《單縫衍射》教學設計案例

單縫衍射》教學設計案例摘要：本文結合《大學物理》課程標準和教學實踐，從教學任務、方法和重難點等方面對《單縫衍射》一節(jié)進行設計。利用問題情境展開學習，創(chuàng)造條件讓學生參與探究的全過程，使學生在觀察、思考中獲得新知識，同時培養(yǎng)學生的科學探索能力，在應用拓展中提高自身素質。關鍵詞：單縫衍射；教學設計；教學引言高校物理課程應培養(yǎng)學生在教師的指導下具有自主學習、樂于探究、勇于實驗的素質。通過多樣化的教學方式，幫助學生學習物理知識與技能，培養(yǎng)其科學探究能力，使其逐步形成科學態(tài)度與科學精神，主動地獲取知識、應用知識、解決問題。教師在教學實踐過程中應把學生置于開放、多元的學習環(huán)境中，確立學生在學習中的主體地位，啟迪學生的創(chuàng)新思維。下面以《單縫衍射》一節(jié)為例，談談自己在這方面的做法。一、教學任務、教學方法分析《單縫衍射》一節(jié)內容要去學生通過身邊的所觀察到的現象，結合課堂上flash動畫進行科學探究，歸納出單縫衍射的條件和條紋的分布情況。通過了解日常生活中單縫衍射在工業(yè)生產和軍事領域中的實際應用，極大地激發(fā)了學生學習本節(jié)課內容的熱情和興趣，同時也開拓了學生的視野和知識面。本節(jié)課將案例式、啟發(fā)式和引導式教學方法相結合，借助flash動畫、幻燈演示，以學生為主體，以教師為主導，實現知識、能力和素質的綜合培養(yǎng)。二教學重點和難點分析1．教學重點通過演示實驗，利用菲涅耳半波帶法進行分析，得出單縫衍射的衍射條件和條紋分布的規(guī)律，并聯系社會生活應用，分析解決一些實際問題。2．教學難點菲涅耳半波帶法、單縫衍射的衍射條件及條紋分布規(guī)律。三、教學過程展示教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖創(chuàng)設情境提出問題展示實例1：生活中大家經常聽到的一句諺語一一“只聞其聲，不見其人?！闭f的是聲波能夠繞過門窗產生衍射現象。為什么只能聞其聲，而不能見其人呢？問題的提出調動學生學習本節(jié)課內容的積極性，提高探究新知識的興趣。從學生熟悉的日常生活現象入手進行教學，使學生堅信物理來源于生活，物理就在自己身邊，激發(fā)學生求知欲。同時體現從生活走向物理，從物理走向生活的教學理念。展示實例2：做一個小實驗。拿兩根鉛筆，平行緊貼在一起，然后透過兩根鉛筆之間的小縫隙觀察日光燈，這時可以觀察到什么？可以觀察到在白色的日光燈兩側，有許多條彩色的條紋。這就是光的衍射現象。通過小實驗，讓學生對隨處可見的現象進行思考，得出花紋出現的原因：光的衍射現象。從日常生活中的小實驗啟迪學生應留意生活中的物理現象，或許偉大的發(fā)現就在自己身邊，從而激發(fā)學生探索知識的興趣。同時也讓學生明確單縫衍射是所要學習的內容。實驗裝置分析問題嚴密推理總結規(guī)律教師借助于幻燈對單縫衍射的實驗裝置做講解，并說明各個器件的功能。利用flash動畫演示單縫衍射的過程和條紋的分布。通過觀看flash動畫演示，積極思考為什么會出現這種中央寬且明亮，向兩邊變暗變窄這樣的衍射條紋引導學生自己的獨立思考，互助提高，充分發(fā)揮學生的探索、分析、歸納和總結能力。培養(yǎng)學生虛心求教，互助合作的意識。讓學生參與概念的建構過程，領會科學研究的方法。介紹菲涅耳半波帶法，引導學生對波面進行分割，并讓學生能定量的推導出單縫衍射的條件，即產生明（暗）條紋的光程差所滿足的條件。通過教師的引導，在掌握半波帶法的基礎上，學生對光程差進行分析，推導出衍射條件：進一步引導學生利用所學的半波帶法，分析條紋與光強的關系、計算出角寬度與線寬度、分析波長對衍射條紋的影響和縫寬對衍射條紋的影響。通過教師的引導，利用所學的惠更斯-菲涅耳原理和半波帶法，能定性說明衍射條紋的分布規(guī)律。對衍射條紋進行觀察思考，推導出角寬度與線寬度的計算公式。同時定性分析出波長對衍射條紋的影響以及縫寬對衍射條紋的影響、利用規(guī)律聯系實際走進應用拓展升華引導學生考慮所學內容在實際的生產生活中有什么樣的應用價值。隨著科學技術和工業(yè)生產的發(fā)展，許多產品呈現出小型化和微型化的趨勢，利用單縫衍射測量金屬細絲、各種光學纖維等產品，可以達到無接觸和高精度的目的。利用單縫衍射的條紋公式，能夠計算出細絲的直徑。進一步加深了對單縫衍射公式的理解、記憶與掌握。利用所得結論分析實際問題，提高學生逆向思維能力和學以致用的能力。鍛煉學生發(fā)散性思維能力，同時能開闊學生視野和知識面，鼓勵學生留心生活的細節(jié)，探究單縫衍射在工農業(yè)生產和軍事領域的應用及原理。啟發(fā)學生思考單縫衍射在工程技術中除了測量細絲外還有哪些廣泛的應用。分組討論，增加單縫衍射應用的常識，并加深“學以致用”的思想。通過討論可以得到單縫衍射可以用來反映物體的間隔、位移以及所受的應力。另外，利用單縫衍射原理還可以制作溫度、折射率等許多物理量的轉換器。除此之外，告知學生單縫衍射在軍事領域也有應用。并結合例題進行分析，充分讓學生理解單縫衍射的用途。采取具體問題具體分析的方法，將單縫衍射的各個實驗器材對比實際情況，進而進行相關問題的求解。類比理解處理電磁波傳播過程中的衍射問題，也可以像對待可見光一樣來處理。小結給本次課的內容做個小結，歸總衍射條件和條紋分布規(guī)律，便于學生記憶和理解。理解和記憶加深對本次課所學知識的印象。人文教育重申惠更斯-菲涅耳原理成功解釋了單縫衍射現象，確立了光的波動學說地位，動搖了形成已久的光是一種微粒的說法。寄希望于學生，在學習物理知識同時，還要學習科學家身上這種不懼權威，勇于向傳統挑戰(zhàn)的科學精神討論交流歷史上在科學的前進道路上還有無這樣的事件。（例如：哥白尼推翻了地心說，建立了日心說，使人們對世界的認識有了一個天翻地覆的變化；富蘭克林不相信雷電是天公在發(fā)怒，用風箏把雷電引入地下，人們贊譽他從天空中抓住了雷電；伽利略推翻了前人的運動觀念，將數學與實驗結合起來，被譽為近代科學之父；愛因斯坦擺脫舊觀念的束縛，提出光量子假說，使人們對于世界的認識，進入了一個新紀元。）通過人文教育，豐富了學生的科學知識和探索精神。四、教學總結本節(jié)課的設計使得教學內容緊密聯系實際應用。教師合理利flash動畫、幻燈等生動形象的教學素材組織學生進行分析推導，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)了學生對現象的分析能力以及利用所學知識解決實際問題的能力。通過介紹