演示性實驗和設計性實驗教學在初中“物理光學”課程中的應用

摘要：“物理光學”課程具有較強的理論性，老師在教學中需要以內適宜的實驗。本文從實際出發(fā)探究初中“物理光學”課程的教學現(xiàn)狀，分析“物理光學”課程對學生發(fā)展的重要意義。從對原有教材內容的優(yōu)化和增加創(chuàng)新的設計性試驗這兩個方面總結在初中“物理光學”課程教學中應用演示性實驗和設計性實驗的模式。

關鍵詞：物理光學;演示性實驗;設計性實驗

引言：2019年11月我國教育部印發(fā)《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》，在學習中應該提高學生們的觀察能力和動手能力，樹立創(chuàng)造性思維，優(yōu)化團隊合作意識。教育部對實驗性教學有了更明確的要求，并且決定在2023年把實驗操作的內容匯入到初中的學業(yè)考試中。老師應在“物理光學”課程中加入實驗環(huán)節(jié)。

一、初中“物理光學”課程的教學現(xiàn)狀

“物理光學”匯集物理和光電信息的相關知識，在初中物理課程中占據(jù)重要地位。這個概念的理論性較強，事物之間的規(guī)律較為抽象，難以用生動的語言進行描述，增加學生們學習的難度。所以，授課老師應該不斷轉化教學的模式，拉近學生之間的距離，增加物理課程的吸引力，提高學生們的參與感。現(xiàn)階段，物理課程的主要采用知識傳授的模式，學生們只是掌握基礎的理論知識，缺乏實際的動手能力和探索意識，這樣不利于學生們的全面發(fā)展。在進行“物理光學”教學時，應該合理地融入演示性和設計性實驗，把理論知識和動手實驗構建直觀聯(lián)系，這樣能夠對已學的知識進行有效補充和說明。

二、在初中“物理光學”課程教學中應用演示性實驗和設計性實驗的模式

（一）對原有教材內容的優(yōu)化

1.小孔成像

光的傳播在日常的生活中較為常見，但是學生們不能準確地把握其中的知識點，無法把實際和物理知識構建聯(lián)系。在物理教學中老師可以通過“小孔成像”實驗，幫助學生們掌握其中的知識，降低學習的難度。利用LED光源，在罐頭瓶的底部開一個小洞，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遮光的設備。這樣就可以正式進行實驗，如果覆蓋遮光設備，把LED光源放置在小孔的位置，這樣在塑料薄膜就會呈現(xiàn)一個倒立的圖像。要想提高觀察的效果，可以適當把教室的亮度調暗[1]。在遮光設備的影響下成像效果更加清晰，能夠幫助學生們直觀地體會成像的過程，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中較為常見的實驗內容，但是因為多用因素的干擾，實驗數(shù)據(jù)容易產生較大的誤差，影響結果的精準性。在進行物距或者像距的數(shù)值時可能存在一定的偏差，從而引發(fā)學生們的疑惑。所以應該進行實驗性教學，優(yōu)化學生們的理解效果。老師利用亞克力雙面鏡，通過拼湊的方法把它們如階梯般連接在一起。應用LED燈作為光源，把誤差控制在合理范圍內。在需要觀察的物體上畫上方格，以便學生們進行直觀觀察，老師在底座架設一個旋轉設備，以便老師進行演示。這樣學生們可以通過不斷旋轉物體的位置，判斷那兩個觀察物是否能重合。在這個演示實驗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

在學習“光的反射定律”時應該探究反射光應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，老師通過演示實驗的模式為學生們構建實驗情境。利用玻璃圓柱進行分光操作，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的光屏，在光屏的底部設置量角器。在操作中把光的傳播實驗和反射實驗進行結合以便學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，然后老師邀請學生畫出對應的折線，并讀出對應的角度。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水平面上。通過這個演示性實驗能夠把知識構建聯(lián)系，加深學生們的記憶效果和質量，構建系統(tǒng)的知識框架。

4.分析凸透鏡成像規(guī)律

在進行教學時，老師為了幫助學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”，從而形成一個光源，或者直接用小燈拼湊成一個字母“L”。為了便于學生們進行觀察，把凸透鏡安排在光具座的中點位置，保障兩邊的數(shù)值能夠逐漸增大，這樣學生們就能有效掌握物距和像距。利用不透明的紙板充當遮光板。這時老師引導學生們進行操作，通過移動物距和像距能夠獲得倒立并放大的圖像。如果把紙板當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驗更加直觀，能夠進行科學的實驗觀察幫助學生們更好地掌握實驗的規(guī)律。

（二）增加創(chuàng)新的設計性試驗

1.水中火焰

這個實驗主要應用光折射的原理，讓學生們產生視覺錯誤，以達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蠟燭并點燃，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)出蠟燭在水中點燃的情況。這個實驗能后激發(fā)學生們濃厚的學習興趣，加強實驗的參與感。

2.光在不同介質中傳播

物理實驗能夠幫助學生們直觀理解物理現(xiàn)象，但是因為多種條件的制約，實驗的效果無法得到預期的效果。老師應該進行設計性實驗，從生活處入手提高光學實驗的影響力。老師帶領學生們探究光在不同介質中的傳播效果，在實驗中融入創(chuàng)新的理念，提供更加豐富的教學資源。在水箱中加入清水，其次再加入食鹽，然后不斷地攪拌直到完全溶解為止。之后再往里面加入已經(jīng)稀釋的牛奶。使用激光筆，激光通過液體就會出現(xiàn)彎折的情況。在水箱的一側放上蠟燭就會出現(xiàn)“海市蜃樓”的情況。這個實驗能夠幫助學生們掌握光在不同介質中的傳播效果，在實驗中加入牛奶能夠減慢擴散的速度，把光的偏折情況直觀呈現(xiàn)出來。

結論：綜上所述，傳統(tǒng)的初中物理教學都會把理論知識教學和實驗進行分割，導致學生在學習時無法實現(xiàn)知識的有效應用。在進行“物理光學”的教學時，應該根據(jù)光學器具的呈現(xiàn)特點，把演示性實驗和設計性實驗科學地融合到課堂中，確保理論知識和實驗的有效互動，幫助學生掌握物理規(guī)律，明確物理現(xiàn)象。

參考文獻：

[1]成麗珠.人教版初中物理教材中光學實驗的改進與創(chuàng)新研究[D].西華師范大學，2020.

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

作者簡介：

李英（1986.11）女，浙江紹興人，本科，二級教師，初中物理教學。