導語：如何才能寫好一篇光的反射科學實驗，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

實驗內容 1種子發芽對比實驗

實驗地點 實驗室

實驗目的 種子發芽的條件是水、空氣、溫度。

實驗器材 種子發芽實驗盒、注有“1”、“2”的標號紙、綠豆種子、紙巾、實驗記錄表格

實驗步驟 1、準備好6個水杯，每個水杯都放好紙巾（中間挖兩個洞）貼上標簽

2、將種子放入洞中

3、6個小盤中1號杯不滴，其余的都滴上適量的水。

4、用塑料紙將3號杯口密封，用塑料杯子罩住5號杯，用紙箱罩住6號杯。

5、將1號杯和2號杯，3號杯和4號杯，5號杯和6號杯進行對比。 實驗現象

種子發芽的必需條件是水、空氣、溫度。

實驗結論 種子發芽的條件是水、空氣、溫度缺一不可。

實驗效果

實驗人 實驗時間

儀器管理員簽字

小學科學實驗報告（ 2 ）

實驗內容 2綠豆芽生長需要陽光嗎

實驗地點 實驗室

實驗目的 分析綠豆種子發芽需要的條件（陽光）

實驗器材 綠豆芽、實驗盒、

實驗步驟 將種有相同綠豆芽的兩個花盆中的一盆放在陽光充足的地方，一盆放在黑暗的地方，保持其他條件不變，過一段時間觀察。

實驗現象 放在陽光充足的地方的綠豆芽生長較好，放在黑暗的地方的綠豆芽生長的不好甚至死亡。

實驗結論 綠豆芽生長需要陽光

實驗效果

實驗人 實驗時間

儀器管理員簽字

小學科學實驗報告（3）

實驗內容 3綠豆芽生長對水的需求

實驗地點 實驗室

實驗目的 植物的生長需要一定的環境

實驗器材 綠豆芽、水、紙巾

實驗步驟 1、在一個盤子里鋪上幾層吸水紙，把5粒剛發芽的綠豆并排放在吸水終上，保持吸水紙一端濕潤。

2、3----5天后觀察觀察。

實驗現象 豆芽的根會向有水的方向生長

實驗結論 植物的生長需要一定的環境，當環境改變后它們會努力的適應環境的變化。

實驗效果

實驗人 實驗時間

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小學科學實驗報告（4）

實驗內容 4蚯蚓的選擇

實驗地點 實驗室

實驗目的 蚯蚓適宜的生活環境是什么樣的？

實驗器材 蚯蚓、泥土、水、盒子

實驗步驟 1、（1）把長方形盒子一端剪去一部分，蓋上玻璃片，再在另一端用黑布包住。

（2）在盒底放入塑料薄膜，以保護蚯蚓，方便它爬行。

（3）把5條蚯蚓放在盒子的中間，蓋好蓋子。

（4）5分鐘以后打開盒蓋，做好觀察和記錄。

（5）再做2次。

2、（1）在另外的盒子兩端分別鋪上同樣土質的泥土，不同的是一邊干燥，一邊濕潤。

（2）把10條蚯蚓放在盒子的中間，蓋好蓋子。

（3）5分鐘以后打開盒蓋觀察，記錄。

（4）再做2次

實驗現象 1、蚯蚓向黑暗的一方爬行。

2、蚯蚓向濕潤的一方爬行

實驗結論 1、蚯蚓喜歡黑暗的環境。

2、蚯蚓喜歡濕潤的環境。

備注

實驗人 實驗時間

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小學科學實驗報告（5）

實驗內容 5做一個生態瓶

實驗地點 實驗室

實驗目的 能設計一個生態瓶建造方案。

實驗器材 大飲料瓶、泥土、水草、水生小動物

實驗步驟 1、先在瓶底裝入一層淘洗干凈的沙（如要加幾塊小石子也就在這時候放）。

2、裝入半瓶自然水域的水。

3、往瓶里種上自己準備的水草。

4、再放入小動物。

5、進行觀察記錄。

實驗現象 生物和非生物是互相作用、互相依存的，形成了一個密不可分的整體

實驗結論 生物和非生物是互相作用、互相依存的，形成了一個密不可分的整體。

實驗效果

實驗人 實驗時間

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小學科學實驗報告（6）

實驗內容 6改變生態瓶

實驗地點 實驗室

實驗目的 在設計對比實驗中嚴格控制變量，并注意收集實驗數據用事實說話。

實驗器材 生態瓶、小魚、水草

實驗步驟 1、減少生態瓶里的水。

2、增加生態瓶里的生物。

實驗現象 1. 由于水量減少，動植物的生存空間減少，氧氣量減少，水少的小魚浮出水面的次數比較多。

2. 水草增加，產生的氧氣量就增加，魚浮出水面的次數會減少；小魚增加，耗氧量增大，小魚浮到水面的次數會增多。

實驗結論 減少水和添加動物、植物會引發生態群落的變化。

備注

實驗人 實驗時間

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小學科學實驗報告（7）

實驗內容 7陽光下的影子

實驗地點 室外

實驗目的 觀察陽光下物體影子的變化

實驗器材 木板、白紙、橡皮泥、木棒

實驗步驟 1、做一個簡易的日影觀測儀。

2、每隔十分鐘，量鉛筆影子的長度，在白紙上做下記錄。

實驗現象 1、陽光下物體影子的方向隨著太陽方向的改變而改變，影子總是和太陽的方向相反。

2、陽光下物體影子長短的變化是隨著太陽在天空中的位置變化而變化的，太陽位置最高時影子最短，太陽位置最低時，影子最長。

實驗結論 1、陽光下物體影子的方向隨著太陽方向的改變而改變，影子總是和太陽的方向相反。

2、陽光下物體影子長短的變化是隨著太陽在天空中的位置變化而變化的，太陽位置最高時影子最短，太陽位置最低時，影子最長。

實驗效果

實驗人 實驗時間

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小學科學實驗報告（8）

實驗內容 8光是怎樣傳播的

實驗地點 實驗室

實驗目的 驗證光的傳播路線

實驗器材 卡紙4張，其中3張在同一位置打一個洞（一枚硬幣大小，夾子，手電筒、水管3段，彎頭2個

實驗步驟 1、用夾子夾住卡紙，橫立在桌面上排成整齊的一行，間隔距離為15cm（沒有孔的放在最末端）

2、用手電筒照射有孔卡指和管口

實驗現象 光在物質中是直線傳播。

實驗結論 光在同一物質中沿直線傳播。

備注

實驗人 實驗時間

小學科學實驗報告（ 9 ）

實驗內容 9光的反射能力

實驗地點 五年級教室

實驗目的 認識光的反射及應用

實驗器材 卡紙（紅、黃、綠、黑、白）各一張，手電筒一支，夾子 實驗步驟 1、夾子夾住卡紙

2、將夾橫立在桌上，并在桌面上放一頁有字的紙。

3、打開手電筒開關，對著卡紙，觀察文字

實驗現象 黑色反光弱，紅色反紅光，黃色反黃光，綠色反綠光，白色反光能力強。

實驗結論 深色反光弱，淺色反光能力強。

實驗效果

實驗人

試驗時間

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小學科學實驗報告（ 10 ）

實驗內容 10光與熱

實驗地點 實驗室

實驗目的 認識陽光的強弱和溫度的關系

實驗器材 溫度計1支，鏡子3面，膠布

實驗步驟 1、用膠布將溫度計固定在墻上。

2、用鏡子反光對著溫度計（一鏡反射或多鏡反射）

實驗現象 一次照射的溫度比多次照射光的溫度低。

實驗結論 一次照射的溫度比多次照射光的溫度低。

備注

實驗人 實驗時間

儀器管理員簽字

小學科學實驗報告（ 11）

實驗內容 11怎樣得到更多的光和熱

實驗地點 室外

實驗目的 物體的顏色和吸熱

實驗器材 白色紙、粉色紙、黑色紙、黑色蠟光紙、鋁箔紙對折做成的紙帶，溫度計

實驗步驟 1、把不同顏色的直對著做成袋狀。

2、分別插上溫度計放在陽光下。

實驗現象 1、 深色紙比淺色紙升溫快

2、 黑色蠟光紙比黑色無光紙升溫慢

實驗結論 物體的顏色與吸熱的本領有關，深色物體比淺色物體吸熱快 備注

實驗人 實驗時間

小學科學實驗報告（12）

實驗內容 12怎樣得到更多的光和熱

實驗地點 室外

實驗目的 陽光直射、斜射與吸熱

實驗器材 溫度計、黑色紙袋

實驗步驟 1、把三個同樣的黑色紙袋分別按和地面水平、垂直、和太陽光垂直的方式擺放。

2、看哪個升溫快。

實驗現象 和陽光接觸面集越大升溫越快

實驗結論 和陽光接觸面集越大升溫越快

篇2

【論文摘要】本文以物理實驗教學為載體，通過實驗教學中對學生進行思想道德素質、心里素質、科學實驗素質的培養，把新課標要求的物理教學情感與態度、過程與方法、知識與技術三維目標的達成落到實處。在提高物理教育教學質量的同時，培養學生的綜合創新能力。

在當前新課改的實施過程中，將素質教育有效地融于物理實驗教學全過程，對于物理教學三維目標的達成有效培養和提高學生的素質，將起著舉足輕重的作用。筆者就自己二十多年教學實踐做些探討。

一、 思想道德素質教育

寓德育于教學之中，重視思想道德素質教育是物理實驗教學一項重要任務，也是物理教學情感與態度這一維目標達成的必經之路。實驗教學中應培養的思想道德素質主要有以下幾個方面:

1.實事求是的科學態度。在實驗教學中，要注意培養學生尊重科學、熱愛科學，養成做實驗時實事求是、嚴肅認真、一絲不茍的科學態度。為此，教師在演示實驗中應該做出表率。萬一實驗未達預期目的，絕不能文過飾非，而應實事求是的分析原因、力求成功。要教育學生尊重科學真理，反對弄虛作假。如在《驗證牛頓第二定律》實驗中，有的同學作出的a-F圖線原來未通過坐標原點而隨意涂改為過原點，教師發現后，在批評的同時應與他們一起查找原因:問題出在“平衡摩擦力”不足或過大上，并要求他們重做實驗力爭得出正確結果，讓他們享受到實驗成功的喜悅，增強對實驗的情感，培養他們尊重實驗事實，注重實驗結果分析，碰到困難不低頭，勇往直前的科學態度。

2.勇于探索的良好品質。科學真理的發現需要人們的不斷探索，跨世紀人才必須具備深入鉆研、勇于探索的良好品質。在實驗教學中，要善于引導學生對實驗原理、方法進行發散性思考。注重物理教學過程與方法這一維目標的達成。

3.真誠團結的合作精神。資源共有、成果共享是現代合格人才應有的觀念，也是全體公民應具備的基本素質。目前學生實驗大多數兩人同桌，這為合作精神的培養創造了有利條件。教師應強調學生實驗中的分工合作，即使是可以單獨完成的實驗，也要共同研究、輪流操作、相互探討，使他們同時分享實驗成果，養成合作研究良好的科研素質。

二、 心理素質教育

培養良好的心理素質，這是物理實驗教學實施素質教育的又一任務。實驗教學中應培養的心理素質主要有以下幾個方面:

1.確立正確的學習觀念。新課標的實施要求以物理實驗教學是新課標實施的有效載體，變過去重結、，重學知識、重記知識，為重過程、重運用、重全面素質的提高;能力的培養，不僅僅是練與做:學中練、練中做、做中學、學中悟。物理實驗教學正是要學生去做、去練、去悟。如在《用單擺測定重力加速度》實驗時我們給學生:一條細線、一個小球、一把刻度尺、一個秒表，要求他們課后完成實驗，去練習制成單擺，長度的測量方法，通過比較各小組測量結果，引導他們去悟減少測量誤差的方法，悟出測周期要用積少成多法，要從擺球過平衡位置開始計時的道理。

2.培養濃厚的學習興趣。興趣是一個人獲取新知識、開拓視眼、推動學習的內驅力。因此在實驗教學中，要注意提高演示實驗的趣味性，力求“驚、奇、險”。如我們演示“瓶子吞蛋”(演示大氣壓強的存在)、“筷提沙瓶”(演示摩擦力的作用)、“腳踩釘板”(演示壓力與壓強)、“水中燭焰”(演示平面鏡反射)、“怒發沖冠”(演示靜電現象)等實驗，均能很好的激發學生的求知欲。

3.形成頑強的學習意志。科研歷來不是一帆風順的，會遇到各種困難與障礙。因此，在教學中要注意形成學生碰到困難不退縮，遇到難題不搖頭的頑強意志，例如:在做《用雙縫干涉測波長》實驗時，有些組到下課了也沒調出干涉條紋來，我要求他們借鑒其它組的成功經驗，分析自己失敗的原因。晚自修時再做這個實驗，終于在晚上他們都成功了，此時他們既嘗到了成功的喜悅，更重要的是使得他們不怕困難、迎難而上的頑強學習意志。在實驗教學中，要鼓勵學生以科學家為榜樣，直面困難，持之以恒，認真準確的操作，以頑強的意志去獲得實驗的圓滿成功。

三、 科學實驗素質教育

培養科學實驗素質，這是物理實驗教學中素質教育的根本任務。也是我們物理教學知識與技能這一維目標達到的基本途經。實驗教學中應培養的科學實驗素質主要有以下幾個方面:

1.深入細致的觀察能力。有目的的觀察能明辨觀察對象的主要特征及變化規律，實驗教學中要教給學生正確的觀察方法，培養學生深入細致的觀察能力。如在觀察光的全反射實驗時，一般學生只注意到全反射的兩個條件，即光要從光密介質射向光疏介質，且入射角必須大于臨界角。

2.選擇器材、方法的能力。實驗器材和方法往往不是現成的，在實驗教學中培養對器材、方法的選擇能力確有必要。如在“伏安法”測電阻時電流表內接和外接的選擇，按教科書給出用“阻值比較法”，我們可增加了“實驗試探法”，為在阻值未知的情況下合理選擇實驗線路提供了方法。

3.排除實驗障礙的能力。我們常在學生實驗中故意設置一些障礙，如提供給學生的電表不指零，要求學生使用前必須先進行機械調零、供芯線短路的導線，要求學生在已接好的電路中查明。

篇3

關鍵詞：初中科學；課堂實驗；有效性

一、初中科學課堂實驗的作用分析

科學本身就是一門以實驗為基礎的學科，通過課堂實驗，往往可以給學生還來更多的驚奇，使得學生在實驗的過程中加強對科學知識的認知，解開學生對于科學的疑惑，更好地促進學生對自己認知結構的調整，從而通過對實驗現象的良好結合更好地進行科學思維。對于科學教學來說，它的主要目的就是更好地培養學生的科學素養及其科學思維。而加強對初中科學課堂實驗的有效性研究，可以在教學過程中通過實驗來促進學生對知識的吸收。課堂實驗有著很強的直觀形象，它可以更發地激發出初中生的學習興趣和對知識的渴望，可以使得一些抽象的理論知識更加直觀化，幫助學生更好地理解。另外，科學課堂實驗有著很強的動手性，學生在動手操作實驗的過程中可以更好地培養學生的動手能力，學生通過在科學課堂中的動手，可以加深對知識的記憶，促進學生對知識的構建。總之，初中科學課堂實驗教學，可以更好地改變傳統的教師在講臺上講，而學生只是被動地接受知識的沒有交流的課堂教學模式，從而使得學生加強地科學知識的鞏固，學生通過對實驗的觀察與動手形成一種感性知識，增強學生對科學驗證與總結的能力，同時也可以更好地促進學生思維能力與創新精神的培養。

二、提高初中科學課堂實驗有效性的策略

（1）在初中科學課堂實驗中加強對科學合理的教學目標的設置

對于初中科學教學來說，它是一項有計劃、有目的教學活動，而且科學這門課程又有著很強的綜合性，因此，這就使得在初中科學課堂實驗中必須加強對科學合理的教學目標的設置，教師要加強對合理、有效地課堂教學的引導與組織，在教學中將培養學生的科學素養、綜合素質與能力做為初中科學教學的目標。教師在對教學目標進行設置時，要根據新課改的要求，加強對教學任務的分析，結合科學課堂實驗中的難點與重點進行合理、有效的教學目標的設置，以更好地滿足學生的發展需求。

（2）加強對與學生生活相關的實驗情景的創設，更好地提高課堂效率

在新課改中，明確提出教學內容要與學生的生活實際相結合，從而更好地實現課堂教學的生活化、社會化，提高教學的實用性。因此，在科學課堂實驗中要想提高其教學有效性，那么就要加強對與學生生活相關的實驗情景的創設，以更好地提高課堂教學效率。在課堂實驗時，教師要加強對生活化的運用，以更好地充實課堂教學，使得所學知識更容易被學生所理解、接受，讓學生真正體會到科學與自己的生活是息息相關的，生活中處處是科學，從而更好地激發出學生的學習興趣。例如，在學習光的反射與折射時，可以通過學生生活中的鏡子來進行教學。通過提問學生在鏡子中看到了什么，又是通過什么才能看到鏡子中的自己？從而將學生引入到光的反射教學中來。在進行光的折射教學時，可以通過學生生活中常常見到的魚缸，讓學生去目測盛滿水的魚缸中物體的大小，再將物體拿出讓學生進行比較，從而發現我們看到的魚缸中的物體要比實際的物體大，進而引申出這就是由光的折射原理造成的。通過這種與學生生活相關的實驗場景的創設，可以更好地幫助學生去理解知識的難點，促進學生對知識的掌握，加深學生對知識的記憶，從而更好地提高科學課堂效率。

（3）在課堂實驗教學中，教師要做好實驗的演示

在科學課堂實驗教學中，教師通過對實驗的演示加強對學生觀察能力與思維能力的引導，可以更好地激發學生的學習興趣，從而提高教學效果。通過教師的實驗演示，可以為學生提供一個準確的、生動的感性材料，使得知識更加形象化，也可以更好地促進學生的記憶。教師在進行實驗的演示時，可以不單單局限于教材中所涉及的實驗，要加強對實驗的創新與設計，從而更好地促進學生創新能力的提升。教師過正確、規范的實驗演示，可以更好地幫助學生學習正確、規范化的實驗操作方法，通過對實驗演示的觀察，更好地培養學生的觀察能力、分析能力與推理能力，因此，在科學課堂實驗中，教師要把實驗的演示做好、做到位，給學生一個學習的榜樣。

篇4

一、在教學中創設問題情景是探索引導的前提

很多物理現象如聲音的產生、光的反射和折射等都是學生非常熟悉的物理現象，但學生不懂其原理和規律。如何激發學生的探索熱情、閃耀其智慧的火花呢?這就需要教師精心設計問題的情景，這是引導學生認真探索學習知識的第一步。

情境創設要盡可能直觀、真實。例如，人們為什么要及時把道路上的結冰鏟除?從未停穩的車上跳下人為什么會向前傾倒?跳高運動員起跳前為什么要助跑?我們為什么能看到不同顏色的物體?為什么鏡中有像、水中有倒影等，這一系列的問題情景。極易引發學生的關注和思考。

情境創設要有趣味性和探索性。在教學中創設新鮮、有趣的情景會使學生在愉快的情趣中不知不覺地進入物理世界，例如，我在上“摩擦力”時，讓學生做“抓油碗”和“扭轉油瓶蓋”的趣味游戲。又如在“光的色散”一節，我用三棱鏡把白光分散成七色光，這些情景既有趣又能激起學生的探索熱情。再如“用雞蛋做慣性實驗”、“用雞蛋做大氣壓實驗”、驗證大氣壓存在的“噴泉”實驗、“保險絲熔斷實驗”等都能很好地利用學生好奇心創設思維的情境，進而引導學生積極參與學習活動。

此外。教師也可以利用多媒體技術創設逼真的物理情境。有些物理情境在實際條件下很難呈現，但通過多媒體創設可展現給學生，例如，我在上“光的折射”一課時，多媒體能播放“海市蜃樓”和一些美麗奇妙的折射世界……這樣很容易探索地引導學生去掌握相應的物理知識。

二、在教學中鼓勵學生大膽猜想是探索引導的重要環節

牛頓說過：“沒有大膽的猜想，就做不出偉大的發現”。在教學中鼓勵學生大膽猜想是探索引導的重要環節。

猜想和假設是物理智慧中最活躍的成分，猜想出的新奇現象和問題能吸引學生。產生強烈的求知欲和好奇心，誘使他們用現有的知識去解釋或喚起他們對新知識的追求，是驅使學生調動積極性和渴求新知欲望的動力，從而激起學生的學習興趣，促使學生自覺地、積極地去探究物理知識。那么如何做呢?可通過日常生活中很多現象誘發猜想，教師如能引導學生對這些現象加以關注，必然能激發學生猜想的興趣和求知欲，如生活中水的蒸發、沸騰、結冰和溶化的現象可以在物理的物態變化教學中引導學生猜想：生活中的路滑摔跤和自行車胎氣不足時騎起來費力的現象可以在摩擦力教學中引導猜想。還有很多實驗探究的內容，如力的作用、液體內部的壓強、浮力、電流強度、電壓、電阻和電功率等等。這些內容的教學，完全可以鼓勵學生大膽地進行猜想。猜想結果正確與否，只要有個人的想法就應該肯定。

在教學中也可以利用圖片和視頻誘發猜想。讓學生觀察圖片或視頻，分析現象，認真進行思考，在教師指導下抓住本質所在，形成概念性語言，教師為學生創造適宜的猜想環境，引導學生的探索性思維的形成。如在學習“物體的浮與沉”時，可以展示木塊浮在水面而石塊沉到水底的圖片，或播放游人躺在水面上悠閑地翻閱報紙的一段錄像，學生看到這種情境會產生很多疑問，然后教師可引導學生提出“物體所受到的浮力大小與物體排開液體的體積和液體密度有關”的探索性猜想。

三、讓學生主動進行實驗求證是探索引導的關鍵

教學中學生的各種猜想是否正確要通過科學實驗進行驗證，引導學生對自己的猜想設計實驗勇于科學探究，告訴學生科學并不那么神秘，科學實驗并非都需要復雜的、先進的儀器和設備，我們身邊的一些東西也可以做實驗。引導學生善于利用身邊的物品做實驗，培養學生對周圍事物的深入觀察和思考。提高學生的物理興趣，進而培養學生一定的創造力，如引導學生用一盆水做光的反射和折射的實驗，也可以做驗證物體振動發聲。用身邊的紙片和尺、板等物品驗證物體振動頻率不同發出的聲調不同；用塑料筆桿摩擦自己的頭發吸附紙屑驗證摩擦起電等。

引導學生進行實驗是探索引導的關鍵。首先要求學生理清實驗原理和思路，才能進行實驗的設計、實驗步驟、儀器的選擇、各種信息的收集、整理、歸納。如在平面鏡成像教學中，讓學生清楚我們每天照鏡子看到的像是一個虛像，它是物體的光線經平面鏡反射后進人人的眼睛引起的視覺。明白了這個原理，學生就可以提出問題和設想：平面鏡成像時像在何處?是變大還是變小?像與物有什么關系?學生會根據實際去進行的，如有的學生會按教材用玻璃板和蠟燭在白紙上畫線，有的學生會選用有色玻璃片、塑料片和筆、電池或其他相同和不同的作對比的物體來做實驗，每組得出不同位置的物體和對應像的數據，之后總結出規律，從而完成學習和掌握知識。所以，教學中切實讓學生親身感悟物理實驗原理，感悟實驗所表現出來的物理現象，感悟透過現象看本質的物理思想，培養探索、創新、實踐的能力，讓他們不再感到物理的深奧與神秘了。

四、培養學生綜合應用能力和創造力是探索引導的最終目標

篇5

關鍵詞：演示實驗可見度課堂教學

科學是一門以實驗為基礎的學科，在初中科學教學中實驗主要分為課堂演示實驗、學生分組實驗和課外實驗，其中最常用、最直觀、最能為教學服務的是課堂演示實驗，簡稱演示實驗。

演示實驗是指為配合教學內容由教師操作表演示范的實驗，它是深受學生歡迎的一種實驗形式，也是教師施展教學藝術的獨特方法。它能化抽象為具體，化枯燥為生動，把要研究的科學現象清楚地呈現在學生面前，能引導學生觀察，并進行思考。若能使演示實驗恰當地配合講授，就能有效幫助學生認識科學概念和規律，就能達到事半功倍的效果。從而，提高科學課堂教學的有效性。

結合自己多年的教學經驗，本人認為增加演示實驗的可見度，提高演示實驗的感觀效果可采用以下方法：

一、背景襯托，染色法

一般要求實驗研究對象色彩與背景色彩有較大的反差，會引起較強的視覺印象。如，在教室里演示光通過路線上噴有煙霧，可使光路清晰可見；在做光由空氣進入水中而發生折射時，在水中滴入幾滴牛奶，形成牛奶的乳濁液使光的折射現象觀察得非常清楚。又如，在研究液體壓強規律的實驗中壓強計的“U”型玻璃管中無色的水升降不易觀察，若將水用紅色的墨水染色后就一目了然了。實驗證明，所有試管內反應的現象，用白紙襯托都有明顯的效果。

二、借用工具，放大法

借助工具把實驗中微小現象進行“放大”處理。如，利用凸透鏡的放大作用，可在普通溫度計套上一圓柱形玻璃管來放大其示數。又如，用賀年片的音響作用來放大微弱電流的存在；用“杠桿”來放大固體受熱時的微小膨脹變化。還有，本人曾利用“光杠桿”對發聲的物體在振動、聲音的傳播需要介質，這兩個實驗進行了成功的改進。其方法是在音叉上沾上一個輕質的平面鏡（光碟的反射面），用玩具激光筆斜照，音叉受力振動時，反射照到墻上的光斑上下移動，清楚地觀察到音叉振動。

三、科學演示，變速法

有些現象出現需要較長時間，而有些現象轉瞬即逝，這就要進行速度處理。如，按照課本方法演示硫酸銅在水中擴散現象，需幾天。若用高錳酸鉀溶液做此實驗，幾分鐘就會看見界面模糊，彼此進入對方。又如，用磁鐵靠近小磁針時，由于磁鐵磁性較大，N、S極的變化迅速，稍遠一些的學生不易觀察到，為此可將磁針上套一自制的外套（標有N、S極木制的）。這樣不但使小磁針質量增大，轉動較慢，同時外觀的變大，增大了可見度。還有，碘升華和凝華現象，在酒精燈的火焰上一加熱，學生還沒來得及觀察，現象就迅速完成了。操作時間稍長，還會出現液態的碘。為此，本人曾利用圓底燒瓶中盛少量的碘，然后放在沸水中來加熱，不但延長了觀察時間，而且滿足了學生的好奇心，還保證了液態碘的出現。

四、實驗器材，標記法

在實驗器材上附加“標記”使觀察者有標準參照，有助于對比，便于觀察，使實驗現象更加清晰直觀。如皮球從高空下落，再彈起時有形變的觀察，由于瞬間完成無法看得見。若將整體球面上涂上黑色，當球落地時，在地面上留下一個黑色圓斑，從而說明有形變的過程。又如，實驗使用氣體溫度計（一般都自制），在液體升降的起始位置上套有紅綠橡膠圈，以區分和看清升降的位置。還有，光的反射定律演示實驗中，在測量反射角等于入射角時，本人在光路平面上，以法線為90度垂線畫一量角器，事先做好角度的標記。當進行照射時，學生從畫好的量角器上直接讀數，感覺方便、準確、迅速。

五、添加物質，變色法

有些實驗現象是靠觸覺或嗅覺來感受的，作為演示實驗，不可能讓所有學生都來體會。此時，可用視覺功能觀察顏色變化來彌補上述不足。如，說明分子是不停運動的實驗，雖然看不見分子，但可用內壁有無色酚酞試劑的燒杯檢驗，幾分鐘后就會使燒杯壁上的無色酚酞變成紅色。又如，水不善于傳熱的實驗，課本的方法是加熱完老師用手摸，然后告訴學生。若試管中的水中加入氯化鈷使水變粉紅，用酒精燈火焰加熱試管上部，幾秒鐘后變成藍色顏色，而下部的水仍然是粉紅色，說明水不善于傳熱。

六、運用媒體，直觀法

一些小實驗儀器平擺在較高的講臺上，學生很難觀察到實驗現象和操作步驟。我們可以利用投影儀、電腦、視頻攝像頭和相關軟件，將演示實驗和多媒體技術有效地結合起來，使實驗更直觀。

1、用投影觀察實驗現象

有些實驗器材小，且只能水平放置實驗，可通過投影放大。如，磁力線的顯示實驗，可將玻璃板放在投影臺上，并在玻璃板上的磁鐵周圍均勻撒些鐵屑后，輕輕振動玻璃板，在屏幕上就會看到磁力線的形狀。演示蒸發時，可將兩塊玻璃板放在投影臺上，一個玻璃板上滴一滴水，另一個玻璃板上滴一滴酒精，將它們展開，從屏幕上就清楚地看到酒精先蒸發完。

2、 用攝像頭觀察實驗現象

在演示光的反射和光的折射現象中，只有眼睛在反射光線或折射光線上才能看到相關現象，演示實驗時很難讓全班同學的眼睛在這一方向上看到相關的現象。如，在學習光的折射時，可以在碗底放一枚硬幣，移動碗使眼睛剛好看不到硬幣的位置，往杯里逐漸注水，使原來看不到的硬幣現在看到了。我們可以把攝像頭放在眼睛觀察的角度，并把圖像投影到大屏幕上。這樣，全班的同學都能看到該實驗現象了。

3、 用攝像頭展示實驗過程

有些實驗只能在較水平的桌面上進行，只能俯視，不能平視，限制了觀察范圍。學生坐在位置上無法看到實驗操作和實驗現象。如，在演示水波的形成、小磁針的偏轉、磁感線的分布時，我們可以用攝像頭正對著實驗臺，把實驗臺上的實驗裝置、操作過程、實驗現象等投影到大屏幕上。

4、 用攝像頭拍攝實驗錄像

有些實驗過程、實驗現象極其短暫，學生還沒反應即已消失。教師可以利用攝像頭當堂拍攝下實驗過程，利用播放器的暫停、回放、慢放按鈕來控制播放的畫面，使實驗過程一目了然。在探究物體動能與彈性勢能的轉化時，彈片在被撞擊時的彈性形變速度很快，形變發生時間很短，學生不易觀察得到。教師可以利用攝像頭把整個實驗過程拍攝下來在多媒體上以慢動作播放。

七、 學生動手，參與法

與其讓學生袖手旁觀，不如讓他們親手操作更能提高實驗效果，而且也鍛煉了他們的實驗操作能力，也更有說服力。

1、讓學生當幫手，協助實驗操作

教師要創造機會，在適當的時機，讓個別學生協助實驗操作，讓他們把看到的、聽到的、聞到的、感受到的實驗現象告訴其他同學。這樣，比教師的說教更有說服力。

2、讓個別同學當老師，演示實驗操作

在教師講清操作要領后，可以讓一些學生到講臺上實際操作，教師同時邊指導實驗操作邊糾正學生的錯誤操作。這樣，既加強了學生對實驗操作技能的掌握又能提高他們實驗操作的能力。

總之，提高演示實驗可見度的方法，不止以上幾種，如還有以大代小法、儀器放置梯度法等。為了使學生對教師演示實驗獲得生動的感性材料和深刻清晰的表象，激發學生的興趣，提高科學課堂教學的有效性，教師應該努力提高每一個演示實驗的可見度。

參考文獻

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關鍵詞：初中科學 實驗教學 探究

科學是以實驗為基礎的一門學科。一個精心設計的科學實驗包括了豐富的科學知識、熟練的科學基本操作，還可以模擬科學家進行科學發現的探索過程，有著巨大價值。科學實驗為學生提供了問題情境，學生在自我思考、相互討論、教師引導下逐步解決一系列問題，從而獲得“真知”并由此激發研究的興趣。所以在初中科學教學中，重視科學實驗的教學功能，已逐漸成為廣大科學教師的共識，但在科學實驗教學的實際操作中，還存在著一些不盡人意的地方，因此，有必要對如何有效開展初中科學實驗教學進行探究。 新課標中要求以學生為中心，就要從注重學生的全面發展出發，培養學生的終身學習興趣和科學探索精神，就需要改變學生的學習方式。

一 、注重科學探究，提倡學習方式的多樣化

比如，人教版八年級物理物理第四章《物態變化》一章中，傳統的教學是以學科的知識為核心的。一般都是通過教師做演示實驗，根據實驗現象再講解晶體熔化和凝固的條件以及過程特征。而按照新的教育理念，我們應該以熔化和凝固知識的內容為載體，引導學生經歷科學探究的過程。因此不能只將教學的重點放在熔化和凝固概念的規律本身上，更應該注重學生對凝固和熔化過程的經歷和體驗上。首先應該從學生熟悉的事例出發，如“水結成冰、冰熔化成水”這樣的典型事例引出熔化和凝固這種現象；然后結合事例引導學生猜想熔化和凝固的條件，然后讓學生自己探究熔化和凝固的條件。猜想不是瞎想，應該讓學生根據教材中所給的事例和學生的生活經驗進行猜想或者對一些可能性做出假設。可以讓學生對自己的猜想做出記錄，以便在驗證之后和開始時猜想情況進行對比，這也是一種學習。有了猜想之后就要進行驗證，看猜想是否正確。可以讓學生自己提出實驗方案，用什么方案進行實驗，驗證自己的猜想，并組織學生對設計方案進行交流。

由于學生剛剛開始學物理，教師應根據探究的方案進行較多的指導，在學生交流方案的基礎之上教師要進行適當的評價、歸納和總結。在此基礎上引導學生觀察實驗裝置，提出如下的問題讓學生進行思考，如：1為什么實驗中不用酒精燈直接加熱而是水浴加熱？2.燒杯中要放多少水才合適呢？3．怎樣才能把溫度計的測溫泡放在合適的位置？4．實驗當中需要記錄哪些數據，怎樣記錄？5．實驗操作的程序是什么樣的？6．怎樣才能保證實驗的過程安全操作？學生清楚這些問題以后實驗方案也就已經確定了。方案確定后放手讓學生進行操作并收集證據。在這一過程中教師要注意搜集學生操作過程當中的所有問題，包括學生操作是否規范、學生的參與程度是否積極主動、學生的操作是否有安全隱患等等。

在學生完成實驗探究以后，學生通過實驗所得出的結果可能并不十分理想，如熔化的溫度偏差較大，所畫的圖像并不能明顯地看出來熔化過程等一些問題。出現這些問題在傳統教學觀念來看實驗都是失敗的。現在我們注意到新課程標準已經將探究過程列為首要。因此我們不能只關注學生實驗的結果是否理想，更要關注學生對探究過程的參與程度。不管實驗的結果如何，在得出實驗結論之后都要組織學生進行交流和討論，可以讓學生考慮這樣的問題：“1、你的猜想和實驗結論是否一致？2、你的結果和其他組別的同學相比有沒有較大的差異？如果有較大的差異原因何在3、在探究過程你還發現什么新的問題？4、你對這個裝置是否有新的改進？5、你是否可以提供更好的實驗方案？”通過這些問題的交流和討論，如果學生的實驗結果并不理想，但他能找到實驗結果不理想的原因是什么，這也是一種收獲。通過交流探究過程的收獲既可以強化學生對探究過程的體驗，也可以鞏固他們對知識技能的掌握，訓練學生的表述能力，同時培養了學生實事求是、嚴肅認真的科學態度。

可見注重科學探究的教學與傳統教學的區別主要是在于不僅注重探究的結果，同時也注重學生參與實驗探究的過程體驗，培養學生的情感、態度和價值觀方面的作用。當然，學生在剛剛學物理的時候，我們一方面要控制好科學探究的操作難度和思維難度，又要充分挖掘教學內容當中可以進行科學探究的因素。比如在第一章《聲現象》的教學當中，由于對于聲音學生并不很陌生，所涉及到的實驗器材又比較在生活中常用且簡單、操作也很方便。因此，在教師提出問題后要讓學生思考設計并動手做實驗，通過具體的實驗操作引導學生研究聲音產生的過程及聲音的三要素分別與什么有關等，并交流所發現的實驗現象。這樣既可以激發學生參與認知過程的興趣，也可以讓學生體驗到科學探究的一般性方法。另外，我們現在所倡導的學生探究活動與傳統的學生實驗是不同的。在新的教育思想下，強調培養學生的創新意識和實踐能力，所以學生的實踐活動并不是在教師的指導下按照教師預先規定好的程序來進行操作，得出教師預計的實驗結論。現在的實驗探究更加注重引導學生去思考研究方法、設計研究方案來交流研討探究的結果。旨在活動過程中提高學生的綜合能力。

二、實驗過程的設計應突出“從生活走向科學，從科學走向社會”

新課程教材注重到了在每章、每節的開始盡量以學生日常生活中見到的事物或現象引入，引發學生的共鳴、激發他們的興趣，逐步引導學生探究事物或現象背后隱藏的本質規律。如第一章的群象如何傳遞信息，第四章的霧凇圖片等，直接把學生從課本拉進生活，因此我們的教學設計也應力爭從學生熟悉的事例出發，這樣既拉近了教學內容與學生之間的心理距離，同時也有利于培養學生關注生活、關心社會的科學情感。比如在《物態變化》的教學過程中由于學生剛剛開始接觸物理，因此在這一節的教學之初，我們就應該從學生比較熟悉的日常生活當中的實例出發，認識到一種具體物質――水的物態變化過程。“水從衣服上跑掉了！”從這樣一個學生很熟悉的生活現象中來認識汽化現象。再比如《光的反射》的教學，我們不能僅僅把教學的重點放在知識的記憶運用上，如何提高學生的解題能力和解題技巧，而應該從實際的問題出發，使學生感到物理知識就在自己的身邊、在實際當中是很有用的。因此我們可以從一些具體的實例出發來引入所要研究的內容并通過對物理知識的學習來解決這些相應的實際問題。如青蛙坐井觀天，但雨后青蛙的觀察范圍會發生什么變化？這一問題的解決可通過學生自己設計探究實驗來解決，解決了實際問題會使他們獲得成功的喜悅，同時也向生活又邁進了一步。

三 觀察生活，用心思考，注重培養學生的問題意識

結合新課標精神，物理教學不能只局限于教材知識內容本身，而應結合學校的情況和學生的興趣、能力水平，開發多種多樣的探究實踐活動，在具體的實踐活動中培養學生的問題意識，提高解決實際問題的能力。如在探究“熔化和凝固”的實驗當中，學生從他的實驗結果或者從熔化圖像上不易看出比較明顯的熔化過程，或者可能會發現海波由于過熱而不凝固這樣的問題。對于各種各樣的問題，教師應給予積極的關注和解答。在進行專題研究的過程當中，教師應該自始至終積極參與到學生之中。在研究方案的確定、安全操作措施的防范等等方面給學生具體的指導和幫助。比如在學習了光的折射現象之后，學生會產生這樣的問題：“1、是不是光從空氣進入其他介質時角度總是一定的？2、蜃景既然是虛象，那么能否在鏡中成像呢？3、折射成像是虛還是實？對于這樣的一些問題學生常常會表現出較強的探究欲望，為此我們可以組織學生利用課余時間針對這些問題進行探，使學生在探究活動中學到更為鮮活生動的知識。

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【關鍵詞】初中物理 信息技術 虛擬實驗 探究

實驗是物理學立命安身之本，其概念的形成、規律的發現、原理的形成無一不是通過科學實驗得到的。學生在實驗中掌握科學的探究方法，形成科學的思維方式，也感受到科學家們探索科學的艱辛。但在當前教學中，教師難以跨越應試的樊籬，實驗開出率不高，主要集中在實驗考查的重點實驗內容；教師為提速增效，重實驗結論而輕方法滲透，先講后做，學生依葫蘆畫瓢，在模仿中機械記憶結論；實驗內容單一，以測量、演示、操作等驗證性實驗為主，缺少探究型實驗，不利于學生探究性能力的培養。

基于計算機技術的虛擬實驗能彌補傳統實驗教學的不足，為學生提供了豐富的實驗平臺，不囿于教材，充實了實驗內容，讓物理教學走向生活。

一、虛擬實驗在測量型實驗中的應用

測量型實驗較為簡單，學生借助于實驗設備即可輕松獲得。對一些比較抽象、難以理解的測量型實驗，在真實環境下費力耗時，而借助于虛擬實驗，在教師引導下抽絲剝繭，讓學生掌握測量的方法，形成解決問題的意識。如在“伏安法測電阻”實驗中，教師以模擬教學、演示教學為主要方式，分三階段進行實驗教學。第一階段，教師講解、演示與學生剖析實驗原理；第二階段，學生根據實驗原理，利用虛擬實驗室嘗試實驗，連接實驗電路圖，用鼠標拖動變阻器，記錄電壓、電流，繪制小燈泡的電阻伏安性圖，感受電阻隨電壓的增大而增大。引發學生的思考探究，并將小燈泡換成定值電阻，再次拖動滑動變阻器，記錄電壓與電流值，繪制定值電阻伏安特性圖，分析其曲線，發現定值電阻阻值不變，對小燈泡的阻值在變化產生疑惑。第三階段，教師針對學生遇到的問題答疑，為學生提供相應材料，讓學生發現鎢絲的阻值隨溫度升高而增大的特性。

二、虛擬實驗在演示型實驗中的應用

教師在演示實驗時，由于班級生數眾多，學生難以全面觀察到實驗現象，導致學生對物理學習缺少興趣。學生借助于虛擬的實驗，可以擺脫環境等因素的制約，清晰地再現實驗過程。如在學習光的反射現象時，學生雖對反射現象有一定的了解，但也僅限于生活中的一些簡單現象，缺少深度。教師要采用集體授課與個別教學相結合的方式進行教學，一是講解實驗原理，以平行光源、平面鏡設計反射定理模型，讓學生了解入射與反射光線，入射角與反射角、法線等基本概念。二是師生互動，學生用量角器測量入射角與反射角的度數，師生共同歸納光的反射定理。三是驗證，學生借助于虛擬平臺，改變入射角的大小，記錄入射角與反射角的大小，并進行比較、驗證。

三、虛擬實驗在探究型實驗中的應用

學生在動手探究中透過現象，探求規律，提高發現問題的意識。在真實實驗中，因外界因素的干擾，學生難以獲得準確的結論，而虛擬實驗的引入，能突破外界因素的影響。如在凸透鏡成像的規律探究實驗時，受實驗室光線等因素的影響，學生難以準確地觀察實驗現象，也就談不上規律的總結。教師先提出問題，讓學生由遠及近觀察透鏡，引發他們的好奇心，讓他們大膽提出凸透鏡成像與物距大小是否有關的問題。接著，在虛擬平臺中，學生把物體放在較遠的地方，逐漸靠近凸透鏡，在移動中觀察成像特點，記錄像發生變化時的物距。學生就會不難發現，當物距大于兩倍焦距時，成縮小、倒立的實像；當達到兩倍焦距時，成等大、倒立的實像；繼續靠近透鏡，處于一倍焦距與兩倍焦距之間，物體繼續變大，成放大、倒立的實像；再往透鏡靠近時，像開始變虛，由倒立變為正立。當處于一倍焦距之內時，像為放大、正立的虛像。教師與學生共同總結凸透鏡成像的規律，學生會發現物距的大小是影響了凸透鏡成像的特點，并根據自己的猜想設計實驗方案，在實踐中記錄數據、總結規律。

四、虛擬實驗在設計型實驗中的應用

在生活實際中，學生會遇到各種各樣的問題，他們會選擇合適的工具去解決問題。在物理學習中也需如此，當學生不理解物理現象，需在借助實驗平臺去解決。如牛頓第一定律，描述了力與運動的關系，對初學者而言有些抽象，教師要通過摩擦力對物體運動的影響實驗讓學生理解牛頓第一定律的內容，但摩擦力較難控制，實驗效果也不明顯。教師讓學生通過搓手、搓臉等活動讓學生感知摩擦力，讓學生認識到摩擦力對物體的運動有影響。

五、虛擬實驗在操作型實驗中的應用

在電學實驗中，教師常在講桌上操作實驗，前排學生尚能勉強看到，而后排學生聽得云里霧里。教師借助于虛擬實驗，讓學生清晰地觀察實驗過程。如在探究“電阻的連接方法”教學中，教者讓學生串聯、并聯兩個相同阻值的電阻，通過數字歐姆表計算出總電阻，學生會發現串聯后阻值增大，而并聯后阻值反減小了，學生會提出猜想：“當兩個相同電阻串聯，總等于兩電阻之和；兩個相同電阻并聯，總電阻等于兩電阻之和的一半。”通過與數字歐姆表的對比，證實自己的猜想是正確的。接著教者將兩個不同阻值的電阻構建并聯、串聯電路，讓學生探討總電阻的求法。

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關鍵詞： 多光譜成像； 最優濾光片； 基向量法； 多項式模型； 數碼相機

中圖分類號：O 433 文獻標志碼： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.05.004

文章編號： 1005-5630（2016）05-0393-009

引 言

多光譜成像技術早在20世紀70年代就應用于航空航天遙感領域，并且不斷得到發展[1]。由于其克服了傳統三原色數字成像設備固有的同色異譜問題，實現了物體表面光譜信息的真實記錄。該技術逐步在博物館、美術館和計算機圖形學得到應用[2]，為文化遺產真實的數字化典藏、藝術品的高保真復制提供基礎[3]。當前在顏色科學領域，光譜成像設備主要分為由窄帶濾光片組成的窄帶光譜成像系統[4]和由寬帶濾光片配合三通道或單色CCD數碼相機組成的寬帶成像系統[5]。寬帶成像系統通過光譜重建算法計算得到物體表面的光譜反射率，并且只需要對具有高分辨率的數碼相機進行簡單的改造，即可獲取具有高分辨率和高空間分辨率的光譜圖像，較好地克服了窄帶光譜成像系統的低空間分辨率的缺點，光譜圖像獲取周期短，所以得到了廣泛應用[6]。

美國孟塞爾顏色科學實驗室Berns等對Sinar54型號數碼相機進行改造，配合從肖特（scott）濾光片中所選取出的兩個寬帶濾光片schottBG39和schottGG475組成6通道寬帶光譜相機，重建出D50光源下油畫的光譜反射率。所選的濾光片只是為了得到與改造后的數碼相機有近似的光譜靈敏度，并未形成一個使用濾光片的選擇方法[7]。Day在Berns等的指導下也進行了相應的濾光片選擇實驗，結合偽逆法與相機數學模型成功地選擇出在光譜上達到最佳精度的濾光片柯達雷登55（Kodak Wratten 55）和unfiltered （NF）。在色度上達到較高精度的是柯達雷登60（Kodak Wratten 60）和unfiltered （NF），但只是對不同型號濾光片組合的性能進行了簡單分析，且選取出的濾光片在短波段重建效果較差，因為實驗中采用的光源主要分布在長波段[8]。由此可見，不同光源下對于濾光片的選擇也是決定光譜成像系統能否精確獲取數據的重要因素之一。

國內武漢大學參考美國孟塞爾顏色科學實驗室的研究成果，建立了一套完整的寬帶光譜成像系統，并在文物保護領域得到了有效應用[9-10]。而對于寬帶光譜圖像濾光片的選擇研究工作，目前還尚未深入。本文針對展覽館或美術館進行藝術品高保真復制時用到的模擬日光D65和偏紅A光源這兩種典型的光照環境，基于普通的商用數碼相機與普通的吸收寬帶濾光片搭建出多光譜成像平臺，對不同光源下濾光片的選擇進行研究。

3 實驗樣本的獲取和數據處理

3.1 實驗環境

搭建的寬帶多光譜成像系統平臺如圖1所示。實驗是在Image Quality Labs提供的反射測試光源下進行。左右兩邊照明光束的光軸方向與樣品法線成45°，相機拍攝方向的法線和樣品法線之間的夾角盡量重合，誤差不超過2°，以確保待測樣品在不同空間位置所受到的光輻射量是均勻的。

實驗中采用國際照明委員會（CIE）針對顏色的測量和計算推薦的標準光源A和標準光源D65，這兩種常見的光源的相對光譜功率分布用PR-715輻射分光光度計測得，如圖2所示。

3.2 實驗儀器及樣本的選取

3.2.1實驗儀器

為了檢驗光譜重建精度，需要預先測量訓練樣本和測試樣本的光譜反射率。本實驗使用X-RiteSP64分光光度計來測量實驗樣本的光譜反射率，測量范圍為400～700 nm，采樣間隔為10 nm，排除鏡面反射。采用佳能EOS400D配合不同顏色的寬帶濾光片來采集實驗樣本的顏色信息。通過反復實驗找到最佳拍攝方法。采用光學變焦鏡頭，焦距為38 mm，光圈值為1/2.8，ISO設置為400，曝光時間為1/160 s，聚焦設置為手動模式，且拍攝過程中相機保持靜止不動。拍攝完后，通過在MATLAB平臺上編程提取實驗樣本的RGB值。

3.2.2濾光片及實驗樣本

濾光片的選擇決定了多光譜成像系統獲取數據的精度，實驗采用高透光率的卓美P系列方形濾光片，每個濾光片厚度為1.76 mm，尺寸為83 mm×95 mm。濾光片共11種顏色，分別為全粉、全藍、全紫、全橙、全紅、全黃、全茶、全綠、灰ND2、灰ND4、灰ND8。11種顏色濾光片的透過率如圖3所示。

選用愛色麗公司的標準色卡Digital Color Checker SG（簡稱SG）中間的96個色塊（的44色是三種中性色的重復）作為訓練樣本集，如圖4所示其彩塊大都代表自然界的真實顏色。待測樣本為D65光源和A光源下的油畫，針對油畫具有代表性的不同顏色參考區域進行研究。

4 顏色再現的分析與評價

最優的濾光片組合應該具有色差ΔE00最小，光譜均方根誤差（RSME）最小以及顏色主觀因素影響的評分值最大。評價流程如圖5所示。

4.1 D65和A光源下的顏色再現研究

在標準光源D65和標準光源A下拍攝的測試樣本如圖6所示，其中選取了8種（在圖中用1、2、3、4、5、6、7、8標出）具有代表性的不同顏色的部分區域進行研究[20]。

對55組濾光片組合再現的油畫顏色，利用主觀評價的方法，通過視覺判斷將誤差太大的組合篩選出去，在光源D65和A光源下分別選取出6組重構圖像效果較好的數字油畫，如圖7、圖8所示。

將兩種光源下選取的6種組合進行進一步的分析研究，分別采用6組濾光片的組合對其重建，結果如表1、表2所示。ΔE00是國際照明委員會于2001年正式推薦的CIE2000色差公式的色差符號。

基于兩種光源下分別選出的6種組合，需要選出一組最優濾光片。其分析結果如表3所示。

4.2 D65和A光源下的顏色再現分析

在D65光源下，從表1重構的數據可看出，每個色塊在藍綠濾光片組合下的誤差相對較小，由于所研究的油畫色調偏暖，對其中冷色調的5號和8號色塊進行分析，在藍綠組合的濾光片下其誤差也比較小，這進一步說明，藍綠濾光片的組合不僅可以較好地重建與其成對立色的顏色，同時也可以照顧到一些與其成補色的顏色。所選取的最優濾光片同樣適用于冷色調的油畫。同時對表3所選取的色塊進行綜合誤差分析可知，全藍和全綠濾光片組合的SymbolDA@ E00和光譜均方根誤差（RMSE）的綜合誤差優于其他組合。藍和綠濾光片的光譜透射率如圖9所示。

對表2及表3分析可知，在A光源下8個色塊在全紅和全藍這兩個濾光片組合下，SymbolDA@ E00和RMSE都很小，包括冷色調的5號和8號在紅藍組合的濾光片下誤差也比較小。所以所選取的最優濾光片同樣適用于冷色調的油畫。其綜合誤差分析結果也是紅藍濾光片組合優于其它組合。濾光片紅和藍的光譜透射率如圖10所示。

圖9 濾光片藍和綠的光譜透射率

Fig.9 The spectral transmittance of blue and green filter

深入分析可知，測試樣本再現效果的好壞與光源密切相關。A光源偏暖，光譜功率分布主要在長波波段，濾光片1的長波波段透過率較高，并由D65光源下濾光片的選取分析可知，藍色濾光片也可以較好地重建與其成補色的顏色，所以在紅藍濾光片下重現效果最好。D65光源色溫相比A光源偏冷，所以在藍綠濾光片組合下重現效果最好。

4.3 D65和A光源下的顏色再現主觀評價

主觀評價要求所有的評測者均無色盲和色弱現象且視力正常，平均年齡在20歲左右，男性25人，女性25人，其中有顏色技術背景的15人，沒有顏色技術背景的35人。將顯示器的背景設置為灰色，色溫設置為6 500 K，色空間設置為sRGB色空間，源場景和顯示器均使用可調光照強度的標準D65光源和A光源照明，調節光照強度使人眼感受到的源場景亮度與顯示圖像亮度持平，然后所有的評測者對圖7（a）～（f）6幅測試圖顏色再現的效果進行主觀評價。同樣，將顯示器的色溫設置為2 856 K（A光源），重復上述步驟再對圖8（a）～（f）6幅測試圖顏色再現的效果進行主觀評價。0～0.25表示顏色再現質量非常差，0.25～0.5表示顏色再現質量一般，0.5～0.75表示顏色再現質量好，0.75～1.00表示顏色再現質量非常好。表4為主觀評價的實驗結果。

由表4可知，所有場景再現的效果都在可接受的范圍之內，在D65和A光源下再現效果最好的分別是藍綠濾光片和紅藍濾光片下的再現圖像，主觀評價與客觀評價結果一致。實驗表明，所選取的濾光片組合為55種組合中最優。

5 結 論

本文是基于普通數碼相機結合優化的濾光片搭建了可用于實際顏色復制應用的多光譜圖像重建系統。通過實驗分析知，濾光片的選取與光源密切相關，在D65光源下選取出的最優濾光片組合為藍、綠，重構光譜的色差最小可以達到1.53，RMSE最小可達到0.045 1。而Berns等在D50光源下所選取出的兩個寬帶濾光片schottBG39和schottGG475的光譜特性曲線與本文所研究的藍色和綠色濾光片光譜特性曲線基本一致。標準照明體D50和D65都是日光模擬器，所以在模擬日光環境下，選用藍、綠濾光片搭建的多光譜成像系統基本會達到最佳精度。在A光源下選取出的最優濾光片組合為紅、藍，重構光譜的色差最小可以達到0.66，RMSE最小可達到0.046 0，都具有較高的重構精度。并對再現顏色的質量進行了主觀評價，與客觀評價的結果相一致。初步實驗結果表明，根據光照環境不同采用選出的最優濾光片可得到最好的光譜成像圖，能滿足人們在日常生活中對于油畫等藝術品高保真圖像再現的基本需求，可以在實際中得到廣泛應用。

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篇9

關鍵詞：物理家庭實驗；物理興趣；素質教育

中圖分類號：G633.7 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）08-0279-02

一、物理家庭實驗教學的作用

眾所周知，物理是一門以觀察、實驗為基礎的學科，家庭實驗是科學實驗課堂教學的一項重要補充，有利于學生科學探究能力的培養與發展。設計家庭小實驗會激發學生學習興趣，進一步鞏固課本知識，同時使學生體會到物理與生活的聯系，提高學生的觀察能力、探究問題和解決問題的能力，是教師實施新課程標準的一個很好的切入點。

二、物理家庭實驗的特點

物理家庭實驗具有貼近生活、趣味性強、取材方便、簡便易行等特點，家庭實驗是指在教師的指導下，學生利用課外時間，配合課堂所學知識，由學生自己自行設計，利用一些簡單易得的器材，獨立完成的一種課外實驗。

三、物理家庭實驗的設計與實施

1.在實驗進行前，教師要先確定實驗的主題，提出與實驗目的相關的問題或要求。所設計物理家庭實驗，要具有：

（1）趣味性——物理家庭實驗要有趣味性，才能激發學生的學習興趣和求知欲望。學生在物理學習的過程中，對實驗具有濃厚的興趣，老師要抓住這一心理就能刺激學生的學習欲望，讓學生親身感受實驗的趣味性，避免枯燥乏味的學習，激勵學生參與家庭小實驗的愿望和決心，這樣做是學習好、運用好物理知識的最佳途徑。例如，教學中設計家庭實驗“筷子提米”。請同學們帶著下面的問題進行家庭小實驗：思考：把一根筷子豎直插入裝有米的杯子中，然后將筷子上提，筷子會把米和杯子提起來嗎？材料：塑料杯一個、小米一杯、竹筷子一根。實驗方法：①將小米倒滿塑料杯。②用手將杯子里的小米按緊。③用手按住小米，從手指縫間豎直插入筷子。④用手輕輕上提筷子，杯子和米一起被提起來了。神奇的實驗現象立刻激發了學生的興趣和對知識的渴望，起到了事半功倍的效果。

（2）器材簡單易找——物理家庭實驗要盡量選擇一些取材方便、簡單易做、現象明顯的實驗的方案。實驗方法應比較簡單。實驗過程必須安全、花費時間不多，教師可指導學生在家庭的條件下獨立完成這些小實驗。

如進行《光的折射》教學時，可以安排水中“浮”錢的家庭實驗，學生在家中只需一只碗、一枚硬幣就可以做實驗了。實驗時，先將硬幣放入空碗中，人遠遠站立在碗的一側，逆著光線看過去，硬幣反射到人眼的光線被不透明的碗壁遮擋，人無法看到硬幣。向碗中倒入適量的水，光從水中進入空氣，因水與空氣的密度不同，光線在水面處會發生彎曲，這種現象叫光的折射。由于光的折射現象的發生，此時逆著折射光線看去，硬幣便“浮”了上來，碗中的水似乎變淺了，因為看到了硬幣的虛像。在學習聲音的特性時，可讓學生利用身邊簡易的器材，設計出多種家庭實驗：有的學生會選用飲料瓶裝不同質量的水來制作樂器，演奏歌曲；還有學生利用不同形狀的樹葉做成笛子等，充分發揮學生的聰明才智，讓同學們充分感受物理的樂趣。

（3）學以致用——物理家庭實驗教學注重理論聯系實際。家庭實驗由于并不在考試范圍，常常被很多老師所忽略。實際上，它在物理教學中起到了重要作用，不僅使學生理解和掌握已有的書本知識，還培養了學生的科學素質，培養學生創新和實踐能力。

例如：在學習壓強知識時，設計“吹不滅的蠟燭”家庭實驗。思考：用力吹燃燒著的蠟燭，卻怎么也吹不滅。為什么有這種現象發生？材料：蠟燭、火柴、小漏斗、平盤。實驗方法：①點燃蠟燭，并固定在平盤上。②使漏斗的寬口正對著蠟燭的火焰，從漏斗的小口對著火焰用力吹氣。③使漏斗的小口正對著蠟燭的火焰，從漏斗的寬口對著火焰用力吹氣。

現象分析：這樣吹氣時，火苗將斜向漏斗的寬口端，并不容易被吹滅。如果從漏斗的寬口端吹氣，蠟燭將很容易被熄滅。吹出的氣體從細口到寬口時，逐漸疏散，氣壓減弱。這時，漏斗寬口周圍的氣體由于氣壓較強，將涌入漏斗的寬口內。因此，蠟燭的火焰也會涌向漏斗的寬口處。通過這個實驗，學生便牢固地理解了實驗現象，而且是在很輕松的環境中掌握了知識。

如在學習了測量的知識后，可以讓學生自己動手制做刻度尺、量筒，通過這樣的家庭小實驗，學生可以更容易理解物理量單位之間的換算、分度值對測量準確程度的影響等；學過杠桿的平衡條件后讓學生自制桿秤等等。通過這一系列的課外實驗活動，不僅能夠培養學生的動手能力，更能促進基礎知識向實際能力轉化。

2.在家庭實驗進行過程時，要求學生準確觀察實驗現象，記錄實驗數據，加以分析比較，最后得出實驗結論。如做《潛水艇》實驗時，學生只要先在細塑料瓶子里盛入水，再把膠管與密閉性良好的注射器連接起來，這個裝置就是潛水艇了，它應該能浮在水面上。如果裝置太輕的話，可以用適量的金屬片進行調節。裝置檢查好以后，就可以進行潛水實驗了。觀察實驗現象：往上用力抽動注射器活塞，潛水艇就上浮；用力往下壓注射器活塞，潛水艇又下沉了。分析：當你往下壓注射器時，會使潛水艇中少量空氣的體積變小，密度增大，當潛水艇的密度大于水的密度時，就會下沉；反之，就會上浮。通過觀察這個實驗現象，學生就可以掌握物體的浮沉條件，并加深對阿基米德原理的理解。

篇10

一、物理實驗常用的設計方法

1.轉換法。物理實驗中常常遇到一些實驗效果不易觀察或者觀察不明顯的情況,為此常借助于力、熱、電、光、機械等方法之間的互相轉換,實現可觀察、容易觀察或觀察效果明顯的目的。轉換的過程主要是依據等效的思想,也就是從效果相當的角度進行實驗。

2.對比法。人們認識事物,區別事物主要是掌握它們的特點,而它們的特點主要是通過對比來研究。通過對比達到辨異求同或者同中尋異,從而打開思路,獲得解決問題的方法。比較的方法廣泛地應用在物理實驗中。

3.平衡法。平衡實質就是矛盾雙方的平衡,是對立傾向的平衡。分析平衡就是分析矛盾的雙方在一個平衡系統中總存在偏離平衡的因素,平衡就是這種偏離平衡的因素的抵消效應。當矛盾雙方平衡時,從物理學角度講總對應一個平衡方程式,最簡單的情況是方程的一側為已知量,另一側為未知量。據此,可用于指導實驗的設計。除了上述物理實驗常用的設計方法外,還有放大法等。

二、物理實驗中的數學方法

1.幾何圖形法。例如:①測錐體的高及圓的直徑;②運用幾何作圖法說明,光的反射定律、平面鏡成像、潛望鏡、光的折射現象、水中筷子的彎折、凸透鏡或凹透鏡對光線的會聚或發散作用;③在研究熔解(或凝固)過程時,運用描點法畫出熔解過程中溫度隨時間改變的曲線,從中總結規律;④運用假想的磁力線形象地描繪磁場,這更是法拉第富有革命性的創見。

2.疊加平均法。初中物理實驗中主要運用了算術平均數的方法即把測定的若干數相力球和,然后除以給定的個數。

3.比例法。例如:①彈簧伸長與外力的關系;②溫度計的刻度;③歐姆定律。

4.表格法。例如:①研究摩擦力與哪些因素有關;②滑輪組的機械效率;③電流強度與電壓的關系等實驗。

三、物理實驗中的思維方法

1.分析法。人們思維的過程就是分析的過程,實驗的過程是離不開分析的。例如:①運用懸掛法測重心,為什么兩次懸掛所得豎直線的交點就是重心;②慣性球實驗中,為什么小球留在原處就說明物體有慣性等等。

2.理想實驗法。它是人們在真實的科學實驗的基礎上,以科學實驗為依據,運用邏輯推理對實際的物理過程進行深入的分析,忽略次要矛盾,抓住主要矛盾,進而在思想中塑造的理想過程和分析方法。初中物理研究牛頓第一定律的斜面實驗就運用了這種理想實驗的思維方法。

3.物理模型法。它是在實驗基礎上對物理事實的一種近似、形象的描寫,物理模型的建立,往往會導致理論上的飛躍。初中實驗中運用物理模型的典型有四處:①根據實驗建立液體壓強公式時,運用理想液柱的模型。②分析連通器原理時運用理想液片模型。③研究光學現象時運用“光線”模型。④研究磁場時運用磁力線模型。除了上述物理實驗中的思維方法外,還有反向探求法。

運用電教媒體提高數學教學效率

侯建昌(青海民和中川中心學校)

[關鍵詞]電教媒體 數學教學 效率

電教媒體能提供文本、圖表、圖形、聲音等多種教學信息,它能化靜為動,化平淡為神奇,化艱深為平易,可將不易發現的內部結構展現出來。由于它有形有聲,有聲有色,動靜結合,給學生提供了豐富多彩的教學情境,在激發學生求知欲,啟導數學思維,調動學生主體性的充分發揮,培養學生創造思維等方面具有強大的優勢。以下是我在教學實踐中的一點體會。

數學是思維的體操,具有極強的抽象性與邏輯性。中學生的思維特點是直觀與形象,以直觀形象的思維接觸抽象的邏輯知識,結果不外乎兩個:一是囫圇吞棗,強硬灌輸,這既不利于知識的掌握,也談不上能力的發展;二是在抽象知識與形象思維之間建起一座橋梁,達到理解知識、發展能力的目的。電教媒體正是知識與認知之間的橋梁。電教媒體能夠有效地為學生提供感性材料,化靜為動,化抽象為具體,具有聲像結合、圖文并茂、形象直觀、動態逼真等特點。它能充分展示數學知識的形成過程和思維過程,促使學生在“知其然”的基礎上“知其所以然”,這必將有力地促進學生能力的全面發展。