分光计测量三棱镜顶角实验的两学时课堂教学探讨

分光计测量三棱镜顶角实验的两学时课堂教学探讨

作者：李昂 王建锋 刘洋

来源：《教育教学论坛》2014年第38期

摘要：分光计测量三棱镜顶角实验作为大学物理实验课中的基础实验，始终是教学的重点和难点。在两学时的课程安排下，如何高效率完成实验，很多教师做了教学上的探讨。本文针对该实验课程教学提出了新的步骤安排，在提高课堂限定时间内的实验完成率的同时，让学生对分光计调节的原理进行深入的思考。并对实验操作进行合理评价，收到了良好的教学效果。 关键词：分光计；三棱镜顶角；大学物理实验；课堂教学

中图分类号：G2.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）38-0248-02 一、引言

大学物理实验课中，分光计的原理与调整作为光学基础实验，始终是教学的重点和难点。用分光计测量三棱镜的顶角，是最简单便捷的学习分光计调节方法的一个实验，被很多实验教师采用作为重点教学内容。学生通过这个实验，不仅能够深刻认识到利用光学的方法可以对角度等物理量进行精确的测量，还能让学生意识到，实验必须严格按照规定的步骤才能完成，真正锻炼学生的分析问题的能力和动手能力。

近些年，很多高校加大了专业课的教学，压缩了大学物理和大学物理实验等基础课程教学的课时，这种现象在学院中尤为突出。很多大学物理实验教师面临着单个实验学时不足、学生预习不充分、学生学习态度怠慢等问题。如何能让学院级别的学生在2学时内完成复杂的分光计的调整，充分调动他们的积极性，让他们自己动手测量出三棱镜顶角的大小，是非常困难的。

二、教学方法对比

在传统的教学中，分光计的调整和三棱镜顶角的测量一般需要安排3～4个连续的教学学时，其中教师需要讲授1学时，分光计在预调节的基础上，要进行目镜调整、望远镜调焦、望远镜水平调整、平行光管调焦和平行光管水平调整等五步。学习好分光计的调节方法后，根据自准法或平行光法使用分光计进行三棱镜顶角或者三棱镜折射率的测量。在2学时的实际教学中，因时间有限，往往只进行分光计前三步的调整，然后用最简单的自准法来测量三棱镜的顶角。与其他物理实验教学方法类似，教师往往采用先讲授和演示，再让学生进行操作的办法。

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改进的教学方法，要求在教学内容安排上，不能仅安排一个分光计相关的实验。最好能安排三个相关实验：第一个实验是用分光计测量三棱镜的顶角实验，熟悉学会三棱镜前三步的调整；第二个是透射光栅测量光波波长实验，学会后两步调节方法；第三个安排诸如某光源光谱测量类的设计性实验。三个实验按顺序安排，将分光计复杂的调整分解到前两个实验中，通过后一个实验巩固前一个实验所用操作方法的学习成果。

对于2学时的分光计测量三棱镜顶角的实验，新的教学方法是实验操作理念的灌输，从整体到局部，分步教学，突出每步调节的目的。具体方法是：首先强调这个实验是最难的物理实验之一，每一步的调节都是后续调节的基础，前一步没做好，后边的步骤无法完成，并且后续实验还要用到本实验的仪器，学生自然就会比平时更认真聆听讲解。然后引出问题：如何精确地测量角度？再讲解自准法测量三棱镜顶角的原理，引出分光计。分光计的调整教学中，首先要一气呵成将五步调节的基本思路和目的讲解完，让学生思考为什么每个步骤都是下一步的基础，加深学生对分光计原理的理解；并强调前一步调整好的分光计的结构不能在后续的调整中破坏掉。接下来的关键是，带领学生统一进行分光计的预调节以及前两步的调整，这是因为前两个操作步骤比较简单，统一调节占用时间短，并且通过这几步的调节会破坏掉之前一组学生已经调节好的分光计，保证他们使用的分光计都是需要进行调节的。预调节与前两步的统一调节结束后，让学生停手，认真听分光计第三步的调节方法，接着在讲解完如何放置和调节三棱镜的位置、测量和读数方法、数据记录和注意事项后，再让学生自由完成实验。 三、教学效果对比

由于实验的步骤众多，每一步调节都需要在上一步完成的基础上进行，传统教学方法统一讲授完后，学生很难能回忆起第一步应该做什么，从而导致学生困惑的局面，这时就需要教师帮忙逐个辅导，很多学生在2学时限定时间内很难完成实验，往往需要再延长20分钟左右的时间才能结束，教学效果比较差。

新的教学方法，把分光计的五步调整分解到两次实验教学当中，又将部分步骤统一完成，从而让学生有连续的时间更加专心复杂步骤的调节，鼓励学生在调节过程中遇到问题思考，锻炼了学生动脑动手的能力，教师很少单独帮助学生调整仪器，仅需对个别学生遇到的问题给予提示，基本上可以做到下课前结束实验。我们采用不同的教学方法，对比研究了我学院某专业16个班组共253人的实验操作结果，使用传统方法（121人）和改进方法（132人）在2学时内完成该实验不同程度的学生人数比例对比，如图1。 四、结论

采用改进教法后，学生在规定时间内完成实验的学生人数比例大大提高，完成仪器调节但未有效进行数据测量的比例基本持平，但未完成仪器调节的比例大大减少，几乎不存在不动手操作实验和完全失败的学生。对未完成仪器调节或完成调节但未进行有效数据测量的学生，若教师再及时指导，改进教法，学生基本可以做到按时完成实验。

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改进后的教学方法，提高了实验教学的完整性，在保证课堂教学效率的同时，让学生尽量参与到实验中去，完成实验，达到良好的教学效果。 参考文献：

[1]王廷兴，郭山河，文立军.大学物理实验（上册）[M].北京：高等教育出版社，2003. [2]王小怀.分光计调节和使用中的困难及解决措施[J].实验室研究与探索，2007，（2）：35-37.

[3]圣宗强，孟影，李成龙.分光计调整教学方法心得[J].大学物理实验，2013，（4）：60-62.

[4]张茜.分光计调节方法的探讨[J].西安邮电学院学报，2007，（5）：142-144. 作者简介：李昂（1980-），男，满族，讲师，研究方向：物理、能源系统等。