成像的規律的實驗中，我們采取的是蠟燭作為光源，有學生為了避免燭液滴在桌子上，于是在桌面上鋪了一張報紙，但沒想到由此引起了“小火災”，從而也引發學生考慮到光源的安全性問題，另外，在小孔成像的屏幕上蠟燭光源的亮度不夠高，形狀比較模糊，導致部分學生很難辨認其是一個倒立的實像，不能很好地幫助學生理解并掌握知識。接下來，在探究凸透鏡成像規律實驗中，學生雖可以很清晰地辨別出物體和實像是上下倒立的，但當時就有學生就提出來：物體和實像是上下倒立的，那么物像左右顛倒嗎？顯然我們從上面的實驗現象上根本無法辨別出物像是否有左右顛倒的特點。他們為了解決心中的疑問，我為了光源的制作和改進拉開了這次探究的序幕。接下來引導他們查閱關于光源的資料，經討論，他們發現LED燈具有節能環保、能量集中、壽命長、體積小、驅動電壓低的特點，而且每個單元的LED燈可以制作成各種形狀的光源，非常符合我們制作穩定持久、亮度高、安全性能好、形狀各異的光源需求。

二、體驗制作樂趣，激發學習動力

鑒于八年級學生的電學知識比較匱乏，首先讓學生以體驗為主，享受制作的樂趣，按照給出的焊接電路圖和實驗器材（30w的電烙鐵、焊錫絲、熱膠槍、斜嘴鉗、5mmLED、玻纖板 9*15 CM萬用板、5*7CM萬用板、5號電池（盒）、大功率LED燈珠、降壓穩壓IC、USB插頭），指導學生學會使用實驗器材進行焊接，當然制作的過程并不順利，焊接時焊點不圓潤，頻頻出現虛焊的情況，高溫電烙鐵長時間的停留破壞了萬用板對錫的吸附能力，后來只能用訂書機釘子搭起橋梁，保存了電路的完整性。避免打擊到他們制作的熱情，在這次焊接過程中，我會全程觀察和指導，及時告知哪里出現“短路”和“斷路”現象，學生雖是依葫蘆畫瓢，動作笨拙，但仍然對光源制作表現出很濃厚的興趣，特別是燈亮起來的那一刻，喜悅的心情溢于言表，從而增強其自信心，激發了學生學習電學理論知識的動力。有了理論與實踐的相結合，學生進一步理解了電路上“短路”和“斷路”現象。對于焊接過程中再次出現的問題，學生會互相的討論和解決，進而可以自主完成F燈光源、大功率燈珠光源的制作，電路走線比之前更加簡潔合理，很少發生短路或斷路現象，隨之學生的焊接技術也有了更大的提高。

三、解決問題，改進并演示實驗

用F燈光源代替原來的蠟燭再次進行實驗操作，發現穩定且亮度高的F燈光源在小孔成像和凸透鏡成像的屏幕上呈現出非常清晰的像，物題和實像不僅表現出上下倒立，而且對比蠟燭光源更能體現出物像左右顛倒的特點。接著，引導學生利用自制F燈光源回顧“探究凸透鏡成像的規律”的實驗，運用控制變量法探究u>2f、2f>u>f、u2f、2f>u>f時，實驗現象都非常明顯，但學生發現在探究u

四、培養創新思維，拓展提高

創新能力是一個人創新思維和動手能力的綜合表現，是智力因素和非智力因素的優化形式。有了焊接F燈的理論和技術基礎，學生的制作熱情越來越高漲，開始自主設計焊接電路，嘗試制作其他新型LED光源，例如“2”燈、“￥”燈等，反饋回來的結果較為的理想，電路走線合理完整，從中也可以看到學生的焊接技術越來越好，學生把自己的想法付諸于行動當中，并成功獲得勞動成果，這使學生覺得自己的努力得了肯定，有“小發明家”的成功感。思維是一個不斷推進的過程，有學生提出可不可以用LED制作交通燈光源？想法是很好的，但有限的知識儲備無法支撐起想法的構造，很快他們就遇到難題了，電路應該如何設置？怎樣讓交通燈（紅燈10s黃燈5s綠燈10s）運行？加之，我們的“小程序員”的程序一直處于編程錯誤無法運行的狀態，于是我建議他們尋找電腦老師幫助，最終把程序輸入芯片里面，設置電路，最終交通燈運行成功，在這個過程中，其實大部分的電路構建是在老師的指導下完成的，但學生的思維創新是值得被肯定的，要讓他們知道想法和行動是相輔相成的，要制作更多有意義的光源，需要不斷的學習，增加自身的知識儲備，提高自己科學素養。

在這次活動中，學生經歷了整個LED光源制作的過程，不僅制作了穩定持久、亮度高、安全性能好、形狀各異的光源，改進了實驗現象，而且學會在往后的實驗演示中，要細心觀察實驗現象，及時發現問題，尋找方案進而解決問題。而對于教師自身，在教師專業發展和學生能力提高方面有以下思考：

1、創設情境，發現問題并解決問題

這次制作之旅的展開是由實驗現象出發的，在實驗現象中發現問題，引起學生的思考和好奇心。學生的好奇心是他們學習和探究的原動力。在教學中設計要針對學生的求知欲進行設計，引導他們去觀察為什么，去尋找為什么的答案，教學效果肯定會大大提高。

2、搭建平臺，為挖掘學生潛能提供時空

在這次的制作之旅，我發現學生的各方面能力是需要挖掘的，他們潛在的能力往往使我感到驚訝，所以在平時的教學中，我們應該搭建好學習的平臺，放手讓學生自主探究，留下一點自由探究的空間讓他們體驗當家做主的樂趣，既鍛煉了他們的能力，又展示了他們的實力，好好的過一把發明家的癮。

3、推進思維的發展

思維是個持續推進發展的過程。交通燈制作的提出，讓我清晰地感到學生在這次光源制作中他們思維成長的趨勢，雖然這好像超出了八年級學生的知識范圍，但這種思維的推進不應該被扼制，嘗試去完成這樣的任務，也讓學生知道“學無止境”的道理。

結束語：LED光源的制作過程既是學生學習知識與技能，提高實驗動手能力、創新能力和科學素養的過程，也是教師本身發展和提高的過程，在往后是物理教學課堂中，會更多地給予學生引導，讓學生得到更全面的發展。