演示性实验和设计性实验教学在初中“物理光学”课程中的应用

摘要：“物理光学”课程具有较强的理论性，老师在教学中需要以内适宜的实验。本文从实际出发探究初中“物理光学”课程的教学现状，分析“物理光学”课程对学生发展的重要意义。从对原有教材内容的优化和增加创新的设计性试验这两个方面总结在初中“物理光学”课程教学中应用演示性实验和设计性实验的模式。

关键词：物理光学;演示性实验;设计性实验

引言：2019年11月我国教育部印发《关于加强和改进中小学实验教学的意见》，在学习中应该提高学生们的观察能力和动手能力，树立创造性思维，优化团队合作意识。教育部对实验性教学有了更明确的要求，并且决定在2023年把实验操作的内容汇入到初中的学业考试中。老师应在“物理光学”课程中加入实验环节。

一、初中“物理光学”课程的教学现状

“物理光学”汇集物理和光电信息的相关知识，在初中物理课程中占据重要地位。这个概念的理论性较强，事物之间的规律较为抽象，难以用生动的语言进行描述，增加学生们学习的难度。所以，授课老师应该不断转化教学的模式，拉近学生之间的距离，增加物理课程的吸引力，提高学生们的参与感。现阶段，物理课程的主要采用知识传授的模式，学生们只是掌握基础的理论知识，缺乏实际的动手能力和探索意识，这样不利于学生们的全面发展。在进行“物理光学”教学时，应该合理地融入演示性和设计性实验，把理论知识和动手实验构建直观联系，这样能够对已学的知识进行有效补充和说明。

二、在初中“物理光学”课程教学中应用演示性实验和设计性实验的模式

（一）对原有教材内容的优化

1.小孔成像

光的传播在日常的生活中较为常见，但是学生们不能准确地把握其中的知识点，无法把实际和物理知识构建联系。在物理教学中老师可以通过“小孔成像”实验，帮助学生们掌握其中的知识，降低学习的难度。利用LED光源，在罐头瓶的底部开一个小洞，之后把塑料薄膜覆盖在罐头的另外一头，之后在上面覆盖一个遮光的设备。这样就可以正式进行实验，如果覆盖遮光设备，把LED光源放置在小孔的位置，这样在塑料薄膜就会呈现一个倒立的图像。要想提高观察的效果，可以适当把教室的亮度调暗[1]。在遮光设备的影响下成像效果更加清晰，能够帮助学生们直观地体会成像的过程，以便明确小孔成像的概念。

2.平面镜成像

平面镜是初中物理教学中较为常见的实验内容，但是因为多用因素的干扰，实验数据容易产生较大的误差，影响结果的精准性。在进行物距或者像距的数值时可能存在一定的偏差，从而引发学生们的疑惑。所以应该进行实验性教学，优化学生们的理解效果。老师利用亚克力双面镜，通过拼凑的方法把它们如阶梯般连接在一起。应用LED灯作为光源，把误差控制在合理范围内。在需要观察的物体上画上方格，以便学生们进行直观观察，老师在底座架设一个旋转设备，以便老师进行演示。这样学生们可以通过不断旋转物体的位置，判断那两个观察物是否能重合。在这个演示实验中镜子的成像效果较为清晰，不需要在配置额外的光源。

3.光的反射定律

在学习“光的反射定律”时应该探究反射光应该按照什么方向射出，明确在什么情况下能后看到反射光。为了帮助学生掌握光的反射规律，探究在不同情况下光的变化，老师通过演示实验的模式为学生们构建实验情境。利用玻璃圆柱进行分光操作，把激光灯投入到管中，把光线直接投入到水中，这样能提高光路的明显程度。把两块铁板制作成可旋转的光屏，在光屏的底部设置量角器。在操作中把光的传播实验和反射实验进行结合以便学生们能够更加直观掌握其中的规律[2]。利用激光笔按照光屏的位置投射到水中，保证光线能够穿过光屏的中心点，然后老师邀请学生画出对应的折线，并读出对应的角度。之后再把光屏向后面弯折，通过观察可知反射线、射线和法线依旧在同一个水平面上。通过这个演示性实验能够把知识构建联系，加深学生们的记忆效果和质量，构建系统的知识框架。

4.分析凸透镜成像规律

在进行教学时，老师为了帮助学生们更好地掌握凸透镜的成像规律，老师利用普通的LED手电筒，并在灯罩上蒙上塑料袋和不透明的卡纸，然后在上面写上“L”，从而形成一个光源，或者直接用小灯拼凑成一个字母“L”。为了便于学生们进行观察，把凸透镜安排在光具座的中点位置，保障两边的数值能够逐渐增大，这样学生们就能有效掌握物距和像距。利用不透明的纸板充当遮光板。这时老师引导学生们进行操作，通过移动物距和像距能够获得倒立并放大的图像。如果把纸板当下就能明显感受图像变暗，但是位置和大小因素没有明显改变。利用这种模式能使实验更加直观，能够进行科学的实验观察帮助学生们更好地掌握实验的规律。

（二）增加创新的设计性试验

1.水中火焰

这个实验主要应用光折射的原理，让学生们产生视觉错误，以达到蜡烛可以在水下燃烧的情况。把一支蜡烛固定在玻璃杯底部，然后在玻璃杯的后面放上同样一个蜡烛并点燃，确保两者处于同一水平面上，之后向玻璃杯中注水。在光的折射下就能展现出蜡烛在水中点燃的情况。这个实验能后激发学生们浓厚的学习兴趣，加强实验的参与感。

2.光在不同介质中传播

物理实验能够帮助学生们直观理解物理現象，但是因为多种条件的制约，实验的效果无法得到预期的效果。老师应该进行设计性实验，从生活处入手提高光学实验的影响力。老师带领学生们探究光在不同介质中的传播效果，在实验中融入创新的理念，提供更加丰富的教学资源。在水箱中加入清水，其次再加入食盐，然后不断地搅拌直到完全溶解为止。之后再往里面加入已经稀释的牛奶。使用激光笔，激光通过液体就会出现弯折的情况。在水箱的一侧放上蜡烛就会出现“海市蜃楼”的情况。这个实验能够帮助学生们掌握光在不同介质中的传播效果，在实验中加入牛奶能够减慢扩散的速度，把光的偏折情况直观呈现出来。

结论：综上所述，传统的初中物理教学都会把理论知识教学和实验进行分割，导致学生在学习时无法实现知识的有效应用。在进行“物理光学”的教学时，应该根据光学器具的呈现特点，把演示性实验和设计性实验科学地融合到课堂中，确保理论知识和实验的有效互动，帮助学生掌握物理规律，明确物理现象。

参考文献：

[1]成丽珠.人教版初中物理教材中光学实验的改进与创新研究[D].西华师范大学，2020.

[2]吴勇辉.在初中物理光学教学中构建“低负高效”课堂[J].华夏教师，2020（13）：29-30.

作者简介：

李英（1986.11）女，浙江绍兴人，本科，二级教师，初中物理教学。

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