创设有效的实验探究

刘桂斌

学生亲身做实验不仅能使学生生动地感知物理现象，加深对物理知识的认识，更重要的是能使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，培养严谨细致的科学态度。笔者就《光的折射定律》教学过程中遇到的实验问题，按照课标要求，最终创造条件把演示实验转换成为学生分组实验的经历做一剖析，加强大家对学生实验的重视。

1备课思考

光折射的内容学生在初中有一定的定性接触和了解，粤教版3-4第3章光学的《光的折射定律》可以说是初中知识基础上的深化和拓展，经过一番思考，总体进行了如下的设计。

（1）以学生在初中了解的知识进行提问：光在介质中是如何传播的？

提问的最主要目的是纠正有些学生的错误概念，加深学生对“光在同一种均匀介质中沿直线传播”的认识，同时引入本节新课：如果不是同一种均匀介质将可能发生折射，进入本节主题。

（2）利用光的折射激光实验仪进行光的折射演示实验，让学生做实验，完成表格，总结出对某一确定介质，光线入射角和折射角的正弦之比是不变的，即sini/sinr=n（n为常数），从而得出光的折射定律。

目的是加强师生的互动，突出学生的主体地位，加强学生的自主探究活动，培养学生的归纳总结能力，同时也活跃课堂气氛，切合新课标的过程与方法的要求。

（3）理论和实验相结合，从惠更斯原理出发，请学生从理论推导sini/sinr=v1/v2，进一步验证sini/sinr=n的正确性。

目的是让学生在理论和实验两方面认识光的折射定律，提高学生的运用和推导能力，培养学生严谨的科学态度。

（4）引入折射率，得出公式n=c/v，理解光密和光疏介质概念，得出介质折射率n大于1的重要结论。

（5）讨论光从光密到光疏介质、光从光疏到光密介质的折射角关系和折射率的计算。

（6）学生练习，设计几道练习针对重点和难点进行巩固和提高。

2提出问题

教学设计完成后，马上进入实验教学备课工作，实验教学备课是完成教学整体设计的一个重要环节达到实验目标的重要步骤要做到备大纲、备教材、备学生，进而明确实验教学的具体目标。课前，教师一定要先动手做一做准备实验，对实验中的重点、难点、可能出现的问题做到心中有数。

笔者在实验室准备光的折射激光实验仪时，发现实验室只有一台实验仪可以使用，在实验准备室，经过一番调试，测量了几组数据进行验算，结果比较准确。考虑到公开课时是学生来动手演示，笔者找来两个学生，布置他们预习《光的折射定律》，要求他们第二天用光的折射激光实验仪来做折射定律的实验并进行数据处理，看看学生在实验中会出现什么问题。

第二天下午，两个实验员和笔者做观众，由学生进行实验操作，很顺利，在6 min内完成并且处理了数据。但在下面只能够看见两个学生忙个不停，看不见激光束，更不知道具体的实验环节和数据是否合理、准确。如果是笔者在上面上课，下面的学生肯定也会和笔者有一样的感觉，其他学生只是看热闹，这样的演示实验是失败的。怎样让全体学生看得更清楚呢？借助实物投影仪应该可以解决这个问题吧？可以让实物投影仪的摄像头对准光的折射激光实验仪，然后再投影到屏幕。于是把折射激光实验仪搬到有实物投影仪的教室，整个仪器被放大显示在屏幕上，甚至连底板角度刻度也比较清晰，心想这次应该没问题了。为了保险起见，叫两个学生再做一遍，结果令人失望，激光束很难被清晰地投影出来，意味着这种方法也是不可行的！怎么办？不要说创造性地开展实验，课本现有的实验都完成得不理想，这样显然不利于教学重难点的突破。看来做这个实验要达到预期的效果，还是需要几个人1台实验仪器，让每个学生亲自动手，这样不但能增强学生的动手能力，而且能够突破教学的重难点，加深对理论知识的理解。但学校只有1台光的折射激光实验仪，这想法似乎有点不着边际。能否创造条件让学生进行小组实验呢？

3分析与对策

笔者仔细研究了光的折射激光实验演示仪，发现实际上它是由激光发生器、半圆形玻璃砖、角度刻度盘3部分组成。半圆形玻璃砖可以旋转，玻璃砖的圆心和角度刻度盘的中心重合。我们可以组合简单的光的折射激光实验演示仪：用激光笔代替激光发生器，用纸画一个角度刻度盘，加上实验室的半圆形玻璃砖就行。笔者把自己的想法和实验员进行了交流，一致认为这样实验的效果好，实验室能提供足够的激光笔和半圆形玻璃砖，只是圆形角度刻度纸没有，要自己解决。回到办公室，发现靠自己手工画，很难准确画出一个最小刻度为2°的圆形角度刻度纸，于是想到利用电脑进行画图，应用数学教师提供的几何画板程序，不断尝试，终于找到了一种比较“笨”的方法完成180等分圆周：首先是利用按钮画一个圆，然后点击“构造”菜单下圆上的点，再点击“变换”菜单下的旋转命令，设置固定2°进行旋转，绘制了一个被均匀等分的半圆，然后复制到画图中，经过编辑，一个均匀等分180份的圆周完成了。为了实验测量的方便，如图1标上刻度，并且把0°和0°两点连线，90°和90°两点连线，标出交点圆心位置O。

图1自制角度刻度盘实验时，要把半圆玻璃砖的直径平面对准90°和90°两点连线，玻璃砖的圆心和O点重合，即0°和0°两点连线为法线，读出激光笔的激光入射角和折射角。

4课后思考

本节公开课，由两个学生一小组进行分组实验，课堂气氛活跃，学生一个操作实验一个读数相互配合，每个学生都认真动手测量，各小组实验数据接近，而且误差都比较小，基本能够得出sini/sinr接近常数。有意思的是，听课教师也认真参与学生的测量，对学生进行了指导，对学生的测量结果比较满意，并对学生进行分组实验环节给予了高度评价。

在“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”的“三维目标”中，要特别重视“过程与方法”的体验，做好课堂演示和分组实验，增强学生的实验仪器使用、实验现象的观察能力。教师要克服困难、创造条件让学生进行分组实验。学生只有在参与的过程中获得成功，才能更好体会学习物理的乐趣与价值，才能在学习的过程中迸发出激情的火花，感受学习物理的快乐，领悟自然的和谐与奇妙。