初中物理光學(xué)實驗中LED光源的制作和改進(jìn)

【內(nèi)容摘要】 由某教學(xué)環(huán)節(jié)為觸發(fā)點，引導(dǎo)學(xué)生制作穩(wěn)定持久、高亮度、形狀各異的LED光源來改進(jìn)實驗，培養(yǎng)學(xué)生各方面能力。

【關(guān)鍵詞】LED光源 實驗 培養(yǎng)能力

一、從現(xiàn)有實驗出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題

八年級學(xué)生剛開始接觸光學(xué)的知識，在小孔成像和探究凸透鏡成像的規(guī)律的實驗中，我們采取的是蠟燭作為光源，有學(xué)生為了避免燭液滴在桌子上，于是在桌面上鋪了一張報紙，但沒想到由此引起了“小火災(zāi)”，從而也引發(fā)學(xué)生考慮到光源的安全性問題，另外，在小孔成像的屏幕上蠟燭光源的亮度不夠高，形狀比較模糊，導(dǎo)致部分學(xué)生很難辨認(rèn)其是一個倒立的實像，不能很好地幫助學(xué)生理解并掌握知識。接下來，在探究凸透鏡成像規(guī)律實驗中，學(xué)生雖可以很清晰地辨別出物體和實像是上下倒立的，但當(dāng)時就有學(xué)生就提出來：物體和實像是上下倒立的，那么物像左右顛倒嗎？顯然我們從上面的實驗現(xiàn)象上根本無法辨別出物像是否有左右顛倒的特點。他們?yōu)榱私鉀Q心中的疑問，我為了光源的制作和改進(jìn)拉開了這次探究的序幕。接下來引導(dǎo)他們查閱關(guān)于光源的資料，經(jīng)討論，他們發(fā)現(xiàn)LED燈具有節(jié)能環(huán)保、能量集中、壽命長、體積小、驅(qū)動電壓低的特點，而且每個單元的LED燈可以制作成各種形狀的光源，非常符合我們制作穩(wěn)定持久、亮度高、安全性能好、形狀各異的光源需求。

二、體驗制作樂趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力

鑒于八年級學(xué)生的電學(xué)知識比較匱乏，首先讓學(xué)生以體驗為主，享受制作的樂趣，按照給出的焊接電路圖和實驗器材（30w的電烙鐵、焊錫絲、熱膠槍、斜嘴鉗、5mmLED、玻纖板 9*15 CM萬用板、5*7CM萬用板、5號電池（盒）、大功率LED燈珠、降壓穩(wěn)壓IC、USB插頭），指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會使用實驗器材進(jìn)行焊接，當(dāng)然制作的過程并不順利，焊接時焊點不圓潤，頻頻出現(xiàn)虛焊的情況，高溫電烙鐵長時間的停留破壞了萬用板對錫的吸附能力，后來只能用訂書機(jī)釘子搭起橋梁，保存了電路的完整性。避免打擊到他們制作的熱情，在這次焊接過程中，我會全程觀察和指導(dǎo)，及時告知哪里出現(xiàn)“短路”和“斷路”現(xiàn)象，學(xué)生雖是依葫蘆畫瓢，動作笨拙，但仍然對光源制作表現(xiàn)出很濃厚的興趣，特別是燈亮起來的那一刻，喜悅的心情溢于言表，從而增強(qiáng)其自信心，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)電學(xué)理論知識的動力。有了理論與實踐的相結(jié)合，學(xué)生進(jìn)一步理解了電路上“短路”和“斷路”現(xiàn)象。對于焊接過程中再次出現(xiàn)的問題，學(xué)生會互相的討論和解決，進(jìn)而可以自主完成F燈光源、大功率燈珠光源的制作，電路走線比之前更加簡潔合理，很少發(fā)生短路或斷路現(xiàn)象，隨之學(xué)生的焊接技術(shù)也有了更大的提高。

三、解決問題，改進(jìn)并演示實驗

用F燈光源代替原來的蠟燭再次進(jìn)行實驗操作，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定且亮度高的F燈光源在小孔成像和凸透鏡成像的屏幕上呈現(xiàn)出非常清晰的像，物題和實像不僅表現(xiàn)出上下倒立，而且對比蠟燭光源更能體現(xiàn)出物像左右顛倒的特點。接著，引導(dǎo)學(xué)生利用自制F燈光源回顧“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實驗，運(yùn)用控制變量法探究u>2f、2f>u>f、u2f、2f>u>f時，實驗現(xiàn)象都非常明顯，但學(xué)生發(fā)現(xiàn)在探究u

四、培養(yǎng)創(chuàng)新思維，拓展提高

創(chuàng)新能力是一個人創(chuàng)新思維和動手能力的綜合表現(xiàn)，是智力因素和非智力因素的優(yōu)化形式。有了焊接F燈的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，學(xué)生的制作熱情越來越高漲，開始自主設(shè)計焊接電路，嘗試制作其他新型LED光源，例如“2”燈、“￥”燈等，反饋回來的結(jié)果較為的理想，電路走線合理完整，從中也可以看到學(xué)生的焊接技術(shù)越來越好，學(xué)生把自己的想法付諸于行動當(dāng)中，并成功獲得勞動成果，這使學(xué)生覺得自己的努力得了肯定，有“小發(fā)明家”的成功感。思維是一個不斷推進(jìn)的過程，有學(xué)生提出可不可以用LED制作交通燈光源？想法是很好的，但有限的知識儲備無法支撐起想法的構(gòu)造，很快他們就遇到難題了，電路應(yīng)該如何設(shè)置？怎樣讓交通燈（紅燈10s黃燈5s綠燈10s）運(yùn)行？加之，我們的“小程序員”的程序一直處于編程錯誤無法運(yùn)行的狀態(tài)，于是我建議他們尋找電腦老師幫助，最終把程序輸入芯片里面，設(shè)置電路，最終交通燈運(yùn)行成功，在這個過程中，其實大部分的電路構(gòu)建是在老師的指導(dǎo)下完成的，但學(xué)生的思維創(chuàng)新是值得被肯定的，要讓他們知道想法和行動是相輔相成的，要制作更多有意義的光源，需要不斷的學(xué)習(xí)，增加自身的知識儲備，提高自己科學(xué)素養(yǎng)。

在這次活動中，學(xué)生經(jīng)歷了整個LED光源制作的過程，不僅制作了穩(wěn)定持久、亮度高、安全性能好、形狀各異的光源，改進(jìn)了實驗現(xiàn)象，而且學(xué)會在往后的實驗演示中，要細(xì)心觀察實驗現(xiàn)象，及時發(fā)現(xiàn)問題，尋找方案進(jìn)而解決問題。而對于教師自身，在教師專業(yè)發(fā)展和學(xué)生能力提高方面有以下思考：

1、創(chuàng)設(shè)情境，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題

這次制作之旅的展開是由實驗現(xiàn)象出發(fā)的，在實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，引起學(xué)生的思考和好奇心。學(xué)生的好奇心是他們學(xué)習(xí)和探究的原動力。在教學(xué)中設(shè)計要針對學(xué)生的求知欲進(jìn)行設(shè)計，引導(dǎo)他們?nèi)ビ^察為什么，去尋找為什么的答案，教學(xué)效果肯定會大大提高。

2、搭建平臺，為挖掘?qū)W生潛能提供時空

在這次的制作之旅，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生的各方面能力是需要挖掘的，他們潛在的能力往往使我感到驚訝，所以在平時的教學(xué)中，我們應(yīng)該搭建好學(xué)習(xí)的平臺，放手讓學(xué)生自主探究，留下一點自由探究的空間讓他們體驗當(dāng)家做主的樂趣，既鍛煉了他們的能力，又展示了他們的實力，好好的過一把發(fā)明家的癮。

3、推進(jìn)思維的發(fā)展

思維是個持續(xù)推進(jìn)發(fā)展的過程。交通燈制作的提出，讓我清晰地感到學(xué)生在這次光源制作中他們思維成長的趨勢，雖然這好像超出了八年級學(xué)生的知識范圍，但這種思維的推進(jìn)不應(yīng)該被扼制，嘗試去完成這樣的任務(wù)，也讓學(xué)生知道“學(xué)無止境”的道理。

結(jié)束語：LED光源的制作過程既是學(xué)生學(xué)習(xí)知識與技能，提高實驗動手能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)的過程，也是教師本身發(fā)展和提高的過程，在往后是物理教學(xué)課堂中，會更多地給予學(xué)生引導(dǎo)，讓學(xué)生得到更全面的發(fā)展。