时间：2023-05-30 10:55:10
课件实现的效果
课件完成后，可以修改介质1和介质2的折射率n1、n2，可以拖动入射光线AO在360°范围内旋转，反射光线、折射光线相应发生改变，屏幕动态显示入射角、反射角、折射角及发生全反射时的临界角，发生全反射时折射角显示为“未定义”，当光线从光疏介质射入光密介质时，临界角显示为“未定义”。最令我满意的地方是：三条光线都只绘制了一次，涉及到的计算公式都是包含多种情况的统一公式。
课件的制作方法
制作课件基本界面
选择线段工具，按住Shift键，画一条水平线段。选择这条线段的两个端点，构造一条直线作为两种介质的分界面，隐藏线段的两个端点（防止使用者旋转表示分界面的直线）。新建两个参数n1、n2，为了下面制作的方便，暂时把n2的值改为2（新建参数的默认值为1），把n1、n2分别移到界面的上方和下方，即界面上方介质的折射率为n1，界面下方介质的折射率为n2。在表示界面的直线上任取一点O作为入射点，过O做界面的垂线作为法线。
任意画一条线段GH，选择O与线段GH，画出一个以O为圆心、GH为半径的圆，并在圆上任取一点A，连接AO， AO就是入射光线（先不标表示光线传播方向的箭头）。
当课件完成时拖动A点可以改变三条光线的位置，拖动G或H点可以改变三条光线的长短。
画出反射光线
选择法线，执行“变换”菜单中的“标记镜面”命令，单击A，执行“变换”菜单中的“反射”命令做出A点以法线为对称轴的对称点B，连接OB，OB就是反射光线。
画出折射光线
把A点先拖到界面的下方，此时折射光线在介质1中，所以只要在法线的上半部分找到一个点N'，再让N'绕O点旋转一定角度，得到折射光线OC上的一点T，这个角度的绝对值等于折射角，只要计算出这个角度就可以画出折射光线了。
找到这个特殊的点N'。为了使折射光线、反射光线可以随着入射光线的改变而改变，我们可以这样找到N'：连接AB与法线交于N，隐藏线段AB。再做出点N以界面为对称轴的对称点N'（图1）。
度量、计算出下列数据，这里要用到“度量”、“计算”两个菜单。折射角只能为正值和0，在计算机中角度可为负值，顺时针旋转得到的角的度数为负。入射光线可以在法线的左、右两侧，入射光线可以在介质1中、也可以在介质2中。为了创建一个统一的公式计算N'绕O点旋转的角度，我们要使用符号函数sgn（参数），参数为正，其值为1，参数为负，其值为-1，参数为0，其值为0。度量、计算出下列数据：
A和O点横纵坐标xA、xO、 yO、yA（度量坐标时，会出现坐标轴、网格线，要把它们隐藏）
入射角∠NOA，反射角∠NOB
N'绕A点旋转的角度：Arcsin(sgn(yO-yA).sgn(xA-xO).( n2/ n1) sgn(yO-yA).sin(∠NOA))
折射角：abs(Arcsin(sgn(yO-yA).sgn(xA-xO).( n2/ n1) sgn(yO-yA).sin(∠NOA)))，即折射角等于上面那个角度的绝对值。
临界角Arcsin( (n1/ n2) sgn(yO-yA)
这里仅以度量∠NOA为例说明角度的度量方法：依次选择N、O、A三点，执行“度量”菜单中的“角度”命令即可，注意第二个选择的点为角的顶点。
执行“数据”菜单中的“计算”命令，在弹出的“新建计算”窗口中动动鼠标就可以完成这些复杂公式的输入（图2），注意“乘方符号”是那个“三角”。
在完成的图中（图3），其中的sgn(xA-xO)是对入射光线AO在法线的左侧还是右侧进行判断；sgn(yO-yA)是对入射光线AO在介质1中还是在介质2中进行判断。
把N'绕O点旋转得到折射光线上的T，画出折射光线。选择计算出来的Arcsin(sgn(yO-yA).sgn(xA-xO).( n2/ n1) sgn(yO-yA).sin(∠NOA))执行“变换”菜单中的“标记角度”命令。双击O点，选择N'，执行“变换”菜单中的“旋转”命令，直接点“确定”就可以得到折射光线上的一点T。依次选择O、T，执行“构造”菜单中的“射线”命令得到射线OT，OT与圆交于C点，连接OC，OC即是折射光线，隐藏射线OT。
改变两种介质折射率的大小关系、拖动A点，测试一下课件是否达到预期效果。
课件界面的进一步完善
此时课件已达到预期效果，剩下的工作就是对课件界面的美化了。
把上面用到的那四个角度值的标签修改一下，隐藏那些复杂的公式。
可以改为：入射角∠NOA、反射角∠N'OA、折射角∠N'OC、临界角，注意∠不要使用几何画板的文本工具栏输入，要从Word中复制一个∠，在标签窗口按Ctrl+V键粘贴，直接输入的角符号∠在文件打包后会变成m∠。
把不需要显示的对象隐藏，分别右击B点、分界面直线、n1、n2，选择“属性”命令，在打开的对话框中，取消“可以被选中”选项，禁止对B点、参数n1和n2的选择（可以修改参数的数值），防止用户拖动这几个对象，需要调整时再勾选“可以被选中”即可。
一、多媒体应用的误区
1.信息太杂太多，造成学生注意力的分散，影响了学生消化吸收。
电脑能储存大量信息，在制作课件的过程中，将与课题有关的内容悉数罗列，而在使用的过程中，受到时间的限制，学生只能走马观花般欣赏课件，重点、难点不能突出，对本应该重视的地方，无法重视，因而难以消化和吸收，结果是课堂热热闹闹却收效甚微。
如在“光的折射”课件中，一教师收集了很多的折射事例，包括海市蜃楼、幻日等图片。在实际的授课中，学生用了较多的时间看了这些图片，却对探究光的折射特点，记忆、体会光的折射规律，进行光的折射作图方面，时间就比较仓促，只能匆匆而过。一课下来，对生活中一些常见的现象，如为什么在岸上看水中的东西会觉得比实际的浅、插在水中的筷子为什么在水面处会弯折等问题多不能解决，然而这些内容恰恰应该是学生学习的重点。用这样的课件上课，学习目标难以达成。学生虽然接触到很多东西，实际上他们理解、掌握的东西很少，更不用说举一反三、培养创造力了。
2.课件过分新奇，界面跳跃，容易造成学生思维受阻。
一些课件画面复杂，背景花哨，有的使用了较多的动画和音响，设置了一些新奇的活动画面，似乎不如此便体现不出制作者的水平和档次。这些课件往往是热闹、好玩，但也因为这些因素，造成喧宾夺主、画蛇添足，干扰了学生的注意力，冲淡了学生对重点和难点的关注。
比如，在上述“光的折射”课件中，教师在出示光的折射规律后，就让学生训练三棱镜的折射作图，缺少了必要的训练，就会造成学生无从下手，训练困难。接着提出，在池塘边，看到水中的“鱼”在“云”中游，这里看到的“鱼”和“云”分别属于什么现象？看到的是实像还是虚像？这是又一次跳跃，因为学生这时对折射成像还没有搞清楚，界面跳跃，使学生思维跟不上，影响了教学的效果。
3.忽视实验，用多媒体代替实验。
只用多媒体展示的实验现象，往往不能使学生信服，它既削弱了对学生实验能力的培养，也会大大减少学生思考、想象、理解的过程。当学生按照事先设定的模式进行活动时，只能顺应设计者的思维方式做一些简单的应答，这种做法限制了学生思维能力的发展，不利于创新能力的提高。而教师完全按照课件授课的结果，必然是缺少必要的即兴发挥、师生互动，这样教师与学生的情感交流过程就被人机交流所代替，这和素质教育的精神也是背道而驰的。
如在“光的折射”课件中，让学生利用两个杯子探究光的折射规律。其中下面杯子中装肥皂水，上面杯子倒放，事先点香收集一些烟雾，用一束激光照射，观察光的传播途径。通过观察光从空气中斜射到水中、垂直射到水中、光从水中斜射到空气中等几种传播特点，总结出光的折射规律。而如果直接在屏幕上展示现象，学生没有经历这样的实验过程，就无法体会到探究的乐趣，难以对物理产生浓厚的兴趣。
二、怎样走出使用多媒体的误区
1.正确认识多媒体在教学中的位置。
多媒体在使用中有它的优势，但这并不是说所有的内容都需要做成课件。比如原来很简单的一个知识，或学生很熟悉的东西，几句话就能解决，就没有必要非得在屏幕上展示。一些重要的内容、重要的推导过程，如果只在课件中出现，学生难免印象不深，消化吸收有困难，这时至少还应该在黑板上再板书一下。不能过分依赖多媒体，不能简单认为用了多媒体就是掌握了先进的教育理念、使用多媒体的课一定就是好课。使用多媒体的效果如何，要看能否提高学生的学习积极性、能否减轻学生过重的学业负担，要看能否提高课堂教学效率、提高教学质量。
2.多媒体课件设计和使用应从学习目标出发。
课件容量不能太大，过重的负担会使学生不知所措。要能够突出重点，去除一些无效的信息，尽量减少课件对学生的负面影响。要恰当地使用好多媒体，不用多媒体代替学生的训练、实验、思维。当然也要和其他一些教学器材配合使用，如实物投影等。在学生训练过程中出现问题时，利用实物投影可以方便地进行反馈矫正、分析原因，便于教师根据实际情况调整教学。
3.合理使用多媒体。
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关键词：透镜;光的折射;会聚;发散;实验探究;小组合作
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）1-0078-3
1 说教材
1.1 教材的地位和作用
《透镜》一课是本章的第一节课，本章主要讲述透镜的初步知识在日常生活中的应用。这一章是上一章中“光的折射”知识的延伸。《透镜》一课是学习本章的基础，本课也对学习本章后面几节课奠定了基础。
1.2 说教学目标
1）认识凸、凹透镜，了解焦点和焦距。
2）观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。
3）能保持对自然的好奇心，初步领略自然现象的美妙与和谐。
1.3 说教学重、难点
学习透镜的重点是让学生明确透镜对光线的作用。
2 说学情
生活中人们经常用眼镜、照相机、摄像机、投影仪、显微镜等光学仪器。这些光学仪器与我们的生活息息相关，它们的主要部件是透镜。学生对透镜已有了感性认识，并且前面已经学习了光的折射知识。光从空气进入透镜一侧以及从透镜的另一侧射出时各发生一次折射，会很容易理解。但是，平行于主光轴的光经过凸、凹透镜的“会聚”和“发散”则要进一步的讲解。
3 说教法
认识透镜采用观察法。对于透镜的科学术语：主光轴和光心以及焦点和焦距，采用学生自学。透镜对光的作用采用实验探究、小组合作以及播放视频等方法。焦距的测量采用小组合作学习、小组设计实验方案、进行实验探究等方法。对于透镜三条特殊的光线采用多媒体课件播放习题，学生板画练习巩固。
4 说学法
通过本节课的学习，培养学生自学、小组合作、动脑思考、动眼观察、动手操作的实验以及语言表达等能力的同时，更注重培养学生自主学习、主动学习的思维方式等，让学生成为学习的主人。
5 说教学过程
5.1 创设情境，导入新课
本课通过多媒体课件播放“神舟十号”从点火到升空的过程，让学生观看，然后提出问题：哪些仪器把扬我国威的历史瞬间留为永恒的记忆呢？学生回答摄像机。指出透镜是照相机、投影仪、显微镜、电影放映机、摄像机镜头的重要元件，引出透镜。
5.2 新课教学
5.2.1 认识透镜，学生自学，适当点拨
学生阅读课本第一自然段了解透镜，观察眼镜片以及桌面上的凸、凹透镜。并通过多媒体课件播放针对性地区分凸、凹透镜，反复练习，加深学生对凸、凹透镜的认识。学生自学课本透镜常用的科学术语：主光轴和光心，教师用板画的形式解释。这部分内容比较简单采用学生自学的方法，培养学生的自学能力。
5.2.2 透镜对光的作用
采用学生分组实验的形式探究透镜对光的作用。教师课前准备的实验器材：烧杯、水、牛奶、测量液体压强用的水槽、香、火柴、激光笔、凸透镜、凹透镜、橡皮泥。小组讨论设计方案，每组学生讲解设计方案。学生的设计方案归纳为两类：一是激光笔、凸（凹）透镜、烧杯中放入水和牛奶，把凸（凹）透镜靠近盛有水和牛奶的烧杯显示光路;二是把点燃的香和凸（凹）透镜固定在水槽中显示光路。学生分组进行实验，教师指导、点拨。学生小组交流实验结果，归纳实验结论：凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。笔者提问：同学们设计的实验哪个更有说服力呢？同学们可能回答两个都可以，笔者指出用凸（凹）透镜靠近盛有水和牛奶的烧杯显示光路，盛有水和牛奶的烧杯本身就相当于凸透镜，对光有会聚作用。笔者觉得第二种设计方案比较好。播放笔者用第二种设计方案录制的视频。通过播放课件补充学生实验现象的不明显。最后，通过板画的形式画出两种透镜对平行于主光轴的光的作用。
对“会聚”与“发散”的理解，通过多媒体课件播放问题：只要通过透镜折射后的光线是会聚的，这个透镜就是凸透镜;折射后的光线是发散的，这个透镜就是凹透镜？不正确。光学中会聚和发散的含义：结合多媒体课件透镜图解释凸透镜对光线的会聚作用是指其折射光线比入射光线靠近了主光轴，叫会聚。凹透镜对光线的发散作用是指把入射光线发散，其折射光线比入射光线远离了主光轴，叫发散。采用实验与多媒体课件相结合的方法，通过学生实验，增加学生的体验，并使学生对凸（凹）透镜这种重要的光学元件对光的作用了解得更充分一些，把抽象内容形象化，使学生从感性认识上升到理性认识。从而突破对会聚和发散这一知识点的理解。通过此环节的设计突破重点和难点。
5.2.3 焦点和焦距
学生自学焦点和焦距，并指导学生画出平行于主光轴的光线会聚于主光轴上一点，标出焦点和焦距。培养学生的自学能力和板书板画的能力。笔者提出“要想利用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的什么位置？试试看。在解决这个问题的时候，你利用了前面学过的什么知识？”小组讨论解决，回答把小灯泡放在焦点上，根据折射现象中光路可逆的特点。利用大屏幕播放录好的视频：把小灯泡放在焦点上，发出平行光。利用视频清晰再现实验过程，使学生有身临其境的感觉。你知道用什么办法找焦点和测焦距吗？对凸透镜焦距的测量：学生阅读教材四、五自然段，小组讨论、设计实验方案，其中一组展示实验过程，可能出现的问题是用白纸当光屏，用手电照射凸透镜，纸上出现一个几乎与透镜等大的光斑，却没有出现一个很小、很亮的亮点。笔者追问原因，并让其他组的学生指出实验失败的原因并展示正确的做法。强调：这个实验我们最好用太阳光，从无限远处来相当于平行光，手电代替光源，那么手电一定要离透镜远些，这样才能是平行光。利用课件播放实验步骤。学生分组实验测量凸透镜的焦距，教师巡视指导。学生汇报测量结果：焦距分别为5 cm和10 cm。对于焦距大小对光的会聚和发散的效果，请学生做“动手动脑学物理”第一题。学生通过做题总结出凸透镜的焦距越小，透镜对光的会聚作用越强。凹透镜焦距越小，透镜对光的发散作用越强，每个透镜的焦距是一定的。关于透镜对光线的作用，主要掌握凸（凹）透镜的三条特殊光线。利用多媒体课件出示透镜三条特殊光线的习题，学生练习，并且每组派一名学生在黑板上画图，教师指导学生画图。学生归纳总结对于透镜三条特殊光线的画法。通过练习，巩固所学知识内容。
5.3 课堂小结
各小组总结本课的收获和疑惑，互相交流。
5.4 布置作业
布置课本“动手动脑学物理”1、2、3、4题为本节课作业。
5.5 说板书设计
通过板书设计，简明扼要地将本课的内容展示出来，帮助学生加深对本课知识体系的认识、理解、应用。
1.透镜的分类：凸透镜和凹透镜
凸凹透镜的示意图。
2.关于透镜的名词
①主光轴：通过两个球心的连线叫做透镜的主光轴。
②光心：主光轴上特殊的点，通过它的光线传播方向不改变，这个点叫做透镜的光心。
3.透镜对光线的作用
①凸透镜对光起会聚作用
②凹透镜对光起发散作用
4.焦点和焦距
①焦点：平行于主光轴的光线通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点，这个点叫焦点。
②焦距：焦点到光心的距离叫焦距。
5.透镜对三条特殊光线的作用
①通过光心的光线传播方向不改变。
②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点;经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过异侧虚焦点。经过凸透镜焦点的光线折射后平行于主光轴射出。对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线折射后平行于主光轴射出。
6 说教学效果
本课从生活走向物理，通过多媒体课件播放“神十”点火到升空的过程来引入，提出问题，环环相扣，激发学生的好奇心与求知欲。整个教学过程中学生活动贯穿始终，学生自学与实验相结合，注重学生能力培养的同时，更注重培养学生自主学习、主动学习的思维方式等，让学生成为学习的主人，注重重点、难点的剖析，以及习题的巩固和练习解决实际问题。
参考文献：
[1]骆红梅.发挥实验在初中物理教学中的特殊功能[J].物理教学探讨，2009，（5）：65.
关键词：高中物理；科学探究；全反射；临界角
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】1671-8437（2012）02-0100-02
新课改已将“科学探究”列入了课程标准。科学探究是学生积极主动地获取物理知识、认识和解决物理问题的重要实践活动，其目的是让学生通过亲身经历和体验与科学工作者科学探究的相似过程，掌握物理知识与实验技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家科学探究的方法，领悟科学的本质、思想和精神，挖掘个体智力的潜能，培养实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。
《普通高中物理课程标准（实验）》从七个方面提出了学习要求和达成目标。这七个要素分别是：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在教学中，把科学探究作为教学方法，如何实施，具体的教学策略是什么，值得我们深入研究。下面以高中物理《全反射与光导纤维》教学为例，把在高中物理教学中如何具体实施科学探究式教学做简要分析。
一、创设情境，提出问题
教师：同学们见过海市蜃楼吗？海市蜃楼是怎样形成的？（播放海市蜃楼的视频）再请同学们看一个奇怪的现象，实验演示：拿一个底部带有小孔的盛水玻璃杯，让激光笔在底部小孔处发出光，可看见光居然沿着弯曲的水柱传出。
这两种现象都与全反射现象有关。我们今天就来学习第四章第六节全反射与光导纤维。
另外，教师根据科学探究的具体实际编写一份导学案提前一天发给学生，并且把全班同学分成若干学习小组，选出组长。
二、进行试验，收集数据，并进行初步论证
1.实验探究：探究光的全反射现象
提供器材：半圆形玻璃砖，装一半水的玻璃烧瓶，烧瓶内水面上方充满烟雾，用木塞封住烧瓶口，激光笔若干。
实验：用激光笔发出的光从烧瓶底部（玻璃）进入空气时的折射情况。
请仔细观察：
（1）当入射角增大时，折射角如何变化？
（2）反射光和折射光的强度如何变化？
（3）有没有看到折射光线紧贴水面（沿玻璃砖直边传播），即折射角等于90°的情况？此时，再增大入射角，你看到什么现象？
（安排10min左右的时间，学生进行探究，教师巡回指导）
2.交流：
先让学生交流一下，再以小组为单位汇报观察情况。学生汇报，教师要引导并帮助归纳，达到共识：
（1）光在水和空气（玻璃）界面先是既有反射又有折射
（2）入射角增加时折射角随着增加，这个过程中反射光强度增大而折射光变暗
（3）出现折射角为90°的情况但不明显，再增加入射角时，就只有反射光了。
教师：各位同学，你们刚才看到的折射光完全消失，只剩反射光，这叫做全反射。
三、设计并进行实验
教师：请思考一个问题：根据在刚才的探究过程中观察到的情况，你认为全反射现象的产生有什么条件？假如光从空气射入水，会不会发生全反射现象？用实验来验证你的结论。（给学生5min时间进行讨论和实验探究）
师生一起归纳、小结，达到以下共识：
1.必须是光从光密介质射向光疏介质；
2.入射角要大于某一个数值。
入射角要大于某个值，这是个什么概念呢？原来，从我们做的探究中可以看出，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到90°，这时的入射角叫做临界角。
现在，我们就将光产生全反射现象的条件完整地叙述为：当光线从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射现象。（板书）
四、分析论证，得出结论
要讨论全反射现象，知道临界角的数值显然很重要，怎样确定临界角呢？
我们来论证一个简单的情况——光从折射率为n的光密介质进入折射率为1的空气（或真空），请根据光的折射定律，推导临界角的计算公式。
学生独立推导，教师巡回指导。
通过汇报，得到临界角的计算公式：C=arcsin■
五、实践与拓展：
1.水或玻璃中的气泡，从侧面看起来为何特别明亮？（投影题目，让学生讨论，回答结果）
强调要阐述清楚两点：（1）光的全反射发生在什么地方？光线的走向如何？（2）因为是全反射，光的能量几乎没有损失。
2、假如有光线射入石英玻璃做的直角三棱镜（叫做全反射棱镜），光路的进行情况如何？
（投影题目，学生讨论，汇报结果）
每个实验桌上都有直角三棱镜和激光笔，同学们可以通过实验验证一下上述结论是否正确。（学生做实验验证）
全反射现象在实际生活中有不少应用。大家有没有注意到如自行车的尾灯，当晚上有光线照射上去时，它变得十分明亮醒目。它的剖面图如图所示，它其实就是一组角锥棱镜，由于全反射，它能够把入射光线充分反射回来。
3.海市蜃楼的解释 （答略）
4.已知石英玻璃的折射率是1.46，光从它射入空气时的临界角是多少？
（投影题目，学生用计算器计算，得出结果是43°）
六、教学反思
本课的关键在于实验探究，教师事先要强调使用小激光灯的安全问题，以免照射伤害到学生的眼睛。通过 “全反射的探究实验”，使学生了解：全反射现象，全反射的条件。学生的观察、分析、讨论和解决问题能力得到了锻炼和提高。
(二)教学目的
1.知道什么是透镜、薄透镜，什么是透镜的主光轴、光心、焦点、焦距.
2.知道凸透镜对光起会聚作用，凹透镜对光起发散作用.
(三)教具
凸透镜、凹透镜、光具盘、光源.
(四)教学过程
一、列举实例，引入课题
教师讲述：我们生活中使用的照相机和实验室中使用的显微镜中都有一些玻璃元件.它们的表面是球面的一部分，叫做透镜.这些玻璃元件起什么作用呢?我们今天来研究这个问题.(板书课题)
二、讲授新课
1.出示凸透镜、凹透镜实物，学生观察.但告诉学生不能用手摸.有条件的学校每一实验组(2人)发一盒透镜组，让学生自己观察.教师在黑板上画出透镜的剖面图，对照实物讲解什么是凸透镜和凹透镜，什么是薄透镜.简要说明它们在生活和科技中有着广泛的应用.
教师在黑板画课本上的图6—8，讲解什么是透镜的主光轴和透镜的光心.
2.凸透镜对光的会聚作用
(1)教师用平行光源、光具盘、凸透镜演示凸透镜对光的作用.(如课本图6—10)学生观察到一束平行光经过凸透镜后会聚在一点.
(2)教师画出会聚光线的光路图.讲述这种现象告诉我们凸透镜对光具有会聚作用.
对照光路图讲解凸透镜的焦点，焦点到凸透镜光心的距离叫焦距，用f表示.凸透镜两侧各有一个焦点，两侧的两个焦距相等.
向学生说明凸透镜对光有会聚作用是由于光通过凸透镜的两个侧面发生两次折射造成的.凸透镜焦距大小反映了凸透镜对光会聚作用的强弱.焦距短的凸透镜对光的会聚作用强，折射光偏折得就越厉害.每个透镜的焦距是一定的.
(3)教师提出问题：如果把一个点光源(如：发光的小灯泡)放在凸透镜的焦点处，点光源发出的光经过凸透镜后是什么样的?
引导学生分析这时的入射光线是逆着原来折射光线的方向，根据光的折射现象中光路是可逆的，推想出结果.
教师用光具盘演示课本图6—11实验来验证.
教师小结：放在凸透镜焦点处的小灯炮发出的光(即通过焦点的入射光)，经过凸透镜变成平行光.因而利用凸透镜能产生平行光.
3.凹透镜对光的发散作用
教师用光具盘、平行光源、凹透镜做课本图6—12的演示.
在黑板上画出光路图.小结：凹透镜对光具有发散作用.
画图并讲解跟主光轴平行的光线经过凹透镜后的发散光线，不会相交于一点.但它们的反方向延长线相交于主光轴上的一点，这点也叫凹透镜的焦点.由于它不是实际光线的会聚点，因而叫虚焦点.
三、小结本课内容，讨论“想想议议”
1.本课主要内容是研究凸透镜对光的会聚作用及凹透镜对光的发散作用.
2.教师介绍我国早在公元前二世纪时就已经有人用冰磨成凸透镜来取火了.进行爱国主义教育.建议有兴趣的学生在严寒的冬天里动手制作和实验.
3.指导学生讨论“想想议议”.讨论第一个问题时，让学生画出入射光线和折射光线，得出结论：光通过三棱镜后向底部(厚的一边)偏折.讨论第二个问题时，先让学生了解凸透镜、凹透镜可以看做几个三棱镜和一个玻璃块组成的.在黑板上画出图(课前用小黑板画好)，让学生运用第1题的结论分析.弄清凸透镜对光具有会聚作用，凹透镜对光具有发散作用的道理.
4.学生完成本节课文后练习l～3，并回答订正.
四、作业
课本章后习题第4、5题.第6题能找到老花镜的做.
课外安排统一时间发给学生凸透镜、凹透镜各一个做课本图6—9实验.
(五)说明
1.本课内容学生是比较感兴趣的.教学过程中尽可能让学生活动.介绍透镜及其种类时，最好让学生直接观察.
一、多媒体课件引入
多媒体播放光的各种美妙现象:
1.三日同辉
2.雨后彩虹
3.海市蜃楼
师:目睹了大自然的奇观之后,大家有何感想?
生:大自然太奇妙了,这些现象是怎样产生的,它为什么那样神奇而美丽?
师:今天这节课我们就来探究这些奇妙现象的成因。
多媒体丰富的表现力将大自然多种美妙的奇观直观、形象地展现在学生的面前,使学生身临其境,沉浸在物理情境之中,认识到物理、自然、社会之间的密切联系。学生在欣赏自然风光的同时,不由得提出这样的问题:这些自然奇观是怎样形成的?原理是什么?产生一种急切期待的心理,从而激发探究这些现象的欲望。
二、实验引入
实验一:在一碗中放入适量的水,斜插入一根筷子,学生从侧面观察现象。
实验二:将一枚硬币放在杯子的底部,两个同学一组,一位同学向后退到恰好看不到它的位置,另一位同学用铁丝按住硬币,向杯子中缓缓注水,观察的同学看能否再次看见它。
分组实验结束后,教师提问。
师:大家看到什么现象?
生1:水中的筷子向上弯折了。
生2:刚才看不见的硬币好像浮起来了,又看见了。
师:筷子并没折断,为什么感觉向上弯折了?硬币和人的位置没有动,为什么原来原来看不见的硬币在水中好像浮起来了,又看见了?为什么会有这样的错觉呢?大家再来看一个小实验。
实验三(演示):用一支激光笔向杯底射出一束光,保持这束光不动,向透明玻璃杯慢慢加入热水(热水上面有水雾,这样能清楚得看见反射光线、入射光线和折射光线)。
师:大家看到什么现象?
生1:玻璃杯底的光斑在不断移动。
生2:有一部分光被反射,还有一部分光进入水中。
生3:光从空气进入水中,没有沿直线传播,而是发生了偏折。
师:前面我们探究了不少光现象,但这些现象用前面学习的知识无法解释,这都是光的折射现象。今天,我们就来专门来学习光的折射知识。
物理是一门以观察和实验为基础的学科,又与生产、生活密切相关。通过生活中生动、形象的小实验,体验光的折射现象,获得感性材料,学生会透过现象产生疑问,引起兴趣,明确探求的目的和方向,激发探究热情。同时,通过实验,学生能培养观察、实验与合作能力。
三、故事引入
师:1551年4月,敌人包围了马德堡城,不断攻城。这时,天空中出现了三个太阳。城内的人非常恐慌,认为世界末日到了。但出乎意料的是敌军马上撤退了。原来,敌军久攻不下,又见三日凌空,以为是上帝不让攻打此城。真的是上帝救了马德堡城吗?
(播放山东蓬莱三日同辉的视频。)
师:这种三个太阳同时出现的现象叫三日同辉,称为幻日。由于这种现象比较罕见,古代科学不发达,人们往往把它看成是灾祸的预兆。这一奇景挽救了全城人的性命。据悉,在我国的峨眉山、西安和蓬莱等地方都出现过三日贯天的现象。其实,这是一种光学现象。今天我们一起来学习这些知识。
故事具有生动、活泼、引人入胜特点,教师通过这种故事引入,能一下子抓住学生的好奇心,激发他们强烈的求知欲,启发他们进行科学思维。他们听了故事后会去思考、去探究问题的答案,调动学习的积极性,这样就会使整个教学过程热烈、高效。
四、复习引入
演示:打开激光手电,并在光柱前喷雾。(学生观察现象)
生:光的直线传播。
演示:打开激光手电,让光束射向平面镜。(学生观察现象)
生:光的反射。
师:说出光的反射定律。(生回答)
师:请你用手中的红导线、黑导线、白导线、橡皮泥分别代表入射光线、法线、反射光线、反射面把光的反射现象模拟出来。(生做模型)
(师展示学生所做模型,引导学生纠正。)
演示:打开激光手电,让光束斜射向水面(水中滴几滴牛奶),并在水面上方喷雾。(学生观察现象)
师:这又是一种什么现象?这种现象和前面的两种现象有什么不同?
生:光的折射。
师:大家能否利用刚才的导线把刚才光发生折射时的模型做出来?(生做模型)
师:把你的作品展示给大家看。(学生展示所做模型)
师:大家的模型做得是否规范,下面我们一起来探究。
以演示实验的形式复习旧知,让学生面对实验现象,再现物理知识,再利用实物建立物理模型,把复杂的光的反射现象用模型显现出来,以游戏的形式使学生学得轻松,学习效果好,再应用类比演示光的折射,学生接受自然轻松,同时采用与光的反射类比的方法建立光的折射模型,将复杂的知识简单化,学生既巩固了旧知,又学习了新知,学习效果好。
五、游戏引入
游戏:找一个大鱼缸,在其底部固定一条塑料鱼,鱼缸边上固定一可以转动的支架,支架上固定一细玻璃管,鱼缸的水面低于玻璃管的下端。找学生上来做游戏,让学生转动支架,当从玻璃管中看到鱼后,固定支架,然后用竹签从玻璃管中伸过去扎鱼,学生兴致很高,都以为是轻而易举的事,一个学生失败了,另一个学生又失败了,几个学生都失败了,大家都面带疑惑。
师:为什么看到鱼而扎不到鱼呢?怎样才能扎到呢?(生思考)
师:看到鱼说明有光线从鱼处进入人眼,而我们沿着看到的方向插去并不能插到,说明了什么?
生:光从水射向空气时并没有沿着直线传播,而发生了偏折。
师:这就是光的折射,今天我们一起来学习。
由于初中学生好奇、好动、乐于参与,游戏导入能在不知不觉中将学生带入将要探索的问题情境中,激发学生的学习兴趣及探究热情,又能活跃课堂气氛,是学生较喜爱的引入方式。
六、以生活经验引入
师引导学生看课本图4―1,生讲述《汤姆大叔历险记》。
师:大家有什么疑问吗?
生:从岸上看,为什么会觉得水的深度比实际深度要浅?
师:实际上,这些现象与光的折射有关,今天我们一起来学习这些知识。
[关键词]物理光学；教学内容；教学方法；教学改革
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）03-0073-02
物理光学课程是光电信息科学与工程和电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础必修课[1][2]，是一门实践性很强的课程，强调理论与实践相结合。学好这门课程要求学生全面理解和掌握光的电磁理论、光与物质相互作用基础知识和晶体光学基本知识和技术。[3][4]
随着光电子技术的不断发展，光学和光电子产品也呈飞快的速度发展，光纤通信系统的升级和CCD的不断更新，一些新知识、新技术、新概念不断涌现，体现了新知识经济时代的到来，这些都在一定程度上冲击着传统的工作方式和生活方式。与此同时，对物理光学课程的教学方法也提出了新的挑战。这就要求我们在讲授该课程时， 既要保持物理光学理论的基础性和完整性， 又要突出其在光电子技术中的特色， 并适当反映最新科技成果。[5][6]只有这样，才能为光电信息科学与工程等专业学生进一步学习相关专业课程， 如激光原理与技术、光纤通信与传感技术、红外技术、光电检测技术、光电成像原理与技术及纳米光子学等的学习打下坚实的基础。
一、教学内容的安排
课程教学内容的安排共分为九大教学模块：（1）光波的基本特性（6学时）；（2）光波在各向同性介质界面上的反射和折射（4学时）；（3）光波的全反射特性（2学时）；（4）光的干涉（8学时）；（5）光的衍射（8学时）；（6）光波在各向异性介质中的传播特性（6学时）；（7）晶体光学元件及其偏光干涉（4学时）；（8）晶体的感应双折射（6学时）；（9）光的吸收、色散和散射（4学时）。
针对上述重点和难点， 在教学实践过程中，采取如下教学方法：
1.融趣味性于知识传授过程中，以提高学生的学习热情和兴趣。例如，在讲解光与物质相互作用的内容时，结合{锟研究光纤在通讯领域运用的事例，以光纤通信发展为例，通过对光与光纤相互作用的深入研究，引导学生了解光纤的“三个窗口”导致了光纤通信系统的几次升级换代，增添了学生学习的兴趣。在讲解光的吸收定律时，介绍了布右厄与朗伯师生关系，用以引起学生的学习兴趣，然后在一定的前提条件下，推导出朗伯-比尔定律的定量公式，强调了“先有条件，后有结论”的规律[7]，并结合煤矿“瓦斯爆炸”这一现象，强调基于朗伯-比尔定律，可开发吸收型瓦斯浓度测量仪器，使学生认识到学好理论知识的重要性，提高了学生的学习热情和兴趣。
2.采用多媒体技术， 充分发挥优势资源，提高学生的学习效果。例如，我们把美国麻省理工学院录制的一些开放视频资源，如光的反射、干涉、衍射和光的偏振等运用于教学过程中。这些视频均是一个短小但完整的光学实验，体现了一个完整的知识点，这样做的益处是把复杂的光学知识，以简单、形象的方式展现在课堂教学中，收到良好的效果。另外，我们也充分运用仿真模拟软件，把一些抽象的内容，以仿真结果体现在课堂教学中。如利用Matlab仿真软件把菲涅耳系数及反射率与入射角的变化规律，以及利用COMSOL Multiphysics5.1模拟软件，把光在直角棱镜中的全反射及在发生全反射时的古斯-汉欣位移展现在教学过程中。
3.把教师的科研成果与教学内容有机地融合在一起，以提高教师讲课的生动性和学生学习的兴趣。例如，在讲解倏逝波（消失波或表面波）的特性时，结合发明专利“一种棱镜SPR高灵敏度光纤液体折射率传感器”，以SPR传感器为例，通过对消失波与金属薄膜中电子共振的深入研究，开发了新型的光学传感器，为测量介质折射率的微量变化提供了新的检测手段。由于教学过程中引入了教师在科研过程中的一些趣事，因此，容易激发学生的学习兴趣和启发学生的创新思维。
二、合理选择实验内容和实验仪器，强化培养学生的动手能力
结合物理光学的教学内容和我校光学工程的学科特点，实验内容安排有四大模块：（1）光的干涉、衍射实验（2学时）；（2）偏振光产生与检测实验（1学时）；（3）声光、电光调制参数测定及音频声光、电光通信实验（3学时）；（4）光外差干涉实验（2学时）。在这些实验中，第1实验模块是基础性实验，主要是帮助学生对光的干涉、衍射现象的深入理解与提高。第2实验模块采用了角向偏振片，使学生在实验过程中能观察到光的偏振方向，结合CCD相机和角度计算程序，可精确计算出旋光角度，通过实验可巩固学生对晶体光学元件及其偏光干涉和旋光现象的理解。第3实验模块，主要凸显物理光学在光电子技术中的特色，以巩固学生对晶体感应双折射现象的理解。第4实验模块是一个综合设计性实验，以提高学生综合运用光的偏振、光的干涉、光的衍射知R和晶体光学元件运用的能力，培养学生的创新意识。另外，在实验仪器的选择上，既要保证较多的实验项目，提高实验效率，也要注意在客观上加强学生动手、动脑能力的培养。例如，支撑声光调制实验的声光调制实验仪，能提供显示声光调制波形，观察声光调制偏转现象，测试声光调制幅度特性，显示入射光与衍射光的能量分布，测试声光频率偏转特性，测试声光调制衍射效率、带宽等参数，测量超声波在介质中的声速，模拟基于声光调制的语音信号通讯实验；支撑电光调制实验的电光调制实验仪，能显示电光调制波形，观察电光调制现象，测试电光晶体的调制特性曲线，测量电光晶体的特征参量，模拟基于电光调制的语音光通讯实验。再比如，偏振光产生与检测实验仪，其基本光路采用的是共轴“笼式”结构，可以完成旋光实验、线偏振光产生实验、可视椭圆偏振光检测实验等。在实验过程中，以学生为主，教师适时加以指导，可充分发挥学生主动性，以利于学生动手能力的提高。
三、寓新技术于教学过程中，培养学生的科研意识
光学和光电子技术发展迅速，若完全依靠教材的内容作为教学内容，往往跟不上技术进步的步伐，这就要求教师要紧密关注新技术发展动态。一方面，除了选用最新出版的教材外，还应当在课堂上结合所讲知识，适度补充当前的新知识、新技术等内容，以加深学生对所学知识的理解。比如在晶体的感应双折射教学模块，教材重点论述了声光调制和电光调制原理等，而对其应用论述的比重不大。为了让学生较全面地掌握光调制技术知识，需要补充光调制技术的新应用，如利用声光调制或电光调制技术进行激光大屏幕显示以及基于光外差干涉原理的SPR相位检测技术等。另一方面，要积极引导学生关注相关技术资料，如《中国物理快报》《中国激光》《光学学报》《光子学报》等学术期刊，使学生能了解本领域国内外的前沿动态，培养学生的科研意识。比如在光波的全反射特性教学模块，在讲授古斯-汉欣位移及其特性的同时，引导学生在课后阅读《中国物理快报》2004年文章“Thin-film enhanced Goos-H？nchen shift in total internal reflection”；在晶体光学元件及其偏光干涉教学模块，在讲授波片和补偿器的同时，引导学生在课后阅读《中国激光》2009年文章《一种标定Soleil-Babinet补偿器的新方法》。这样，在学生了解相关研究和应用动态的同时，也使学生认识到所学知识在科研工作中的重要性， 培养了学生的科研意识，提高了学生的学习积极性。
四、结论
对于物理光学课程的教学改革，我们经过多年的探索和创新，形成了一些理论与实践相结合的行之有效的教学方法。以光电信息科学与工程和电子信息科学与技术专业2010、2011、2012、2013级学生为试点，从反馈结果来看，该方法有利于提高学生的学习兴趣，有利于提高课程的教学质量。总之，对物理光学课程教学方法的研究，使我们深刻地认识到只有通过进一步深化教学改革才能有效地提高教学质量，才能培养出能较快适应社会发展需要的研究和应用型人才。同时，我们还深刻地认识到物理光学课程教学内容和方法的研究尚处于探讨阶段，对物理光学课程教学内容和方法的改革是一个不断探索、不断完善的过程，但只要坚持不懈的努力，一定可以获得满意的教学效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 徐宁.“物理光学”研究型教学模式探索与实践[J].电气电子教学学报，2012（3）：103-105.
[2] 温淑敏，王细军，杜云刚.物理光学与应用光学教学实践与改革初探[J].中国电力教育，2014（21）：77-78.
[3] MAX Born， EMIL Wolf. Principle of optics [M]. Cam？鄄bridge： Cambridge University Press，1997.
[4] 石顺祥，王学恩，马琳.物理光学与应用光学（第三版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2014.
[5] 哈斯趿吉，吕志伟，张爱红，何伟明，林殿阳.“物理光学”教学设计的研究[J].电气电子教学学报， 2008（4）：91-94.
1、精简“导学案”尽显减负之乐
导学案预习模式让学生阅读课本，有的放矢，知道哪里是重点，哪里是难点，这样的预习有很强的目标性．但在平时的教学中经常发现这样的现象，有的学生只是把在课本上直接能找到的内容抄在导学案上，根本就没有去认真思考，更有甚者直接抄袭别的同学做完的导学案．因此我们在利用导学案时要思考两个问题，一是应用导学案时是否加重了学生的学习负担;二是导学案的有效性如何才能更大化．为解决这两个问题，“阶梯式快乐导学”教学法从以下几方面进行改进．
（1）精编导学案
“导学案”最主要的作用就是课前准备．在江苏省教育厅“五严”规定下，在“减负增效”的大背景之下，课堂教学时间大幅度减少，精编导学案尤为重要．我校学生基础较差，学习能力不强，因此我校编制的导学案主要有这样几个部分:复习部分、课前新课导学，随堂练习、课后拓展延伸．例如《光的折射》一课的导学案的设计，复习部分设计了三个问题:(1)一般情况下，光在玻璃、水、空气按照传播速度由大到小的排列顺序是什么?(这个知识在讲解光的折射规律记忆的技巧时要用到)(2)光的反射概念是什么?(3)光的反射定律内容是什么?(本节课笔者是把折射规律和反射规律进行类比教学，所以反射的相关知识是本节新课的知识基础．)这三个问题为本节新课目标的达成作了知识铺垫．课前新课导学部分主要针对的是本节的核心问题———光的折射规律及其实验．随堂练习部分是需要用折射规律作图的两个题目．课后拓展延伸部分则是画出光从空气射入三角形玻璃砖及从玻璃砖射出的光路图(为下一节《透镜》做准备)．
（2）导学案完成方式的多样性
导学案的题量要尽量精、少，但题量少并不意味着所有学生都能用好导学案，为避免学生直接抄袭导学案，导学案的复习部分和课前新课导学部分的基础问题可以要求学生通过小组合作学习解决．
（3）重视实验预习，突出科学探究
物理学是以实验为基础的科学，因此实验是学习物理的重要部分．为了顺利地开展实验探究活动，我们可以在“学案”中设置一些必要问题，如:在《滑动摩擦力》一节，可以在导学案中布置以下几个问题:你们小组的假设是什么?如何控制实验变量?如何测量滑动摩擦力的大小?如何改变接触面的粗糙程度?如何改变物体接触面积的大小?如何改变物体对接触面积压力的大小?这样的实验设计既让学生了解了每一个实验步骤的意义，又让学生达到了实验的目的要求．而且，有条不紊的实验，必定会带来实验的成功，让学生兴奋不已，终生难忘，学生还可以以良好的兴趣、态度参与实验．
2、幽默课件尽显风趣之乐
我校学生基础差，学习能力低，对一些学生来说学习是枯燥乏味的，学生难理解，越学越觉得索然无味．把漫画引入课堂，使学生的兴趣随之迁移，效果是不言而喻的．漫画表现形式独特，常常通过夸张、比喻、比拟、借喻、对比等手法来塑造形象，表达主题，所以漫画极易使学生产生兴趣．而且借助漫画实物、卡通图片、简笔画，可以培养学生的观察力、想象力、创造力．
3、分组学习尽显合作之乐
分组探究学习要突出学生的自主学习，突出基于自主学习基础上的合作学习，特别是互教互学．以互动探究、互教互学激活思维，增进对知识的理解、内化，进一步落实学思结合，要创造条件激发生成，要适时关注和处理生成，让课堂预见性生成和非预见性生成成为激活学生思维、落实学思结合教育原则的重要途径．通过分组学习学生不仅可以学到知识而且在分组探究的过程中体验到合作的快乐．
4、课后巩固多样化尽显成功之乐
多媒体技术可大大提升高中物理教学的有效性，通过相应的多媒体技术手段可模拟、仿真各种高中物理原理和规律，帮助高中学生观察物理现象、理解物理原理、掌握物理规律、内化物理知识，同时也辅助物理教师扩展了物理课堂教学容量，提高了物理实验教学课堂的效率，大大激发了学生学习物理课程的积极性，从而提升了物理教学质量。笔者作为一名有多年教学实践的高中物理教师，浅谈一下如何巧用多媒体技术提升高中物理实验教学的有效性。
1 物理教师要提升信息技术素养，掌握信息技术整合操作能力
多媒体辅助物理教学已经深入教学课堂，要创设一种开放式、深度整合的、以生为本的新型物理教学环境，这就需要高信息技术素质的物理教师，能掌握现代教育技术，能高效整合物理多媒体虚拟实验，有效引导学生分析、归纳出物理现象、规律与物理多媒体虚拟实验结果之间的有机联系，促进学生主动学习探究物理知识，从而总结出物理原理和规律，实现良好物理实验教学效果，提高物理教学质量。
高中物理教师掌握信息技术整合能力，要灵活应用多媒体技术辅助物理实验教学，要注重培养学生动手实践能力和创新思维，处理好多媒体虚拟演示实验和教师演示实验、分组实验之间的关系，远离多媒体辅助物理教学的应用误区，不要滥用多媒体“动画”虚拟实验替代动手实验，要真正发挥多媒体辅助教学功效，高效突破物理教学重难点，提升高中物理实验教学有效性。
2 有效应用多媒体技术加大物理实验的直观性，提高物理实验效果
高中物理实验数量多，非常严谨，但某些传统物理演示实验或学生分组实验现象不明显，实验结论直观性不突出，不足以推导、总结出物理原理和规律，导致实验效果不理想，影响物理教学有效性。个别物理实验根本不可能创建出理想化的物理操作实验环境，只能通过多媒体技术模拟虚拟实验，让学生观看、总结、反思获得物理知识。例如，弹簧振子的振动，这个实验需要设计一个理想化的物理模型，这是传统物理实验无法实现的。而通过多媒体技术就可以虚拟出这样理想化的实验环境，让学生在交互式多媒体演示实验平台里，观看实验现象，总结实验结论，最终得到简谐振动的规律和原理，掌握了位移与时间的关系，遵从正弦（或余弦）函数规律，理解了简谐振动周期公式，这是传统物理实验教学所达不到的教学效果。又如，光的折射定律可以通过传统物理实验让学生观察获得初步直观的感性认识，但不足以反映各种折射条件和环境，而通过多媒体课件，创设一个师生互动的虚拟实验平台，通过学生自己动手操作实践，任意摆放光线入射位置和旋转入射角度，直观形象地让学生体验。光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时，在传播过程中遵循的必然规律。它直观形象地掌握了折射光路和入射角、折射角，更深刻掌握了折射率是描述介质对光线偏折能力大小的一个物理量。通过物理教师有效应用多媒体技术，大大加强了物理实验教学的直观性，提高了物理实验效果，也激发了学生学习兴趣，积极参与物理实验过程，建构物理知识，提高物理实验教学效果。
3 有效应用多媒体技术拓宽实验教学空间，开拓学生的知识视野
很多高中物理原理和规律都脱离学生生活实际，让学生结合自身生活经验根本无法“想象”、感知和理解所学物理知识，并且有些演示实验无法创建理想化实验环境，高中物理教师仅从教材文本或挂图根本讲解不透彻，教学重难点自然也不能有效突破，往往物理教学效果大打折扣，而借助多媒体强大的模拟动画功能、交互演示功能，能解决许多难以表现或操作的物理现象和原理，极大地拓宽了物理实验教学空间，开拓了学生的知识视野。还可以通过多媒体技术创建的虚拟物理实验室，让学生自由拼装物理实验设备，搭建物理实验环境，独立探究物理现象，同样有效扩容了物理实验教学环境。例如，播放激光的科普影音视频，让学生感受激光的神奇魅力；失重物理现象，播放“神十”飞天宇航员的失重生活视频，激发学生爱国热情和学习兴趣；布朗运动，为让学生掌握布朗运动的本质――分子永不停息地做无规则热运动，通过多媒体动画课件演示显微镜下布朗运动物理成因和现象，将微观现象宏观化，平面显示立体化，从而学生对这一难点得以化解，获得全面具体的认识，既拓宽了学生知识眼界，又提高了物理实验教学有效性，收到良好的多媒体技术辅助物理教学效果。
4 利用多媒体技术进行高效复习总结，巩固物理实验教学效果
通过多媒体技术制作的Flash交互式虚拟演示实验课件，可以让学生进行高效的预习、复习、总结，进一步巩固物理实验教学效果。这些电子互动式实验课件或虚拟物理实验室平台，可以让学生随时根据复习总结需要观看、反思、内化、提高，直观地观察到高中物理实验过程、实验现象和实验结论，既节省了大量时间，扩充了实验复习课容量，也提高了复习效率，巩固了物理实验教学效果。同时引入多媒体加强了人机交互性，增加了学生个体学习机会，使学生真正参与到课堂活动中，充分发挥学生的主体作用。
此外，还可以应用思维导图软件，把实验教学相关的条件、原理、规律、公式等，整理成物理实验教学网，使学生更于记忆、乐于应用，培养学生创新精神和实践能力，从而增强物理实验教学效果，巩固学生物理学习成果。
关键词：实验教学 教学策略 科学素养
中图分类号：G633.7
一、2012年普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试试题（浙江卷）物理实验试题评析题21．在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。
（1）在答题纸上相应的图中画出完整的光路图；
（2）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=??? （保留3位有效数字）；
（3）为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和 （填“A”或“B”）。
考点定位：光的折射定律，测玻璃折射率实验
点评：该题考查测定玻璃砖折射率实验，从考查的内容充分显示出高考对该部分内容的考查注重课本，提醒我们要复习时要注重基础知识，不回避陈题。实验题通过照片提供真实的实验情景，既考查了学生对实验操作、仪器读数、数据处理等基本实验素养，又考查了学生对实验的拓展与探究；体现了新课改对知识的获取过程的关注。实验题向来在高考中占有重要的位置，这是物理学科特点的具体体现，从试题可见，实验能力考查以课本实验为原型，通过适当改编，关注物理过程、注重动手能力的考核。 2012年高考试题特别关注知识获取的过程，突出对学生动手能力的考核。高考实验试题，一定要把做过实验的人和没做过实验的人区别开，把认真做实验的人与不认真做实验的人区别开。今年实验题突出这方面考察。例如，21题第3小题当入射光线位置往边缘移动时，很可能会使没有真正做过该实验的学生失分，体现了“重视科学探究，强调过程方法”的新课程理念。所以，该实验试题的设计是对我们今后物理实验教学乃至整个物理教学都是有一定的引领和导向意义的，希望我们老师能正真从新课程的理念出发，突出学生在学习过程中的主体地位。
新课程提倡从学生和社会发展的需要出发，发挥学科自身优势，通过物理实验拉近学生的生活与物理的距离，让学生体验到知识的实用性和价值性。为此，我们的教师在实验教学过程中需要调整教学策略，以便适应教育发展的要求。
二、实验教学策略的优化
（一）重视实验探究的过程，提高学生科学素养
物理实验中学生的活动是多方面的，既有思维过程，又要求动手操作。实验本身就是一种基本的科学研究方法，通过实验，既可让学生初步体验科学研究的过程、方法，又可达到对知识的巩固和应用。通过分组实验可以培养学生良好的实验习惯和实事求是的科学态度。
1.严谨的实验态度。有的学生为了抢时间，做实验时草率从事，这是十分有害的。因为要达到实验的各项目的，完成各项基本训练，就要求学生领会操作方法，增加对实验过程的观察和分析，这就需要一种认真的态度。许多实验要求在相同的条件下重复测量（结果往往不同），有时要改变某一条件再进行测量（控制变量法），这都需要认真观察实验现象，记录数据，并注意发现问题。
2.良好的实验习惯。实验仪器的使用都有一定的严格要求，学生在做物理实验时要养成良好的实验习惯。例如，对于测量仪器的使用，要养成注意量程和进行零点调整的习惯；在做电学实验时，要养成先检查电路再闭合开关的习惯。对于物理实验课的教学，教师要教育学生养成先认真阅读实验课文、作好预习而后动手实验的习惯。
3.珍惜获得的实验数据。教师要让学生对自己的实验结果有信心，不要盲目相信别人的结果，更不能随便更改实验数据或抄袭别人的结果。实验误差过大时，要引导学生冷静地分析原因，鼓励学生和教师讨论问题。教师要指导学生珍惜获得的实验数据，实事求是，一丝不苟，每个实验环节必须一环扣一环，实验数据的取得也必须真实、准确，实验的结果要经得起反复检验。
（二）重视实验过程中的突发事件
有的老师不喜欢实验，不是怕实验准备麻烦，而是怕实验过程出现意外，影响教学过程，实际上有些实验即使出现意外，它也是课堂中重要的教学资源，尤其是对学生的思维的严密性和科学精神的培养具有重要的意义。
例如，在“测定玻璃的折射率”中的教学中，教师先引导学生在不同的入射角条件下去观察大头针的位置，结果有的学生看见大头针边缘有彩色光线，或者由于大头针的位置比较靠玻璃砖边上，结果在另一侧就观察不到它的像了，就像浙江卷试题21乙图右侧呈现的那样情况，这样会引发学生强烈的认知冲突。那么在这种情形下，学生就主动的去探讨出现这样的现象的原因，这时教师给予恰当的引导，使得他们获取实验以外的实践知识，并对本身原有的知识理解更加深刻。
可见，实验过程中出现突发事件并非都是坏事，只要教师利用好这些发生在学生眼皮下的活生生的问题，引导学生分析，鼓励学生参与解决，最后在全班同学合作中作深入分析，最终解决问题。
（三）开放实验室，采用多种方式提高学生的实践能力、动手能力，开拓学生做实验的时间和空间
【摘要】利用多媒体辅助教学软件所具有的直观性、交互性的特点，使学生能够将一些想看却看不到的比较抽象的物理现象，通过多媒体模拟实验的方法表现出来，是否能够有效地帮助学生理解，激发学生的学习兴趣，提高课堂效率。
【关键词】演示实验 多媒体
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）08-0185-01
物理是一门以实验为基础的学科。在物理学中，每个概念的建立、每个定律的发现，都有其坚实的实验基础。实验在物理学的发展中有着巨大的意义和推动作用。所谓物理实验是人们根据研究的目的，运用科学仪器设备，人为地控制、创造或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时在尽可能减少干扰客观状态的前提下进行观测，以探究物理过程变化规律的一种科学活动。在物理教学中运用实验的目的主要在于给学生学习物理创造一个良好的环境，使学生能主动地获取物理知识和发展能力，促进学生科学品质和世界观的形成；同时，通过学生的观察实验，使学生掌握实验的基础知识和基本方法，培养他们的实验技能和能力。中学物理教学必须以实验为基础，这是由实验本身的特点及其在物理教学中的作用所决定的。因此在初中的物理教学中教师经常会设计一些演示实验让学生观察，并通过教师的启发引导，帮助学生对实验进行观察思考，以达到教学目的。
但是初中的一些知识点却不能用实验的形式表现出来，比如音调与频率的关系。而有些实验则实验现象不是很明显，如光的折射。有些实验则十分短暂，实验现象一闪而逝，学生根本来不及观察等等缺点。而初中阶段的学生抽象思维能力还不是太高，他们在获取知识时，主要还是依靠感性思维，因此如何使得这些在实验中出现的问题如何被克服这些问题也一直困扰了我们物理教师相当长一段时间。
随着电子计算机技术的迅猛发展，在最近十几年的时间中电脑已经走进了我们的教学生活当中，由于信息技术具有可交互性、可计算性、可控制性、可图示性、实时性、可复制性、可模拟性、可仿真性、可理想化等特点，这些特点为物理实验教学提供了必要的保证，所以有效的运用这种手段，将使得上述缺点利用多媒体有效地演示出来。运用多媒体教育技术，可以变抽象为具体，变无声为有声，以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式，大大增强学生对事物与过程的理解与感受，调动学生各种感官共同作用以强化感知。极大的节省课堂讲授时间，加深学生对知识的多层次、多角度的刺激掌握，进而可以利用多余的时间引导学生对于物理深层次的探索和把握。因此，恰当地使用多媒体技术有助于突破教材中的重点、难点，有助于提高物理学习效率。同时传统教学过程中，教师可以随时观察学生听课的精神状态，并可通过提问针对学生对某个问题的理解程度，及时变换教学方法，调整内容或进度，即因材施教。而多媒体教学，教学内容、方式、程序都由课件安排好，教师很难临时改变，灵活性受到限制。启发式教学是培养学生思维能力的有效方法，教师在多媒体教学中的思维过程，考虑问题的思维方式，解决问题的经验和技巧，很难以启发式在课堂上细致地传输给学生，从而影响学生对教学内容的消化吸收，而且不利学生的学习能力、思维能力和创新能力的培养。
在人教版初中物理八年级第一章声现象第三节声音的特性这节的教学当中，在原来的教学当中，我在讲解声音的音调与频率有关这一知识点时，都是直接通过一个利用直尺来做实验，步骤为先将直尺的一端压在讲桌上，另一端露出桌面三分之一，用一定的力去拨动直尺，让学生去观察直尺的振动快慢，并听直尺发出声音的音调。然后逐渐使直尺伸出左面的部分变长，并用与刚才相同的力去拨动直尺，让学生去观察直尺的振动快慢，并听直尺发出声音的音调。这个实验这样做下来其实是有一些缺点的。首先，我自己都不能保证我每次拨动时所用的力都是一样大的；其次，直尺振动的过程不可能定格让学生去仔细观察。第三，直尺发出的声音并不是很大。在今年的物理教学中，王老师在集体备课中提到了她利用GoldWove先录制一男一女两个学生的声音，然后在教学的时候就利用这两段声音在电脑中播放出来，并通过我们的操作使得学生看到声音的波形，直观的看到声音随频率的变化而变化，然后在加上我们的讲解就使得我们这学期在这个问题的教学效果比前几次都要好一些。
在第二章光现象第四节光的折射这一节的教学当中，往年我们都是在教室里利用光的折射演示仪在教室里做演示实验让学生去观察光从空气斜射入水中时光的传播路径。但是这个演示实验在我校的教室里做的效果不明显，主要是教室光线太强导致学生看不清楚激光笔所发出来的光线，从而使学生不能够直观的反映出光的折射光路；同时我们也不能直观的看确切的角度。今年我们采取Flash制作了光的折射演示光路，不仅让学生直观的看到了光路，同时还让学生看清了当入射角发生改变时折射角随之改变的情况。这样学生在理解光的折射光路时就会直观很多，有利于他们后续的学习。
在第三章透镜及其应用第一节透镜的教学当中也存在利用光的折射演示仪进行演示时，学生看不清光路的问题，同时我校的那台演示仪也无法演示光路的可逆。我们利用PPT制作的模拟实验则可以让学生清晰直观的看清光通过透镜时的光路，使学生明白凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用，并且还可以看到当光路的可逆性。这些对于学生学习透镜都有一些帮助。
在第五章电流和电路第二节电流和电路的学习中，往年的教学当中我主要是采取用在示教板上用实验室的电池、小灯泡和开关用导线连接成电路让学生去观察。由于我们实验室的示教板太小、导线太细，所以学生听课的过程中我总觉得他们把时间都用在用力去看示教板上的东西了，而且比较费劲，我讲完课发觉还是有些学生比较迷茫。本学期在教学中我采用多媒体制作成课件来完成教学，我在讲解中利用鼠标当做某个电子的移动来让学生观察电路中电荷的定向移动，这样让学生直观的看到了电荷的定向移动，从而把抽象的知识转化成直观的知识，这样更加有利于初中生的学习。
以上各点都是多媒体在教学中有利于教学的一面，我们利用多媒体使得一些无法准确表现的知识点直观地表现了出来。当然多媒体教学也有他的一些弊端，这就需要我们在教学工作中好好的利用它有利的一面，克服它的弊端，使得多媒体能够有效地利用于教学。本人本学期所做的尝试就充分的在物理演示实验中有效地利用了多媒体教学。
关键词：菲涅尔；光电子学；光场分析
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）05-0254-03
《光电子学与光电器件》是一门实践性与应用型很强的课程。学生在学习了光电子学的基本理论知识的同时，还需要通过实验课进一步理解和消化一些基本原理和基本元件，掌握光电子学的基本技能。相应的实验课的建设直接影响学生的培养质量，影响学生今后进行科研的能力，是学科建设的重要内容之一。如何构建课程体系以及在课程中引入相应的知识训练，是一个重要的研究课题。随着光通信系统技术的飞速发展，光学元件的制作工艺也在突飞猛进。菲涅尔透镜作为一种二元光学元件，在制作工艺上有着加工工艺简单、成本低、易于与其他光路集成等优点，在光束整形、光互连、光照明、太阳能利用等方面都有着广泛的应用前景。菲涅尔透镜又叫菲涅尔波带片，是基于光的衍射理论制作的光学元件。根据菲涅尔衍射理论，在对波前进行比较粗糙的分割，组成一些同心圆环，使得到达波前一点的光程相差半个波长，经过振幅叠加可以达到聚焦的目的。为加强学生对波动光学方面基础知识、基本理论和基本技能的理解和掌握，养成用波动理论分析光学问题的思维习惯，了解菲涅尔透镜的设计与分析方法，吉林大学电子科学与工程学院特为本科生开设《光电子学与光电器件》课程这门专业课。
一、几何光学的局限性
因为在日常生活中遇见的有关光的问题绝大多数都属于几何光学的问题，几何光学比较直观，解决问题的方法比较简单，本科生在进行光电子学实验的时候往往习惯于用几何光学的知识去理解激光，思考问题仅仅停留在宏观尺度上。但是几何光学有局限性，除了直线传播定律之外，作为几何光学基础的另外两条定律――反射定律和折射定律，也都只在波长很小的条件下或者在宏观尺度上应用才能成立。几何光学原理的适用范围是有限度的。光电子学实验主要是培养学生用微观的思维去理解光、了解光的波动性。按照几何光学的知识，激光通过凸透镜会聚焦到一点，如果这个点没有大小，此处能量密度将是无穷大，这是不符合科学的，所以，聚焦的焦点处应该为一个焦斑，用几何光学的知识无法计算出此处焦斑的大小及其能量分布情况。实验过程中，可以测的激光焦点最小为光波长量级的光斑，称为埃里斑，能量主要集中在埃里斑的中心，在埃里斑的周围会有光环，其能量分布如图1所示。
学生这种几何光学的思维定势会影响他们对实验结果的分析以及面对问题时所采取的解决方法。为了让学生在现有知识条件下，就能理解解决这一光学问题，从而改变他们这种思维定势，我们在《光电子学与光电器件实验课》引入菲涅尔理论的应用，对实验项目中的实验现象尽可能让学生用波动光学的知识去理解，从而改变学生波动光学的思维习惯。
二、菲涅尔理论
根据菲涅尔理论，波前上每一个点都可以看成一个新的震动中心，它们发出的次波在空间某一点振动的所有次波的相干叠加即为该点的光强。利用公式描述如下：
其中（P）是波面上P点的复振幅，K是比例常数，F是倾斜因子，d∑是面元。
通过这一公式的形式我们可以看出，经过一个复杂的曲面积分，按照理论，可以计算出激光光场中任何一点的光强。但是这个积分计算是非常复杂的，一般的学生很难完成。如果我们的实验课中让学生进行这样枯燥无味的数学计算，不但不能提高学生波动光学的思维习惯，同时还会影响学生的学习兴趣，这与我们实验课培养学生实验技能的宗旨是相违背的。
可以利用上面的公式，不需要复杂的曲面积分，借助于计算机的快速处理能力，设计出一个激光光场分析系统，在比较短的时间内计算出各种光学元件的光场情况，从而让学生用波动光学的知识去理解激光。在利用菲涅尔公式进行光场分析的时候，学生需要了解激光波长、材料折射率、光学元件的形貌等参数，这些都是光电子学中比较重要的概念。
如在进行《氦-氖激光器模式分析》实验项目的时候，学生可以利用光场分析系统模拟出氦氖激光的情况，然后利用CCD等仪器测量实际的模式，经过对比就可以发现两者之间的误差，并进行误差分析。再比如《氦-氖激光器高斯光束与发散角测量》实验项目，可以让学生在分析系统中计算发散角的大小，以及利用最小二乘法对激光光强分布情况进行拟合，对高斯分布情况进行分析，从而让学生对高斯激光有一个更深入的了解，然后利用CCD对高斯激光发散角测试系统进行测试。这一过程对学生来说可以深入强化其对光电子学概念的理解，同时提高他们对光电子学的兴趣。
三、光场分析系统
光场分析系统为我们自主研发的一套分析软件。该软件主要是针对《光电子学与光电器件实验》教学而设计，学生在使用过程中可以自由设计实验系统中各个光学元件的参数。比如，学生可以设置激光波长，不同的波长会根据光的颜色来进行区分；可以任意设定凸透镜的表面形貌，从而可以让学生了解球面透镜与非球面透镜的区别；可以设定高斯光束中能量分布情况，从而可以比较准确地测量高斯光束的发散角等参数；还可以对菲涅尔波带片的聚焦情况进行模拟，同时还可以模拟非对称的椭圆形波带片，这种非对称光学元件在边发射激光器光束整形方面有很大的应用前景。
四、八阶梯相位型菲涅尔透镜设计与分析
根据菲涅尔衍射公式，我们可以设计菲涅尔波带片，每个圆环的半径满足以下公式：
其中，R1为最小圆环的半径。如果我们对前面所提到的波带片每个波带进行划分，根据不同的波带设定不同的光程，可以制作高阶波带片。公式如下：
rm+f=（f+mλ/2）2 （3）
（由于光波长一般较短，我们可以认为mλ
波带片衍射效率公式为：
当n=2、4、8时，波带片理论衍射效率分别为40.5%，81%，95.1%。为产生相位匹配，必须考虑材料折射率，适当选择每个波带的厚度。
为获得更高的衍射效率，我们设计高阶波带片阵列。当n=8时，波带片理论衍射效率为最高95.1%。为产生相位匹配，必须考虑材料折射率，适当选择每个波带的厚度。厚度公式如下：
其中N为波带片阶数，n为材料折射率，对于n=
1.56的材料，为波带片达到相位匹配，我们设计每层高度为118纳米，一共8层亚波带，半径为18微米，根据公式（4）可以求得该菲涅尔透镜焦距为74微米，模型如下图所示。
然后，我们利用光场分析系统模拟这种菲涅尔透镜的聚焦情况。首先分析主轴上光强分布情况，得到菲涅尔透镜主焦点位置。从图中我们可以看出，主焦点的位置与利用公式获得的主焦点位置比较符合。
然后我们继续分析焦点位置在径向的光场分布情况，获得如下光场能量分布图形与焦点处能量分布情况（图4）。
从图中我们可以看出，实际的聚焦情况与我们分析系统分析出的菲涅尔透镜焦点情况基本完全符合。下图为焦点处光场分布的立体图。
五、总结
光电子学是光学和电学相结合并加以融合的技术领域，相应的实验课在学习光电子学过程中非常重要。本文根据光电子学与光电器件实验课程的特点以及学生在实验过程中所面临的问题，在教学过程中引入菲涅尔理论的应用，设计匹配实验项目的光场分析系统，本文合理采用计算机软件应用作为教学手段，提高授课质量，增加课程设计性实验环节，将实验教学与科研培训相结合，引导学生发现并解决问题。
参考文献：
[1]李海金，刘义，等.《光电子学》课程建设的探索与实践[J].实验科学与技术，2012，（4）：126-128.
[2]姚琼，孟洲，等.《光电子学》课程建设的实践与思考[J].高等教育研究学报，2009，32（3）：91-92.
[3]赵凯华，钟锡华.光学[M].北京大学出版社，2008：188-190.
