论文部分内容阅读
摘 要：随着课程改革的不断推进,教学资源的含义不断扩大,教学方式和教学素材也不断地发生着变化。本文主要是通过如何开发非常规实验为初中物理光学部分知识的课堂教学服务。
关键词：非常规实验；课堂教学
非常规实验的界定
非常规实验是指相对于直接利用学校实验室装备的专门实验器材完成教材或课标要求的学生探究实验与老师演示实验，有意图选择和利用实验室之外的其他材料、物品和器具等生活环境资源及改进、研发自制的实验器具开展的物理教学。本文讲述光学部分的课堂教学中非常规实验的开发与运用。
一、 改进光源装置使实验现象更加简洁明显，将教师演示实验改成学生探究实验
初中物理教材中，安排学生探究实验有：“凸透镜成像规律实验””平面镜成像特点”，老师演示实验有：光的直线传播”、“光的反射”、“光的折射”以及“透镜的会聚与发散”。这些实验中大都需要用光源。目前学校大都购置激光笔或者玩具镭射笔充当光源。由于光笔发出的光波无法在空气中显示出传播路径，老师大都采用吐烟雾或者喷水雾以减少实验操作的难度。但是由于光束较弱，可见度差，实验现象不明显，我和我的同事在不断思考和尝试中，给激光笔进行简单改造：在笔的前面加一圆柱玻璃棒，使原来的线光源变成柱光源，能清晰的在板上显示出光线，并且粘上一小扣，能够稳定地放置，以便实验操作。如图1所示。
有了这一光源，使光反射定律的探究实验更加简洁明显。只要一张白纸、一块小镜子、一把量角器就可完成该实验。在桌上铺上白纸，把小镜子垂直白纸放置，把改造后的光源对准镜子照射，此时就会在白纸上清晰出现入射光线和反射光线（如图2），用笔把纸上这两光线和镜面的位置画出。改变入射的角度，用同样的方法可在白纸上留下多组的光线，并用不同的字母对应标记。用量角器测量入射角和反射角，记录数据，学生分析数据就可探究出光的反射定律。
有了这一光源，使透镜对光线的会聚、发散作用清晰呈现。在白纸上平行放置两个光源，在白纸上就出现两条平行光线，让它们正对凸透镜时，就会在凸透镜的另一侧出现会聚一点的光路图，学生由此就立即理解凸透镜对光线有会聚的作用，而且还可讲解焦距这一概念。同样若让两条平行光线正对凹透镜，也会在凹透镜的另一侧出现发散的光路图，学生由此理解凹透镜对光线的发散作用，同时也理解虚焦点。如图3、4。
有了这一光源，配上实验室的凸透镜、凹透镜、平面镜，把教师演示实验都可以改为学生探究实验。
二、 组织学生开展小制作，小实验激发学生学习兴趣
初中教材中光学部分的许多知识特别像“日食”、“小孔成像”、“照相机的调节”、“物体的颜色”、“眼睛的调节”及”近视眼睛、远视眼睛的矫正”比较抽象，如果实验过程的体验只靠介绍，学生仅停留在想象中，无法直观感知，是无法理解的。大多数老师依赖于多媒体课件模拟。尽管课件模拟能将抽象的知识形象化，但计算机所模拟的世界都是虚拟的，它所发生的现象和过程都是人为设计的，有其局限性，尤其无法让学生信服。其实老师在上“小孔成像““照相机的调节”这些内容前，可以布置学生带好材料：卡纸、双面胶、半透明纸。指导学生制作简易照相机活动。利用小孔照相机观察蜡烛烛焰。不同学生扎的孔形状不同，有圆形、线状、有三角形等等，但学生在半透明纸上看到的像都是蜡烛烛焰的形状。由于是学生自己观察到的现象，就不再有”像的形状跟孔的形状有关“这个错误了。同时也帮助理解“实像”概念。正如意大利教育家蒙台利说：“我听了，我就忘了；我看了，我就懂了；我做了，我就理解了。”我曾在一份课外练习中看到一有关门镜的题：说门镜（猫眼）从里面看，是正立缩小的虚像，所以是凹透镜。当时我们老师讨论认为：安装门镜的目的是室内的人能在室内看清来访者，而来访者看不清室内情况。如果只是一个凹透镜，来访者也能看清室内的情况了，这显然跟事实不符。于是我们给学生增加了一节内容：组装门镜。器材是凸透镜、凹透镜、卡纸（卷成纸筒用），通过这一节的学生活动，不单使学生了解到门镜的结构，还知道了两透镜安放的位置及透镜焦距等知识，最重要是激发学生学习兴趣。
三、 自制实验装置，突破教学重、难点
初中物理教材中均安排有“光的色散 物体的颜色”这一节。在处理“物体颜色”这个知识点时教材只提：“不透明物体的颜色由其反射光的颜色决定”。这个内容的难点在于学生都处在太阳光环境中感受物体颜色，无法想象或者说无法相信物体只在单色光照射时的情况。以往老师们都是利用多媒体课件模拟，学生看完后都不相信。对这问题师生都表示很茫然，因为没法解释。我就思考解决这个问题的关键在于把物体放在暗室让学生用单色光照射自己解决。后来我就利用鞋盒近似的模拟一个暗室，将鞋盒（挖两小孔）内部涂层黑色，配上蓝色、绿色、红色玻璃片，镭射笔（发白光）以及各种颜色的硬纸片。能够让每个学生观察到透明物体与不透明物体颜色的决定因素。甚至还能观察到不同单色光的混合情况。
教材中“眼睛和眼镜”这一节的教学重点和难点是眼睛如何把远、近不同的物体均能经过调节，清晰成像在视网膜上；近视眼、远视眼的成因及矫正。现有实验室只有眼球的结构模型和光具座，没有关于眼睛的成像调节及矫正的实验器材，无法模拟眼睛自动连续变焦的功能。在教学中如何突破这一重难点呢？如何让学生在学习中通过实验自主探究解决这一问题呢？我们设计了“眼睛的调节及矫正”激光演示器。取可乐瓶一小段，两头固定两夹子（调节其曲度），装水后可以模拟人眼睛的晶状体。配上光具座、眼睛模型板、光源（夹角可调的双狭缝激光光源）、市售近视、老花镜片。如图5所示
有了这一套演示器学生可利用本套器材自主进行对晶状体的调节，使远、近不同的物体在视网膜上成清晰的像的探究实验，和完成近视眼、远视眼的成因及用何种镜片来调节矫正的探究实验。
探究实验一：晶状体对远近不同距离的物体在视网膜上成清晰像的调节作用。实验时把光源当作物体，放在距眼睛25cm的明视距离处，在可乐瓶晶状体作用下，在眼睛模型板上就能很清晰的看到物体发出的光线相交在视网膜上。当物体到眼睛的距离变近小于25cm时会出现成像在视网膜后（从模拟板上很容易看出），此时学生可通过调节晶状体，发现当晶状体变凸时，能使像重新回到视网膜上。当物体到眼睛的距离变远大于25cm时会出现成像在视网膜前，此时学生可通过调节晶状体，发现当晶状体变扁平时，能使像重新回到视网膜上。通过以上的探究实验，学生认识到人眼依靠调节晶状体的焦距，将物体成像在视网膜上，如图6所示 。
探究实验二：近视眼的成像位置及矫正方法。在眼睛模型板上换较凸的晶状体。学生移动物体会发现，在小于25cm处才能在视网膜上得到清晰的像，认识到近视眼的明视距离小于25cm。当物体远离时，像成在视网膜前，而此时晶状体调节作用变弱，如何使像重新回到视网膜上变清晰呢？学生通过在模型板前安装凸透镜或凹透镜，发现近视眼的人配戴凹透镜可以得到矫正，如图7所示 。
探究实验三：远视眼的成像位置及矫正方法。在眼睛模型板上换较扁平的晶状体。学生移动物体会发现，在大于25cm处才能在视网膜上得到清晰的像，认识到远视眼的明视距离大于25cm。当物体靠近时，像成在视网膜后，而此时晶状体调节作用变弱，如何使像重新回到视网膜上变清晰呢？学生通过在模型板前安装凸透镜或凹透镜，发现远视眼的人配戴凸透镜可以得到矫正。本套实验器材实验效果明显，特别是光路清晰，能够容易的解决教学过程中难点（在实际的教学中已充分得到证实）。而且本套实验器材结构简单，取材方便，容易推广，如图8所示 。
通过不断地改进与补充、开发光学非常规实验在教学中的实施，使光学实验现象明显，更加便于操作，进而丰富了学生的感性认识，深化了对知识的理解，提高了学生的动手能力、实践能力。使新课程所倡导的探究学习的理念落到实处，让学生充分体验实验探究过程的乐趣，分享成功的喜悦，大大增强了学生学习物理的志趣。
参考文献：
［1］张伟，郭玉英，刘炳升.非常规物理实验—有待深入开发的重要物理课程资源［J］.物理教师，2005，(9).
［2］余维.光学实验探究组合器材部分实验，操作效果（视频）www.trywin.com［EB/oL］.2009年11月30日创建.
关键词：非常规实验；课堂教学
非常规实验的界定
非常规实验是指相对于直接利用学校实验室装备的专门实验器材完成教材或课标要求的学生探究实验与老师演示实验，有意图选择和利用实验室之外的其他材料、物品和器具等生活环境资源及改进、研发自制的实验器具开展的物理教学。本文讲述光学部分的课堂教学中非常规实验的开发与运用。
一、 改进光源装置使实验现象更加简洁明显，将教师演示实验改成学生探究实验
初中物理教材中，安排学生探究实验有：“凸透镜成像规律实验””平面镜成像特点”，老师演示实验有：光的直线传播”、“光的反射”、“光的折射”以及“透镜的会聚与发散”。这些实验中大都需要用光源。目前学校大都购置激光笔或者玩具镭射笔充当光源。由于光笔发出的光波无法在空气中显示出传播路径，老师大都采用吐烟雾或者喷水雾以减少实验操作的难度。但是由于光束较弱，可见度差，实验现象不明显，我和我的同事在不断思考和尝试中，给激光笔进行简单改造：在笔的前面加一圆柱玻璃棒，使原来的线光源变成柱光源，能清晰的在板上显示出光线，并且粘上一小扣，能够稳定地放置，以便实验操作。如图1所示。
有了这一光源，使光反射定律的探究实验更加简洁明显。只要一张白纸、一块小镜子、一把量角器就可完成该实验。在桌上铺上白纸，把小镜子垂直白纸放置，把改造后的光源对准镜子照射，此时就会在白纸上清晰出现入射光线和反射光线（如图2），用笔把纸上这两光线和镜面的位置画出。改变入射的角度，用同样的方法可在白纸上留下多组的光线，并用不同的字母对应标记。用量角器测量入射角和反射角，记录数据，学生分析数据就可探究出光的反射定律。
有了这一光源，使透镜对光线的会聚、发散作用清晰呈现。在白纸上平行放置两个光源，在白纸上就出现两条平行光线，让它们正对凸透镜时，就会在凸透镜的另一侧出现会聚一点的光路图，学生由此就立即理解凸透镜对光线有会聚的作用，而且还可讲解焦距这一概念。同样若让两条平行光线正对凹透镜，也会在凹透镜的另一侧出现发散的光路图，学生由此理解凹透镜对光线的发散作用，同时也理解虚焦点。如图3、4。
有了这一光源，配上实验室的凸透镜、凹透镜、平面镜，把教师演示实验都可以改为学生探究实验。
二、 组织学生开展小制作，小实验激发学生学习兴趣
初中教材中光学部分的许多知识特别像“日食”、“小孔成像”、“照相机的调节”、“物体的颜色”、“眼睛的调节”及”近视眼睛、远视眼睛的矫正”比较抽象，如果实验过程的体验只靠介绍，学生仅停留在想象中，无法直观感知，是无法理解的。大多数老师依赖于多媒体课件模拟。尽管课件模拟能将抽象的知识形象化，但计算机所模拟的世界都是虚拟的，它所发生的现象和过程都是人为设计的，有其局限性，尤其无法让学生信服。其实老师在上“小孔成像““照相机的调节”这些内容前，可以布置学生带好材料：卡纸、双面胶、半透明纸。指导学生制作简易照相机活动。利用小孔照相机观察蜡烛烛焰。不同学生扎的孔形状不同，有圆形、线状、有三角形等等，但学生在半透明纸上看到的像都是蜡烛烛焰的形状。由于是学生自己观察到的现象，就不再有”像的形状跟孔的形状有关“这个错误了。同时也帮助理解“实像”概念。正如意大利教育家蒙台利说：“我听了，我就忘了；我看了，我就懂了；我做了，我就理解了。”我曾在一份课外练习中看到一有关门镜的题：说门镜（猫眼）从里面看，是正立缩小的虚像，所以是凹透镜。当时我们老师讨论认为：安装门镜的目的是室内的人能在室内看清来访者，而来访者看不清室内情况。如果只是一个凹透镜，来访者也能看清室内的情况了，这显然跟事实不符。于是我们给学生增加了一节内容：组装门镜。器材是凸透镜、凹透镜、卡纸（卷成纸筒用），通过这一节的学生活动，不单使学生了解到门镜的结构，还知道了两透镜安放的位置及透镜焦距等知识，最重要是激发学生学习兴趣。
三、 自制实验装置，突破教学重、难点
初中物理教材中均安排有“光的色散 物体的颜色”这一节。在处理“物体颜色”这个知识点时教材只提：“不透明物体的颜色由其反射光的颜色决定”。这个内容的难点在于学生都处在太阳光环境中感受物体颜色，无法想象或者说无法相信物体只在单色光照射时的情况。以往老师们都是利用多媒体课件模拟，学生看完后都不相信。对这问题师生都表示很茫然，因为没法解释。我就思考解决这个问题的关键在于把物体放在暗室让学生用单色光照射自己解决。后来我就利用鞋盒近似的模拟一个暗室，将鞋盒（挖两小孔）内部涂层黑色，配上蓝色、绿色、红色玻璃片，镭射笔（发白光）以及各种颜色的硬纸片。能够让每个学生观察到透明物体与不透明物体颜色的决定因素。甚至还能观察到不同单色光的混合情况。
教材中“眼睛和眼镜”这一节的教学重点和难点是眼睛如何把远、近不同的物体均能经过调节，清晰成像在视网膜上；近视眼、远视眼的成因及矫正。现有实验室只有眼球的结构模型和光具座，没有关于眼睛的成像调节及矫正的实验器材，无法模拟眼睛自动连续变焦的功能。在教学中如何突破这一重难点呢？如何让学生在学习中通过实验自主探究解决这一问题呢？我们设计了“眼睛的调节及矫正”激光演示器。取可乐瓶一小段，两头固定两夹子（调节其曲度），装水后可以模拟人眼睛的晶状体。配上光具座、眼睛模型板、光源（夹角可调的双狭缝激光光源）、市售近视、老花镜片。如图5所示
有了这一套演示器学生可利用本套器材自主进行对晶状体的调节，使远、近不同的物体在视网膜上成清晰的像的探究实验，和完成近视眼、远视眼的成因及用何种镜片来调节矫正的探究实验。
探究实验一：晶状体对远近不同距离的物体在视网膜上成清晰像的调节作用。实验时把光源当作物体，放在距眼睛25cm的明视距离处，在可乐瓶晶状体作用下，在眼睛模型板上就能很清晰的看到物体发出的光线相交在视网膜上。当物体到眼睛的距离变近小于25cm时会出现成像在视网膜后（从模拟板上很容易看出），此时学生可通过调节晶状体，发现当晶状体变凸时，能使像重新回到视网膜上。当物体到眼睛的距离变远大于25cm时会出现成像在视网膜前，此时学生可通过调节晶状体，发现当晶状体变扁平时，能使像重新回到视网膜上。通过以上的探究实验，学生认识到人眼依靠调节晶状体的焦距，将物体成像在视网膜上，如图6所示 。
探究实验二：近视眼的成像位置及矫正方法。在眼睛模型板上换较凸的晶状体。学生移动物体会发现，在小于25cm处才能在视网膜上得到清晰的像，认识到近视眼的明视距离小于25cm。当物体远离时，像成在视网膜前，而此时晶状体调节作用变弱，如何使像重新回到视网膜上变清晰呢？学生通过在模型板前安装凸透镜或凹透镜，发现近视眼的人配戴凹透镜可以得到矫正，如图7所示 。
探究实验三：远视眼的成像位置及矫正方法。在眼睛模型板上换较扁平的晶状体。学生移动物体会发现，在大于25cm处才能在视网膜上得到清晰的像，认识到远视眼的明视距离大于25cm。当物体靠近时，像成在视网膜后，而此时晶状体调节作用变弱，如何使像重新回到视网膜上变清晰呢？学生通过在模型板前安装凸透镜或凹透镜，发现远视眼的人配戴凸透镜可以得到矫正。本套实验器材实验效果明显，特别是光路清晰，能够容易的解决教学过程中难点（在实际的教学中已充分得到证实）。而且本套实验器材结构简单，取材方便，容易推广，如图8所示 。
通过不断地改进与补充、开发光学非常规实验在教学中的实施，使光学实验现象明显，更加便于操作，进而丰富了学生的感性认识，深化了对知识的理解，提高了学生的动手能力、实践能力。使新课程所倡导的探究学习的理念落到实处，让学生充分体验实验探究过程的乐趣，分享成功的喜悦，大大增强了学生学习物理的志趣。
参考文献：
［1］张伟，郭玉英，刘炳升.非常规物理实验—有待深入开发的重要物理课程资源［J］.物理教师，2005，(9).
［2］余维.光学实验探究组合器材部分实验，操作效果（视频）www.trywin.com［EB/oL］.2009年11月30日创建.