顧福敢
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,而物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的科學(xué)探究的作用尤為重要,都有著其他教學(xué)方式不可取代的作用?!爸贫ㄓ?jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是科學(xué)探究過程中重要的環(huán)節(jié),我們一線老師多數(shù)情況下,為了使科學(xué)探究能順利進(jìn)行下去,教材都會(huì)在給出假設(shè)的基礎(chǔ)上介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案。在課堂教學(xué)中,為了完成教學(xué)進(jìn)度,節(jié)約課堂時(shí)間,常常采用教材介紹的方案,這個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生較少有鍛煉的機(jī)會(huì),這樣,讓學(xué)生經(jīng)歷“制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”的過程就顯得特別必要,不拘泥于教科書介紹的實(shí)驗(yàn)方案,在老師的引導(dǎo)和幫助下,充分發(fā)揮學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力,師生形成學(xué)習(xí)共同體,改進(jìn)優(yōu)化,我以探究光的反射定律實(shí)驗(yàn)方案為例,來說明教師在教學(xué)過程中如何改進(jìn)與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。
實(shí)驗(yàn)方案1:如圖是蘇科版物理教材介紹的實(shí)驗(yàn)方案教材中實(shí)驗(yàn)所用的器材是兩個(gè)大小相同的帶有量角器的光屏,其中一個(gè)光屏與一個(gè)小平而鏡垂直,另一個(gè)光屏可以繞著ON的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng),并且與平面鏡垂直,用一個(gè)激光筆作為光源如(圖1)所示。將平面鏡M水平放置,然后把一塊標(biāo)有刻度的白色硬紙板豎直放置在平面鏡上,硬紙板由A、B兩個(gè)部分組成,且可沿接縫ON折疊,使一束光線緊貼硬紙板射向鏡面上的O點(diǎn),從硬紙板上讀出入射角和反射角的大小,改變?nèi)肷涔饩€的方向測(cè)量對(duì)應(yīng)的入射角與反射角,得出反射角與入射角的大小關(guān)系;以法線ON為軸,將硬紙板的B面向后旋轉(zhuǎn),這時(shí)在B面上還能觀察到反射光線嗎?從而得出反射光線與入射光線三者在同平面內(nèi)。
用這樣的演示實(shí)驗(yàn)裝置,是符合初中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)來看,用激光筆沿光屏射到平而鏡上,觀察在光屏上留下的軌跡,實(shí)際上是用光屏上的反射點(diǎn)的集合以表示光的傳播路徑,簡便易行,教學(xué)過程容易就地取材,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,但仍存在一些不足,但筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)一些問題,學(xué)生在實(shí)際操作過程中,學(xué)生使用激光筆時(shí)不穩(wěn)定,想要觀察一個(gè)穩(wěn)定的反射現(xiàn)象需要調(diào)查整較長時(shí)間,另外科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性也值得商榷。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)我們只在后側(cè)研究,就得出結(jié)論時(shí)是不科學(xué)的,但當(dāng)轉(zhuǎn)到前方,在一定的范圍內(nèi),即使不在同一平面也可以看到B板上有光線存在。這在教學(xué)過程我們是不能回避的,我們要么和學(xué)生分析形成原因在光源并不是真正意義上的一束光線,有一定的粗細(xì),當(dāng)然我們也可以改進(jìn)們的實(shí)驗(yàn)方案。
實(shí)驗(yàn)方案2:如右(圖2)所示,1是平面鏡,2是編織毛衣用的竹針(表示法線,用鐵架臺(tái)固定竹針與鏡面垂直),3是激光筆,4和5是縫衣用棉線。制作時(shí),可用鉛筆刀小心地在竹針的尖端橫劃一道刻痕,把棉線牢固地系在竹針刻痕處。學(xué)生通過前面已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,反射光線與入射光線是一一對(duì)應(yīng)的,讓學(xué)生用棉線、竹針、激光筆代替,并讓棉線從激光筆中引出,用竹針將棉線固定,光沿著棉線射向平面鏡,另一位同學(xué)在另一側(cè)尋找,直到棉線將光路顯示出來為止,記錄此時(shí)棉線位置,我們研究棉線的位置關(guān)系即為光線的位置關(guān)系。
但在研究過程中,我們無法保持光線長時(shí)間存在,無法直接研究,我們需要記錄光線所在的位置,我們只需要讓光線與棉線重合時(shí),本實(shí)驗(yàn)裝置的巧妙之處是用棉線尋找反射光線,向?qū)W生在展示空間立體,經(jīng)過比較長時(shí)間的尋找,學(xué)生會(huì)有找到光線的瞬間都有驚乎的表情,感受成功的喜悅!教師因地制宜地引導(dǎo)學(xué)生使用身邊隨手可得的物品進(jìn)行設(shè)計(jì)探究活動(dòng)和各種物理實(shí)驗(yàn)。拉近物理與生活的距離,讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性,感受到科學(xué)和社會(huì)、科學(xué)和日常生活的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)方案3:在圓形燒瓶缸中放入水和少量牛奶攪拌均勻如圖3所示。水是透明物質(zhì),光在水中傳播不能看到光的傳播路徑,所以要摻入少量光反射效果較好的白色牛奶。牛奶不要過多,否則不易于觀察光線固定激光筆于劃槽之上,讓激光射入缸底一點(diǎn)。引出法線,在劃槽上用自行車車條代替法線,放置于入射點(diǎn)上方。在旋轉(zhuǎn)過程中讓各個(gè)方向的同學(xué)都可以看到在旋轉(zhuǎn)過程中三條線之間位置的變化,其中在某一個(gè)角度三條線“重合”,這一現(xiàn)象證明了反射光線、入射光線和法線在同一個(gè)平面內(nèi)。在玻璃缸表而畫上量角器,讓入射光線的入射點(diǎn)射到原點(diǎn),多次改變?nèi)肷浣嵌?,觀察反射角的大小變化和與入射角的關(guān)系,同樣可以研究反射光線、入射光線與法線的位置關(guān)系,反射角與入射角的大小關(guān)系。
本實(shí)驗(yàn)方案與方案件2相比較而言,學(xué)生理解過程更容易接受,采用方案1中方法將光線在一個(gè)空間中顯示出來,給學(xué)生一個(gè)空間立體感,突破板面的缺陷,直接研究所看到的光線,此方法的確是一個(gè)創(chuàng)新的思想,但本實(shí)驗(yàn)只能作為演示的實(shí)驗(yàn)非常合適,并不能作為學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)探究的設(shè)計(jì),而且此方法實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜,有將簡單問題復(fù)雜化的現(xiàn)象。
光的反射多方案設(shè)計(jì),啟示我們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中,教師要研究實(shí)驗(yàn),就必須認(rèn)真深入地研究實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)方案,以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得更好的效果。通過制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這個(gè)科學(xué)探究要素內(nèi)涵的加深理解過程,同時(shí)學(xué)生也獲得了鍛煉的機(jī)會(huì),能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。
(作者單位:江蘇省淮陰中學(xué))
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,而物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的科學(xué)探究的作用尤為重要,都有著其他教學(xué)方式不可取代的作用?!爸贫ㄓ?jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是科學(xué)探究過程中重要的環(huán)節(jié),我們一線老師多數(shù)情況下,為了使科學(xué)探究能順利進(jìn)行下去,教材都會(huì)在給出假設(shè)的基礎(chǔ)上介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案。在課堂教學(xué)中,為了完成教學(xué)進(jìn)度,節(jié)約課堂時(shí)間,常常采用教材介紹的方案,這個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生較少有鍛煉的機(jī)會(huì),這樣,讓學(xué)生經(jīng)歷“制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”的過程就顯得特別必要,不拘泥于教科書介紹的實(shí)驗(yàn)方案,在老師的引導(dǎo)和幫助下,充分發(fā)揮學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力,師生形成學(xué)習(xí)共同體,改進(jìn)優(yōu)化,我以探究光的反射定律實(shí)驗(yàn)方案為例,來說明教師在教學(xué)過程中如何改進(jìn)與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。
實(shí)驗(yàn)方案1:如圖是蘇科版物理教材介紹的實(shí)驗(yàn)方案教材中實(shí)驗(yàn)所用的器材是兩個(gè)大小相同的帶有量角器的光屏,其中一個(gè)光屏與一個(gè)小平而鏡垂直,另一個(gè)光屏可以繞著ON的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng),并且與平面鏡垂直,用一個(gè)激光筆作為光源如(圖1)所示。將平面鏡M水平放置,然后把一塊標(biāo)有刻度的白色硬紙板豎直放置在平面鏡上,硬紙板由A、B兩個(gè)部分組成,且可沿接縫ON折疊,使一束光線緊貼硬紙板射向鏡面上的O點(diǎn),從硬紙板上讀出入射角和反射角的大小,改變?nèi)肷涔饩€的方向測(cè)量對(duì)應(yīng)的入射角與反射角,得出反射角與入射角的大小關(guān)系;以法線ON為軸,將硬紙板的B面向后旋轉(zhuǎn),這時(shí)在B面上還能觀察到反射光線嗎?從而得出反射光線與入射光線三者在同平面內(nèi)。
用這樣的演示實(shí)驗(yàn)裝置,是符合初中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)來看,用激光筆沿光屏射到平而鏡上,觀察在光屏上留下的軌跡,實(shí)際上是用光屏上的反射點(diǎn)的集合以表示光的傳播路徑,簡便易行,教學(xué)過程容易就地取材,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,但仍存在一些不足,但筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)一些問題,學(xué)生在實(shí)際操作過程中,學(xué)生使用激光筆時(shí)不穩(wěn)定,想要觀察一個(gè)穩(wěn)定的反射現(xiàn)象需要調(diào)查整較長時(shí)間,另外科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性也值得商榷。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)我們只在后側(cè)研究,就得出結(jié)論時(shí)是不科學(xué)的,但當(dāng)轉(zhuǎn)到前方,在一定的范圍內(nèi),即使不在同一平面也可以看到B板上有光線存在。這在教學(xué)過程我們是不能回避的,我們要么和學(xué)生分析形成原因在光源并不是真正意義上的一束光線,有一定的粗細(xì),當(dāng)然我們也可以改進(jìn)們的實(shí)驗(yàn)方案。
實(shí)驗(yàn)方案2:如右(圖2)所示,1是平面鏡,2是編織毛衣用的竹針(表示法線,用鐵架臺(tái)固定竹針與鏡面垂直),3是激光筆,4和5是縫衣用棉線。制作時(shí),可用鉛筆刀小心地在竹針的尖端橫劃一道刻痕,把棉線牢固地系在竹針刻痕處。學(xué)生通過前面已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,反射光線與入射光線是一一對(duì)應(yīng)的,讓學(xué)生用棉線、竹針、激光筆代替,并讓棉線從激光筆中引出,用竹針將棉線固定,光沿著棉線射向平面鏡,另一位同學(xué)在另一側(cè)尋找,直到棉線將光路顯示出來為止,記錄此時(shí)棉線位置,我們研究棉線的位置關(guān)系即為光線的位置關(guān)系。
但在研究過程中,我們無法保持光線長時(shí)間存在,無法直接研究,我們需要記錄光線所在的位置,我們只需要讓光線與棉線重合時(shí),本實(shí)驗(yàn)裝置的巧妙之處是用棉線尋找反射光線,向?qū)W生在展示空間立體,經(jīng)過比較長時(shí)間的尋找,學(xué)生會(huì)有找到光線的瞬間都有驚乎的表情,感受成功的喜悅!教師因地制宜地引導(dǎo)學(xué)生使用身邊隨手可得的物品進(jìn)行設(shè)計(jì)探究活動(dòng)和各種物理實(shí)驗(yàn)。拉近物理與生活的距離,讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性,感受到科學(xué)和社會(huì)、科學(xué)和日常生活的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)方案3:在圓形燒瓶缸中放入水和少量牛奶攪拌均勻如圖3所示。水是透明物質(zhì),光在水中傳播不能看到光的傳播路徑,所以要摻入少量光反射效果較好的白色牛奶。牛奶不要過多,否則不易于觀察光線固定激光筆于劃槽之上,讓激光射入缸底一點(diǎn)。引出法線,在劃槽上用自行車車條代替法線,放置于入射點(diǎn)上方。在旋轉(zhuǎn)過程中讓各個(gè)方向的同學(xué)都可以看到在旋轉(zhuǎn)過程中三條線之間位置的變化,其中在某一個(gè)角度三條線“重合”,這一現(xiàn)象證明了反射光線、入射光線和法線在同一個(gè)平面內(nèi)。在玻璃缸表而畫上量角器,讓入射光線的入射點(diǎn)射到原點(diǎn),多次改變?nèi)肷浣嵌?,觀察反射角的大小變化和與入射角的關(guān)系,同樣可以研究反射光線、入射光線與法線的位置關(guān)系,反射角與入射角的大小關(guān)系。
本實(shí)驗(yàn)方案與方案件2相比較而言,學(xué)生理解過程更容易接受,采用方案1中方法將光線在一個(gè)空間中顯示出來,給學(xué)生一個(gè)空間立體感,突破板面的缺陷,直接研究所看到的光線,此方法的確是一個(gè)創(chuàng)新的思想,但本實(shí)驗(yàn)只能作為演示的實(shí)驗(yàn)非常合適,并不能作為學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)探究的設(shè)計(jì),而且此方法實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜,有將簡單問題復(fù)雜化的現(xiàn)象。
光的反射多方案設(shè)計(jì),啟示我們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中,教師要研究實(shí)驗(yàn),就必須認(rèn)真深入地研究實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)方案,以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得更好的效果。通過制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這個(gè)科學(xué)探究要素內(nèi)涵的加深理解過程,同時(shí)學(xué)生也獲得了鍛煉的機(jī)會(huì),能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。
(作者單位:江蘇省淮陰中學(xué))
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,而物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的科學(xué)探究的作用尤為重要,都有著其他教學(xué)方式不可取代的作用?!爸贫ㄓ?jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是科學(xué)探究過程中重要的環(huán)節(jié),我們一線老師多數(shù)情況下,為了使科學(xué)探究能順利進(jìn)行下去,教材都會(huì)在給出假設(shè)的基礎(chǔ)上介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案。在課堂教學(xué)中,為了完成教學(xué)進(jìn)度,節(jié)約課堂時(shí)間,常常采用教材介紹的方案,這個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生較少有鍛煉的機(jī)會(huì),這樣,讓學(xué)生經(jīng)歷“制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”的過程就顯得特別必要,不拘泥于教科書介紹的實(shí)驗(yàn)方案,在老師的引導(dǎo)和幫助下,充分發(fā)揮學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力,師生形成學(xué)習(xí)共同體,改進(jìn)優(yōu)化,我以探究光的反射定律實(shí)驗(yàn)方案為例,來說明教師在教學(xué)過程中如何改進(jìn)與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。
實(shí)驗(yàn)方案1:如圖是蘇科版物理教材介紹的實(shí)驗(yàn)方案教材中實(shí)驗(yàn)所用的器材是兩個(gè)大小相同的帶有量角器的光屏,其中一個(gè)光屏與一個(gè)小平而鏡垂直,另一個(gè)光屏可以繞著ON的對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng),并且與平面鏡垂直,用一個(gè)激光筆作為光源如(圖1)所示。將平面鏡M水平放置,然后把一塊標(biāo)有刻度的白色硬紙板豎直放置在平面鏡上,硬紙板由A、B兩個(gè)部分組成,且可沿接縫ON折疊,使一束光線緊貼硬紙板射向鏡面上的O點(diǎn),從硬紙板上讀出入射角和反射角的大小,改變?nèi)肷涔饩€的方向測(cè)量對(duì)應(yīng)的入射角與反射角,得出反射角與入射角的大小關(guān)系;以法線ON為軸,將硬紙板的B面向后旋轉(zhuǎn),這時(shí)在B面上還能觀察到反射光線嗎?從而得出反射光線與入射光線三者在同平面內(nèi)。
用這樣的演示實(shí)驗(yàn)裝置,是符合初中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)來看,用激光筆沿光屏射到平而鏡上,觀察在光屏上留下的軌跡,實(shí)際上是用光屏上的反射點(diǎn)的集合以表示光的傳播路徑,簡便易行,教學(xué)過程容易就地取材,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,但仍存在一些不足,但筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)一些問題,學(xué)生在實(shí)際操作過程中,學(xué)生使用激光筆時(shí)不穩(wěn)定,想要觀察一個(gè)穩(wěn)定的反射現(xiàn)象需要調(diào)查整較長時(shí)間,另外科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性也值得商榷。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)我們只在后側(cè)研究,就得出結(jié)論時(shí)是不科學(xué)的,但當(dāng)轉(zhuǎn)到前方,在一定的范圍內(nèi),即使不在同一平面也可以看到B板上有光線存在。這在教學(xué)過程我們是不能回避的,我們要么和學(xué)生分析形成原因在光源并不是真正意義上的一束光線,有一定的粗細(xì),當(dāng)然我們也可以改進(jìn)們的實(shí)驗(yàn)方案。
實(shí)驗(yàn)方案2:如右(圖2)所示,1是平面鏡,2是編織毛衣用的竹針(表示法線,用鐵架臺(tái)固定竹針與鏡面垂直),3是激光筆,4和5是縫衣用棉線。制作時(shí),可用鉛筆刀小心地在竹針的尖端橫劃一道刻痕,把棉線牢固地系在竹針刻痕處。學(xué)生通過前面已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,反射光線與入射光線是一一對(duì)應(yīng)的,讓學(xué)生用棉線、竹針、激光筆代替,并讓棉線從激光筆中引出,用竹針將棉線固定,光沿著棉線射向平面鏡,另一位同學(xué)在另一側(cè)尋找,直到棉線將光路顯示出來為止,記錄此時(shí)棉線位置,我們研究棉線的位置關(guān)系即為光線的位置關(guān)系。
但在研究過程中,我們無法保持光線長時(shí)間存在,無法直接研究,我們需要記錄光線所在的位置,我們只需要讓光線與棉線重合時(shí),本實(shí)驗(yàn)裝置的巧妙之處是用棉線尋找反射光線,向?qū)W生在展示空間立體,經(jīng)過比較長時(shí)間的尋找,學(xué)生會(huì)有找到光線的瞬間都有驚乎的表情,感受成功的喜悅!教師因地制宜地引導(dǎo)學(xué)生使用身邊隨手可得的物品進(jìn)行設(shè)計(jì)探究活動(dòng)和各種物理實(shí)驗(yàn)。拉近物理與生活的距離,讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性,感受到科學(xué)和社會(huì)、科學(xué)和日常生活的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)方案3:在圓形燒瓶缸中放入水和少量牛奶攪拌均勻如圖3所示。水是透明物質(zhì),光在水中傳播不能看到光的傳播路徑,所以要摻入少量光反射效果較好的白色牛奶。牛奶不要過多,否則不易于觀察光線固定激光筆于劃槽之上,讓激光射入缸底一點(diǎn)。引出法線,在劃槽上用自行車車條代替法線,放置于入射點(diǎn)上方。在旋轉(zhuǎn)過程中讓各個(gè)方向的同學(xué)都可以看到在旋轉(zhuǎn)過程中三條線之間位置的變化,其中在某一個(gè)角度三條線“重合”,這一現(xiàn)象證明了反射光線、入射光線和法線在同一個(gè)平面內(nèi)。在玻璃缸表而畫上量角器,讓入射光線的入射點(diǎn)射到原點(diǎn),多次改變?nèi)肷浣嵌龋^察反射角的大小變化和與入射角的關(guān)系,同樣可以研究反射光線、入射光線與法線的位置關(guān)系,反射角與入射角的大小關(guān)系。
本實(shí)驗(yàn)方案與方案件2相比較而言,學(xué)生理解過程更容易接受,采用方案1中方法將光線在一個(gè)空間中顯示出來,給學(xué)生一個(gè)空間立體感,突破板面的缺陷,直接研究所看到的光線,此方法的確是一個(gè)創(chuàng)新的思想,但本實(shí)驗(yàn)只能作為演示的實(shí)驗(yàn)非常合適,并不能作為學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)探究的設(shè)計(jì),而且此方法實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜,有將簡單問題復(fù)雜化的現(xiàn)象。
光的反射多方案設(shè)計(jì),啟示我們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中,教師要研究實(shí)驗(yàn),就必須認(rèn)真深入地研究實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)方案,以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得更好的效果。通過制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)這個(gè)科學(xué)探究要素內(nèi)涵的加深理解過程,同時(shí)學(xué)生也獲得了鍛煉的機(jī)會(huì),能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。
(作者單位:江蘇省淮陰中學(xué))