初中光學實驗的整合與改進

張夫堅

【摘要】隨著新課程改革的推行，教育部門更應該注重學生綜合能力的培養。在教學過程中，物理光學實驗是提高學生動手能力、實踐能力，在參與光學實驗的過程中，還能進一步培養學生嚴謹科學的實驗態度，從而培養學生物理核心素養。而光學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實驗能夠有效提升試驗效果。本文首先分析了初中光學實驗教學的作用及存在的問題，然后對激光器進行介紹，最后結合具體案例，探究改進激光器整合初中光學實驗的具體策略以供參考。

【關鍵詞】激光器；初中光學實驗；核心素養

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

一、初中物理實驗教學的作用及存在的問題

1.初中物理實驗教學的作用

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

2.初中物理實驗教學中存在的問題

目前，初中物理實驗教學中依然存在一定的問題，影響實驗教學質量[4]。首先，學生對物理實驗的重視程度不高。很多學生對物理實驗的重要性缺乏一定的認識，在進行試驗教學時，往往喜歡敷衍了事，參與度嚴重不足。在這種情況下，初中物理教學難以達到預期的教學效果，甚至學生還會養成不愿思考的壞習慣。其次，實驗教學模式單一。受傳統教學模式的影響，目前，很多初中物理實驗教學模式相對比較單一，教師習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為理論課，導致課堂教學氛圍沉悶，學生學習興趣不高，影響學習效率與教學質量。第三，實驗教學資源匱乏。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，目前很多初中學習的實驗硬件設施都難以滿足教學要求[5]。甚至部分學校由于經費的缺乏，不但場地與器具不足，甚至原有的儀器也存在嚴重的老化現象，嚴重影響實驗教學質量。

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，也是很多光學實驗必不可缺的儀器。激光器主要由電源、控制開關、二極管、細玻璃棒組成[6]。其主要運用原理是通過二極管發光，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實驗。改進激光器能夠使其更好的適用于初中光學實驗。其主要優點包括：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，激光器最多能夠發出五條平行光線，在進行光學實驗的時候，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元件配合，有效節約教學資源。在初中光學實驗中，激光器的運用十分廣泛，其中包括：全反射現象演示、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實驗當中，因此，改進激光器整合初中光學實驗意義重大[7]。

三、探究改進激光器整合初中光學實驗的策略

1.光的直線傳播現象演示實驗

光的直線傳播是初中光學實驗中主要實驗之一，在進行實驗的過程中，為了清晰地呈現出光線在空氣中的直線傳播路徑，讓學生更好的觀察。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中，最后借助擋板將光線的傳播路徑呈現出來，從而證明光線在其他均勻介質中的傳播路線也是直線。

2.光的反射現象演示實驗

在光的反射現象演示實驗當中，主要包括“三線共面”、“兩角對等”、“光路可逆性”、“鏡面反射|”、“漫反射”等現象的現象的演示和證明，讓學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，教師可以引導學生將其中一側的擋板往后折疊，很快，學生就會發現折疊后的擋板上已經看不到光線，而另一側擋板能夠呈現出其中一條完整的光線和另一條部分光線，由此，教師可以引導學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。在這個實驗當中，可以充分利用量角器來完成。教師引導學生在黑板上畫出入射光線、反射光線和法線之后，可以要求學生利用量角器測量三線夾角，通過測量，學生就會發現入射光線與法線、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，這時候學生就能發現兩個激光器發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，重新發出光線，這時候，學生就能發現激光器的發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出來，然后同時為學生演示鏡面反射與漫反射，學生通過對比，能夠有效區分兩種反射的不同。