鐘興梁 毛雪麗 馬婷婷
【摘要】從一個(gè)復(fù)雜的原理或現(xiàn)象通過簡(jiǎn)單的演示,讓同學(xué)們能直觀的看出其中的奧妙。自制趣味物理演示器材不僅能提高制作演示器材學(xué)生的思考與動(dòng)手能力,還能激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的興趣,使老師的教學(xué)更加輕松。
【關(guān)鍵詞】自制教具 大學(xué)物理 演示實(shí)驗(yàn)
【基金項(xiàng)目】西南科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究項(xiàng)目(17syjs-09);西南科技大學(xué)教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目(16xn0046)。
【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2018)45-0182-02
根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),國(guó)外多數(shù)知名高校都十分重視大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的作用,他們的演示實(shí)驗(yàn)設(shè)施完善,內(nèi)容豐富[1]。但由于經(jīng)費(fèi)原因或者是演示器材過于復(fù)雜,國(guó)內(nèi)大多數(shù)學(xué)校在物理教學(xué)中并沒有演示器材可以使用。我校就嚴(yán)重缺乏實(shí)驗(yàn)演示的相關(guān)設(shè)備,教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)就按照實(shí)驗(yàn)過程告知同學(xué)如何使用儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量,同學(xué)們只關(guān)心測(cè)出數(shù)據(jù),一場(chǎng)實(shí)驗(yàn)下來談不上興趣。對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)面臨的問題,自制演示實(shí)驗(yàn)器材的作用就至關(guān)重要,不僅能豐富物理實(shí)驗(yàn)課堂趣味性,也能使教師的教學(xué)更具有說服力。
一、自制演示器材設(shè)計(jì)與演示
1.電磁感應(yīng)
電磁感應(yīng)的原理廣泛的運(yùn)用于生活,當(dāng)我們把鐵鍋放上電磁爐,不用生火也能做出美味的飯菜。電磁感應(yīng)廣泛的應(yīng)用于生活,但是很多同學(xué)并沒有去了解其原理,因此通過實(shí)驗(yàn)演示讓學(xué)生認(rèn)識(shí)什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。演示開始時(shí),先將兩個(gè)螺線管纏繞在一根鐵芯上,將螺線管的一端接電源,并在另一端接出兩根導(dǎo)線與一LED小燈相連接,并在透明的塑料板上均勻的灑上細(xì)小的鐵屑,接通電源,發(fā)生的現(xiàn)象:鐵屑的變化反應(yīng)了在通電的螺線管周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),并可清晰的看見磁場(chǎng)的分布,同時(shí)變化的磁場(chǎng),使得在其變化的磁場(chǎng)內(nèi)的螺線管產(chǎn)生了感生電流,使LED小燈發(fā)光,將一萬用表接在LED燈的兩端可清楚的看見有電流的有讀數(shù)顯示(如圖1)。
2.分光計(jì)
我們依稀還記得那雨后掛在天邊絢麗的彩虹,陽光照射下的彩色氣泡。那么通過光的色散原理來制作演示器材。演示開始時(shí),選擇光束集中且強(qiáng)度大的光源,把光源固定在一個(gè)位置。打開光源,一束白光垂直入射四棱鏡,白光經(jīng)過四棱鏡時(shí),由于各色光的波長(zhǎng)不同而發(fā)生色散現(xiàn)象,從而在不同的方向會(huì)產(chǎn)生不同的色散光,找出七種不同光的出射位置,選擇發(fā)生色散的光強(qiáng)度最強(qiáng)光束將其用光纖引出,光纖作為一個(gè)光的接收裝置能通體發(fā)出所接收的光,增加觀賞性。并且在背景屏上也能看到不同顏色光的光路(如圖2)。絢麗的光產(chǎn)生一種美感,雖然裝置簡(jiǎn)單,但是看起來很有科技感,能引起學(xué)生的興趣。
3.薄透鏡焦距測(cè)定
薄透鏡在我們?nèi)粘I钪羞\(yùn)用非常廣,薄透鏡在照相機(jī),望遠(yuǎn)鏡等產(chǎn)品中是必不可少的部分。搜集資料后發(fā)現(xiàn),日本幾年前就設(shè)計(jì)出來了一種衣服,從后邊能穿過身體看到前面的景物。這一現(xiàn)象很有趣,只需要改變透鏡組的焦距就可以達(dá)到這樣的效果,利用經(jīng)打磨的光學(xué)透鏡來把光線折射從而造成隱形的錯(cuò)覺。先準(zhǔn)備兩組焦距不同的薄透鏡,第一和第二個(gè)透鏡間距為兩個(gè)不同透鏡的焦距之和;第三和四透鏡間距也為兩個(gè)不同透鏡的焦距之和;第二三個(gè)透鏡間距為2·f2·(f1+f2)÷(f1-f2)。演示開始時(shí),設(shè)定好的位罝擺放兩組透鏡,就可以把穿過中間的光線扭曲至繞過金屬棒,看起來金屬棒變得隱形了。當(dāng)用手指放在第四個(gè)透鏡后,從側(cè)面看發(fā)現(xiàn)金屬棒和手指在同一直線上,從前方看到了手指但依舊看不到金屬棒(在焦距處),就感覺像是手指透過了金屬棒(如圖3)。
二、演示器材配套的演示視頻的錄制
多媒體教學(xué)是指在教學(xué)過程中運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的觀察和方法,組織多媒體信息,形成合理的教學(xué)結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)教學(xué)優(yōu)化,使學(xué)生真正體會(huì)到物理學(xué)科的學(xué)習(xí)方法,提高學(xué)生觀察及分析問題的能力[2]。在加入實(shí)驗(yàn)演示這一環(huán)節(jié)后,一部分演示實(shí)驗(yàn)在演示時(shí)可能占用的時(shí)間較長(zhǎng),但學(xué)時(shí)依舊沒有變,從而壓縮后面的內(nèi)容的時(shí)間,導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量不佳。面對(duì)這一情況我們可以選擇用簡(jiǎn)短的插入動(dòng)畫和模型的視頻,在課前進(jìn)行演示,既不占用實(shí)驗(yàn)課堂時(shí)間,又能使課堂氣氛變得活躍。
三、自制物理演示器材用于教學(xué)的作用
大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)具有把復(fù)雜的物理理論用簡(jiǎn)單的物理演示實(shí)驗(yàn)詮釋出來的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軐W(xué)生以往的記憶性知識(shí)和生活中的所感所見相結(jié)合,從而有效地縮短學(xué)生理解抽象理論的時(shí)間,達(dá)到縮短課時(shí),提高教學(xué)質(zhì)量的目的,更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,給學(xué)生更多的學(xué)習(xí)動(dòng)力。
1.對(duì)學(xué)生的作用
首先可以用簡(jiǎn)單直觀的演示實(shí)驗(yàn)來鍛煉學(xué)生的觀察和分析能力,進(jìn)一步鍛煉思維能力。通過鍛煉后再增加演示實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜度,讓學(xué)生自己去觀察分析物理現(xiàn)象和過程。同時(shí)創(chuàng)造條件,使學(xué)生參與到演示實(shí)驗(yàn)的展示、制作、維護(hù)、改進(jìn)等創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。通過自制與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)配套演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備和視頻,教師在課堂上演示,突破現(xiàn)有教師講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,學(xué)生填鴨式記錄實(shí)驗(yàn)步驟,測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的沉悶的教學(xué)方式。通過演示生活相關(guān)物理現(xiàn)象,把來源于生活的趣味物理實(shí)驗(yàn)在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課堂中演示出來,使學(xué)生了解物理實(shí)驗(yàn)與生活息息相關(guān),不僅能夠提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣和主動(dòng)動(dòng)手參與度,還能改變以往學(xué)生認(rèn)為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課無用論的思想。使學(xué)生充分參與到物理現(xiàn)象的思考中,并能夠清晰的明確本次實(shí)驗(yàn)課程的目的,真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生從被動(dòng)填鴨式實(shí)驗(yàn)課程轉(zhuǎn)換為自覺主動(dòng)的動(dòng)手驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)過程。
2.對(duì)學(xué)校的作用
對(duì)于大多數(shù)高校實(shí)驗(yàn)演示器材的短缺,通過自制演示實(shí)驗(yàn)器材這條路能幫助學(xué)校完善演示設(shè)備,還能幫助學(xué)校培養(yǎng)這方面的人才。由于演示器材的短缺,很多本科生都表現(xiàn)出對(duì)物理實(shí)驗(yàn)不感興趣的態(tài)度,他們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)就是單純的去完成學(xué)業(yè)要求,并不去反思做這個(gè)實(shí)驗(yàn)到底有什么用,往往是做過就忘了。對(duì)于這些學(xué)生,并不能培養(yǎng)到他們的創(chuàng)新和實(shí)踐能力,這就意味著和有著這些能力的人存在著差距。若是學(xué)校足夠重視演示實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)的作用,把演示實(shí)驗(yàn)加入課堂,開設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室開放基金或者比賽,鼓勵(lì)學(xué)生自制演示實(shí)驗(yàn)器材,這樣不僅有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力,還有利于學(xué)校培養(yǎng)物理方面的人才。
結(jié)束語
物理實(shí)驗(yàn)課堂可以充分利用演示器材來增加學(xué)生的興趣,鼓勵(lì)學(xué)生自主開發(fā)演示器材。使學(xué)生從觀看演示者變成演示者,讓學(xué)生培養(yǎng)出自主探究能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力,這就是課堂演示實(shí)驗(yàn)的意義所在。
參考文獻(xiàn):
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作者簡(jiǎn)介:
鐘興梁, 西南科技大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)1503級(jí)本科生。
馬婷婷,西南科技大學(xué)理學(xué)院講師,從事大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)及儀器開發(fā)工作。