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《义务教育数学课程标准(2011年版)》明确提出“引导中学生在科学探究中发觉问题、提出问题、分析问题和解决问题”的科学探究学习理念,并明晰了“教师是科学探究的组织者、引导者和合作者”。
这就要求我们要通过科学的教学手段,培养中学生的科学心态、科学精神、创新意识,提升中学生的动手能力和剖析问题、解决问题的能力。
因此,我们在“光的折射定理”实验教学中,对传统实验进行了改进和创新。
传统实验方式存在的问题
1.将棱镜置于两个不同的光路上,让中学生观察有哪些现象?2.观察到的现象是否正确?若果不正确,为啥?3.班主任怎么剖析?怎样引导中学生剖析光的折射规律?
4.怎么验证“当光线从空气斜射入水或其他介质时,入射角和折射角均随光线的传播方向而改变”这一实验推论?5.怎么让中学生亲自动手检测两次所得到的折射率的大小?
6.实验中有哪些不安全诱因存在吗?怎样防止出现车祸?7.在实验中,中学生会碰到什么困难?须要班主任怎样帮助中学生克服困难?
8.班主任在实验过程中光的折射创意小实验,对每位实验细节有哪些要求吗?9.为了完成这个实验,须要打算什么器材和材料呢?
10.怎样设计实验步骤,让中学生更好地理解光的折射定理的含意呢?
实验1:在透明玻璃板上,先放一张纸,再放一张玻璃板,让中学生观察纸和玻璃板之间是否有缝隙。假如有缝隙,说明光线是通过玻璃和纸的界面步入玻璃内部,折射后步入空气中。
实验2:用三个大小相同的瓶子(其中一个瓶子里倒入少量的水),一个瓶子里倒入适量的水。让中学生观察瓶子里水和空气的比列,之后做以下实验:
(1)让中学生用手遮住光线从玻璃杯中透出的一条光线(如图2所示),再让中学生观察光线透过海面时发生了哪些变化(如图3所示)。
通过对比实验,得出光的折射定理:光从空气中传播到玻璃中发生了折射。
创新实验过程
传统实验是将一个平行光管固定在一个平面镜上,之后由两位朋友分别站在两个平面镜中间,借助光学原理(平行光管和平面镜成像之间的倾角为定值),依照入射角与折射角相等的定理得出光的折射规律。
这样做有好多不足之处:①学生在实验过程中不能观察到光路变化,未能更好地理解光路改变时折射光线改变的规律;②只能用肉眼观察实验现象,难以从理论上对实验现象进行剖析、解释;③不能挺好地解释折射光线偏折的诱因。
因此,我们对传统实验进行了创新:在“光的折射定理”实验中,借助两个平面镜代替平行光管和平面镜成像之间的倾角为定值,同时在前面加上一块透明板,对入射光线和反射光线进行控制。
1.在透明的有机玻璃板上,用钢笔轻轻画出与光线平行的实线。
2.将一块玻璃板浸入在水底,使其顶部漏出海面,之后用注射器向玻璃板内注入清水,使水浸入有机玻璃板的顶部。
4.在两块玻璃板间放一块透明的有机玻璃板(图1)。
5.把装有两块玻璃板的透明有机玻璃板夹在两块半透明有机玻璃之间,如图2所示。
6.把光线从玻璃板上方射入有机玻璃烩面内。
7.将一只凸透镜置于有机玻璃烩面上,另一只凸透镜置于有机玻璃烩面上,使凸透镜的焦面与有机玻璃烩面重合。
8.当折射光线射入有机玻璃烩面内后,凸透镜的焦面与有机玻璃板的焦面重合时,可以看见透过有机玻璃烩面的光线是一条直线。
9.用刻度尺检测该折射光线到两块半透明有机玻璃板之间的距离。
改进的优势
1.“光的折射定理”是一节演示实验课,倘若只是讲中学生实验,既没有意义也不会有疗效。为此,要让中学生在实验中通过观察,体配镜的折射现象和规律。
2.“光的折射定理”是一节探究课,若果只讲实验、不讲原理,中学生没有自己的思索过程和推论,难以从实验中得出推论。
为此,在实验教学中应渗透科学探究的思想和技巧。
4.“光的折射定理”是一节演示实验课,假如只讲原理、不讲现象和推论,中学生对化学规律的认识十分粗浅。
实验改进后,中学生通过自己动手实验,亲自感遭到了探究的乐趣和成功的喜悦,但是把握了光的折射定理,真正做到了让中学生“亲其师而信其道”,收到了良好的教学疗效。
在这个过程中,中学生的动手能力和实验设计能力得到了提升,培养了中学生的科学心态和科学精神,树立了中学生的科学意识。
同时也彰显出创新是化学学科的灵魂和生命。传统实验教学中出现的“多做”和“少做”问题,是制约中学生发展、培养中学生创新精神、创新能力的重要诱因。通过对实验改进创新,可以有效地防止这种问题。
在实验中,我们发觉通过改变入射光线和法线方向、改变折射角、改变入射角等多种形式来控制折射光线在介质中传播过程中光线的位置和折射角大小,可以更好地观察到折射现象。
因而,通过改进实验,我们可以充分发挥班主任在教学中的主导作用、学生在学习中的主体地位。
创新实验反省
通过实验教学光的折射创意小实验,我深深感受到:做好课堂实验教学,是培养中学生创新能力的重要途径。在教学中,我坚持从中学生的生活实际出发,从中学生最熟悉、最感兴趣的事物着手,迸发她们探究知识的兴趣。引导中学生亲自动手、亲自动脑、亲身体验、亲自参与、亲身感受,培养中学生敢于探究的科学精神和创新意识。
在实验教学中,我尽量做到:①设计的实验问题要有较强的可操作性;②尽量使用已有的器材;③尽可能借助中学生身边可借助的材料;④引导中学生仔细观察和剖析实验现象。我认为这样做更能迸发中学生学习数学的兴趣和动力,让她们在愉快的氛围小学习和探求,让她们学得轻松,学得愉快。
“光的折射定理”实验创新中存在的不足之处是:①用两个普通玻璃板取代折射率小球和玻璃板之间是一种不可取的做法;②为了排除空气中氧气对折射率检测值的干扰,
我们把光路中不能透过空气而能透过透明玻璃板直接看见光通过折射光线后,折射率读数偏小(实际值为0.98);③没有设计用电子称直接称量出两块玻璃板之间液体折射率。