对“小孔成像”进行科学探究的尝试

                              ——“光的传播”的反思

颐和中学        徐基满

“注重科学探究，提倡学习方式多样化”是新的物理课程标准提出的课程基本理念，积极创设物理情境，将科学探究的各主要环节渗透于不同章节，让学生体验科学探究的过程，学习科学探究的方法，提高科学探究的能力，是物理教学的重要任务之一，为此，笔者在进行“光的传播”这一节内容学习时，引导学生利用课余时间对“小孔成像”进行了科学探究。

1.问题的提出

教学中在得到光的直线传播规律后，课堂上演示了一个“小孔成像”实验，闪动烛焰，清晰的成像，点燃了学生思维的火花。这时一位学生提出“小孔的大小与形状对所成的像是不是有影响？”另一学生又提出“小孔所成的像是放大的还是缩小的？”同学们立即展开了讨论，作为老师解释这两个问题是很容易的，但我没有直接作出解释。因为我意识到这正是开展科学探究的好时机。于是及时引导学生在课外对这两个问题提出他们的猜想，并对设计实验进行验证，然后得出结论。

2.提出猜想，设计实验方案，确定研究方法

学生对上述问题大胆地进行猜想和讨论后，设计出了方案，即通过不同的形状、不同的大小的小孔所成像的情况进行实验。对所成的像是放大还是缩小的不同猜测一致决定通过调节物体与光屏到小孔的距离来验证。各小组的实验方案，可归为三类。

方案1：在易拉罐的底部钻成圆形、方形、三角形等形状的小孔，同时对同一形状的小孔，孔径大小不一，此方案用来探究小孔的大小与形状对所成像的影响。

方案2：对同一小孔成像装置，调整烛焰到小孔的距离，测量小孔所成像的大小变化。

方案3：剪去易拉罐上部，在易拉罐上套一个稍大一点的茶叶筒，这样调节光屏与小孔之间的距离，用来研究小孔所成的像是放大还是缩小的。

3.进行实验与收集数据

各小组根据各自的方案开始实验，为了取得较好的实验效果，对学生开放了实验室，在学生实验过程中给予必要的指导，记录观察到的现象和测量的数据，指导学生根据实验方案一实验现象写实验报告。

（1）科学探究的课题，提出的问题及实验思路；

（2）实验的过程、观察的现象及测量的数据；

（3）实验结论。

4.分析论证与交流合作

各小组选一代表将本组的探究过程，实验现象及数据和作业的结论向全班报告，最后通过全班的讨论，大家得到一致的结论是：

由方案1可得：“小孔”的形状和大小与所成像的关系是：当烛焰与小孔间相距较近时，所成像是小孔形状的亮斑；当两者距离较远时，所成的像是倒立的像，这时小孔只起限制光束的作用所成的像与小孔本身形状无关。对于小孔的大小对像的影响是：当小孔太小时，屏上的像亮度不够，小孔太大时，屏上的像全变得模糊不清。

综合方案2、3可得：小孔成像是放大的还是缩小的，取决于物和屏到小孔的距离。当物与小孔的距离大于屏与小孔的距离成缩小的像，反之成放大的像。

5.评估

通过这一科学探究的尝试，使学生经历了一次科学探究的过程，这样不仅拓展了知识，加深了对知识的理解，而且培养了学生的创新精神和创新能力，提高了学生的综合素质，其意义是深远的。

在实际教学过程中，笔者还深深体会到：

（1）“趣”是起点。学习兴趣是学习动机中最活跃、最现实的因素。教师应尽力设计良好的氛围，时时引发学生对周围有关物理现象的关注，激发对物理的情感倾向。

（2）“疑”是焦点。创设良好的问题情境是教师对学生激活思维的一种手段。教师要善于设计疑问，激发学生的认识冲突，使其处于积极主动的地位，从而把他们的注意力引向所探究的问题上来。

（3）“思”是热点。学生有了对学习物理的兴趣和对周围事物的好奇，就会不断关心事物，对生活中各种现象产生疑问，并激起动手做的渴望。学生经过多次探究必加深对周围更多问题的思考，这是认识深化，思维发展的过程。课堂上开展研究性学习的同时，教师应有意识地留问题给学生，使教学延伸到课外，让学生对所学知识“回味无穷”。