光的反射科学实验范文
时间：2024-02-26 17:54:17
导语：如何才能写好一篇光的反射科学实验，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
实验内容 1种子发芽对比实验
实验地点 实验室
实验目的 种子发芽的条件是水、空气、温度。
实验器材 种子发芽实验盒、注有“1”、“2”的标号纸、绿豆种子、纸巾、实验记录表格
实验步骤 1、准备好6个水杯，每个水杯都放好纸巾（中间挖两个洞）贴上标签
2、将种子放入洞中
3、6个小盘中1号杯不滴，其余的都滴上适量的水。
4、用塑料纸将3号杯口密封，用塑料杯子罩住5号杯，用纸箱罩住6号杯。
5、将1号杯和2号杯，3号杯和4号杯，5号杯和6号杯进行对比。 实验现象
种子发芽的必需条件是水、空气、温度。
实验结论 种子发芽的条件是水、空气、温度缺一不可。
实验效果
实验人 实验时间
仪器管理员签字
小学科学实验报告（ 2 ）
实验内容 2绿豆芽生长需要阳光吗
实验地点 实验室
实验目的 分析绿豆种子发芽需要的条件（阳光）
实验器材 绿豆芽、实验盒、
实验步骤 将种有相同绿豆芽的两个花盆中的一盆放在阳光充足的地方，一盆放在黑暗的地方，保持其他条件不变，过一段时间观察。
实验现象 放在阳光充足的地方的绿豆芽生长较好，放在黑暗的地方的绿豆芽生长的不好甚至死亡。
实验结论 绿豆芽生长需要阳光
实验效果
实验人 实验时间
仪器管理员签字
小学科学实验报告（3）
实验内容 3绿豆芽生长对水的需求
实验地点 实验室
实验目的 植物的生长需要一定的环境
实验器材 绿豆芽、水、纸巾
实验步骤 1、在一个盘子里铺上几层吸水纸，把5粒刚发芽的绿豆并排放在吸水终上，保持吸水纸一端湿润。
2、3----5天后观察观察。
实验现象 豆芽的根会向有水的方向生长
实验结论 植物的生长需要一定的环境，当环境改变后它们会努力的适应环境的变化。
实验效果
实验人 实验时间
仪器管理员签字
小学科学实验报告（4）
实验内容 4蚯蚓的选择
实验地点 实验室
实验目的 蚯蚓适宜的生活环境是什么样的？
实验器材 蚯蚓、泥土、水、盒子
实验步骤 1、（1）把长方形盒子一端剪去一部分，盖上玻璃片，再在另一端用黑布包住。
（2）在盒底放入塑料薄膜，以保护蚯蚓，方便它爬行。
（3）把5条蚯蚓放在盒子的中间，盖好盖子。
（4）5分钟以后打开盒盖，做好观察和记录。
（5）再做2次。
2、（1）在另外的盒子两端分别铺上同样土质的泥土，不同的是一边干燥，一边湿润。
（2）把10条蚯蚓放在盒子的中间，盖好盖子。
（3）5分钟以后打开盒盖观察，记录。
（4）再做2次
实验现象 1、蚯蚓向黑暗的一方爬行。
2、蚯蚓向湿润的一方爬行
实验结论 1、蚯蚓喜欢黑暗的环境。
2、蚯蚓喜欢湿润的环境。
备注
实验人 实验时间
仪器管理员签字
小学科学实验报告（5）
实验内容 5做一个生态瓶
实验地点 实验室
实验目的 能设计一个生态瓶建造方案。
实验器材 大饮料瓶、泥土、水草、水生小动物
实验步骤 1、先在瓶底装入一层淘洗干净的沙（如要加几块小石子也就在这时候放）。
2、装入半瓶自然水域的水。
3、往瓶里种上自己准备的水草。
4、再放入小动物。
5、进行观察记录。
实验现象 生物和非生物是互相作用、互相依存的，形成了一个密不可分的整体
实验结论 生物和非生物是互相作用、互相依存的，形成了一个密不可分的整体。
实验效果
实验人 实验时间
仪器管理员签字
小学科学实验报告（6）
实验内容 6改变生态瓶
实验地点 实验室
实验目的 在设计对比实验中严格控制变量，并注意收集实验数据用事实说话。
实验器材 生态瓶、小鱼、水草
实验步骤 1、减少生态瓶里的水。
2、增加生态瓶里的生物。
实验现象 1. 由于水量减少，动植物的生存空间减少，氧气量减少，水少的小鱼浮出水面的次数比较多。
2. 水草增加，产生的氧气量就增加，鱼浮出水面的次数会减少；小鱼增加，耗氧量增大，小鱼浮到水面的次数会增多。
实验结论 减少水和添加动物、植物会引发生态群落的变化。
备注
实验人 实验时间
仪器管理员签字
小学科学实验报告（7）
实验内容 7阳光下的影子
实验地点 室外
实验目的 观察阳光下物体影子的变化
实验器材 木板、白纸、橡皮泥、木棒
实验步骤 1、做一个简易的日影观测仪。
2、每隔十分钟，量铅笔影子的长度，在白纸上做下记录。
实验现象 1、阳光下物体影子的方向随着太阳方向的改变而改变，影子总是和太阳的方向相反。
2、阳光下物体影子长短的变化是随着太阳在天空中的位置变化而变化的，太阳位置最高时影子最短，太阳位置最低时，影子最长。
实验结论 1、阳光下物体影子的方向随着太阳方向的改变而改变，影子总是和太阳的方向相反。
2、阳光下物体影子长短的变化是随着太阳在天空中的位置变化而变化的，太阳位置最高时影子最短，太阳位置最低时，影子最长。
实验效果
实验人 实验时间
仪器管理员签字
小学科学实验报告（8）
实验内容 8光是怎样传播的
实验地点 实验室
实验目的 验证光的传播路线
实验器材 卡纸4张，其中3张在同一位置打一个洞（一枚硬币大小，夹子，手电筒、水管3段，弯头2个
实验步骤 1、用夹子夹住卡纸，横立在桌面上排成整齐的一行，间隔距离为15cm（没有孔的放在最末端）
2、用手电筒照射有孔卡指和管口
实验现象 光在物质中是直线传播。
实验结论 光在同一物质中沿直线传播。
备注
实验人 实验时间
小学科学实验报告（ 9 ）
实验内容 9光的反射能力
实验地点 五年级教室
实验目的 认识光的反射及应用
实验器材 卡纸（红、黄、绿、黑、白）各一张，手电筒一支，夹子 实验步骤 1、夹子夹住卡纸
2、将夹横立在桌上，并在桌面上放一页有字的纸。
3、打开手电筒开关，对着卡纸，观察文字
实验现象 黑色反光弱，红色反红光，黄色反黄光，绿色反绿光，白色反光能力强。
实验结论 深色反光弱，浅色反光能力强。
实验效果
实验人
试验时间
仪器管理员签字
小学科学实验报告（ 10 ）
实验内容 10光与热
实验地点 实验室
实验目的 认识阳光的强弱和温度的关系
实验器材 温度计1支，镜子3面，胶布
实验步骤 1、用胶布将温度计固定在墙上。
2、用镜子反光对着温度计（一镜反射或多镜反射）
实验现象 一次照射的温度比多次照射光的温度低。
实验结论 一次照射的温度比多次照射光的温度低。
备注
实验人 实验时间
仪器管理员签字
小学科学实验报告（ 11）
实验内容 11怎样得到更多的光和热
实验地点 室外
实验目的 物体的颜色和吸热
实验器材 白色纸、粉色纸、黑色纸、黑色蜡光纸、铝箔纸对折做成的纸带，温度计
实验步骤 1、把不同颜色的直对着做成袋状。
2、分别插上温度计放在阳光下。
实验现象 1、 深色纸比浅色纸升温快
2、 黑色蜡光纸比黑色无光纸升温慢
实验结论 物体的颜色与吸热的本领有关，深色物体比浅色物体吸热快 备注
实验人 实验时间
小学科学实验报告（12）
实验内容 12怎样得到更多的光和热
实验地点 室外
实验目的 阳光直射、斜射与吸热
实验器材 温度计、黑色纸袋
实验步骤 1、把三个同样的黑色纸袋分别按和地面水平、垂直、和太阳光垂直的方式摆放。
2、看哪个升温快。
实验现象 和阳光接触面集越大升温越快
实验结论 和阳光接触面集越大升温越快
篇2
【论文摘要】本文以物理实验教学为载体，通过实验教学中对学生进行思想道德素质、心里素质、科学实验素质的培养，把新课标要求的物理教学情感与态度、过程与方法、知识与技术三维目标的达成落到实处。在提高物理教育教学质量的同时，培养学生的综合创新能力。
在当前新课改的实施过程中，将素质教育有效地融于物理实验教学全过程，对于物理教学三维目标的达成有效培养和提高学生的素质，将起着举足轻重的作用。笔者就自己二十多年教学实践做些探讨。
一、 思想道德素质教育
寓德育于教学之中，重视思想道德素质教育是物理实验教学一项重要任务，也是物理教学情感与态度这一维目标达成的必经之路。实验教学中应培养的思想道德素质主要有以下几个方面:
1.实事求是的科学态度。在实验教学中，要注意培养学生尊重科学、热爱科学，养成做实验时实事求是、严肃认真、一丝不苟的科学态度。为此，教师在演示实验中应该做出表率。万一实验未达预期目的，绝不能文过饰非，而应实事求是的分析原因、力求成功。要教育学生尊重科学真理，反对弄虚作假。如在《验证牛顿第二定律》实验中，有的同学作出的a-F图线原来未通过坐标原点而随意涂改为过原点，教师发现后，在批评的同时应与他们一起查找原因:问题出在“平衡摩擦力”不足或过大上，并要求他们重做实验力争得出正确结果，让他们享受到实验成功的喜悦，增强对实验的情感，培养他们尊重实验事实，注重实验结果分析，碰到困难不低头，勇往直前的科学态度。
2.勇于探索的良好品质。科学真理的发现需要人们的不断探索，跨世纪人才必须具备深入钻研、勇于探索的良好品质。在实验教学中，要善于引导学生对实验原理、方法进行发散性思考。注重物理教学过程与方法这一维目标的达成。
3.真诚团结的合作精神。资源共有、成果共享是现代合格人才应有的观念，也是全体公民应具备的基本素质。目前学生实验大多数两人同桌，这为合作精神的培养创造了有利条件。教师应强调学生实验中的分工合作，即使是可以单独完成的实验，也要共同研究、轮流操作、相互探讨，使他们同时分享实验成果，养成合作研究良好的科研素质。
二、 心理素质教育
培养良好的心理素质，这是物理实验教学实施素质教育的又一任务。实验教学中应培养的心理素质主要有以下几个方面:
1.确立正确的学习观念。新课标的实施要求以物理实验教学是新课标实施的有效载体，变过去重结、，重学知识、重记知识，为重过程、重运用、重全面素质的提高;能力的培养，不仅仅是练与做:学中练、练中做、做中学、学中悟。物理实验教学正是要学生去做、去练、去悟。如在《用单摆测定重力加速度》实验时我们给学生:一条细线、一个小球、一把刻度尺、一个秒表，要求他们课后完成实验，去练习制成单摆，长度的测量方法，通过比较各小组测量结果，引导他们去悟减少测量误差的方法，悟出测周期要用积少成多法，要从摆球过平衡位置开始计时的道理。
2.培养浓厚的学习兴趣。兴趣是一个人获取新知识、开拓视眼、推动学习的内驱力。因此在实验教学中，要注意提高演示实验的趣味性，力求“惊、奇、险”。如我们演示“瓶子吞蛋”(演示大气压强的存在)、“筷提沙瓶”(演示摩擦力的作用)、“脚踩钉板”(演示压力与压强)、“水中烛焰”(演示平面镜反射)、“怒发冲冠”(演示静电现象)等实验，均能很好的激发学生的求知欲。
3.形成顽强的学习意志。科研历来不是一帆风顺的，会遇到各种困难与障碍。因此，在教学中要注意形成学生碰到困难不退缩，遇到难题不摇头的顽强意志，例如:在做《用双缝干涉测波长》实验时，有些组到下课了也没调出干涉条纹来，我要求他们借鉴其它组的成功经验，分析自己失败的原因。晚自修时再做这个实验，终于在晚上他们都成功了，此时他们既尝到了成功的喜悦，更重要的是使得他们不怕困难、迎难而上的顽强学习意志。在实验教学中，要鼓励学生以科学家为榜样，直面困难，持之以恒，认真准确的操作，以顽强的意志去获得实验的圆满成功。
三、 科学实验素质教育
培养科学实验素质，这是物理实验教学中素质教育的根本任务。也是我们物理教学知识与技能这一维目标达到的基本途经。实验教学中应培养的科学实验素质主要有以下几个方面:
1.深入细致的观察能力。有目的的观察能明辨观察对象的主要特征及变化规律，实验教学中要教给学生正确的观察方法，培养学生深入细致的观察能力。如在观察光的全反射实验时，一般学生只注意到全反射的两个条件，即光要从光密介质射向光疏介质，且入射角必须大于临界角。
2.选择器材、方法的能力。实验器材和方法往往不是现成的，在实验教学中培养对器材、方法的选择能力确有必要。如在“伏安法”测电阻时电流表内接和外接的选择，按教科书给出用“阻值比较法”，我们可增加了“实验试探法”，为在阻值未知的情况下合理选择实验线路提供了方法。
3.排除实验障碍的能力。我们常在学生实验中故意设置一些障碍，如提供给学生的电表不指零，要求学生使用前必须先进行机械调零、供芯线短路的导线，要求学生在已接好的电路中查明。
篇3
关键词：初中科学；课堂实验；有效性
一、初中科学课堂实验的作用分析
科学本身就是一门以实验为基础的学科，通过课堂实验，往往可以给学生还来更多的惊奇，使得学生在实验的过程中加强对科学知识的认知，解开学生对于科学的疑惑，更好地促进学生对自己认知结构的调整，从而通过对实验现象的良好结合更好地进行科学思维。对于科学教学来说，它的主要目的就是更好地培养学生的科学素养及其科学思维。而加强对初中科学课堂实验的有效性研究，可以在教学过程中通过实验来促进学生对知识的吸收。课堂实验有着很强的直观形象，它可以更发地激发出初中生的学习兴趣和对知识的渴望，可以使得一些抽象的理论知识更加直观化，帮助学生更好地理解。另外，科学课堂实验有着很强的动手性，学生在动手操作实验的过程中可以更好地培养学生的动手能力，学生通过在科学课堂中的动手，可以加深对知识的记忆，促进学生对知识的构建。总之，初中科学课堂实验教学，可以更好地改变传统的教师在讲台上讲，而学生只是被动地接受知识的没有交流的课堂教学模式，从而使得学生加强地科学知识的巩固，学生通过对实验的观察与动手形成一种感性知识，增强学生对科学验证与总结的能力，同时也可以更好地促进学生思维能力与创新精神的培养。
二、提高初中科学课堂实验有效性的策略
（1）在初中科学课堂实验中加强对科学合理的教学目标的设置
对于初中科学教学来说，它是一项有计划、有目的教学活动，而且科学这门课程又有着很强的综合性，因此，这就使得在初中科学课堂实验中必须加强对科学合理的教学目标的设置，教师要加强对合理、有效地课堂教学的引导与组织，在教学中将培养学生的科学素养、综合素质与能力做为初中科学教学的目标。教师在对教学目标进行设置时，要根据新课改的要求，加强对教学任务的分析，结合科学课堂实验中的难点与重点进行合理、有效的教学目标的设置，以更好地满足学生的发展需求。
（2）加强对与学生生活相关的实验情景的创设，更好地提高课堂效率
在新课改中，明确提出教学内容要与学生的生活实际相结合，从而更好地实现课堂教学的生活化、社会化，提高教学的实用性。因此，在科学课堂实验中要想提高其教学有效性，那么就要加强对与学生生活相关的实验情景的创设，以更好地提高课堂教学效率。在课堂实验时，教师要加强对生活化的运用，以更好地充实课堂教学，使得所学知识更容易被学生所理解、接受，让学生真正体会到科学与自己的生活是息息相关的，生活中处处是科学，从而更好地激发出学生的学习兴趣。例如，在学习光的反射与折射时，可以通过学生生活中的镜子来进行教学。通过提问学生在镜子中看到了什么，又是通过什么才能看到镜子中的自己？从而将学生引入到光的反射教学中来。在进行光的折射教学时，可以通过学生生活中常常见到的鱼缸，让学生去目测盛满水的鱼缸中物体的大小，再将物体拿出让学生进行比较，从而发现我们看到的鱼缸中的物体要比实际的物体大，进而引申出这就是由光的折射原理造成的。通过这种与学生生活相关的实验场景的创设，可以更好地帮助学生去理解知识的难点，促进学生对知识的掌握，加深学生对知识的记忆，从而更好地提高科学课堂效率。
（3）在课堂实验教学中，教师要做好实验的演示
在科学课堂实验教学中，教师通过对实验的演示加强对学生观察能力与思维能力的引导，可以更好地激发学生的学习兴趣，从而提高教学效果。通过教师的实验演示，可以为学生提供一个准确的、生动的感性材料，使得知识更加形象化，也可以更好地促进学生的记忆。教师在进行实验的演示时，可以不单单局限于教材中所涉及的实验，要加强对实验的创新与设计，从而更好地促进学生创新能力的提升。教师过正确、规范的实验演示，可以更好地帮助学生学习正确、规范化的实验操作方法，通过对实验演示的观察，更好地培养学生的观察能力、分析能力与推理能力，因此，在科学课堂实验中，教师要把实验的演示做好、做到位，给学生一个学习的榜样。
篇4
一、在教学中创设问题情景是探索引导的前提
很多物理现象如声音的产生、光的反射和折射等都是学生非常熟悉的物理现象，但学生不懂其原理和规律。如何激发学生的探索热情、闪耀其智慧的火花呢?这就需要教师精心设计问题的情景，这是引导学生认真探索学习知识的第一步。
情境创设要尽可能直观、真实。例如，人们为什么要及时把道路上的结冰铲除?从未停稳的车上跳下人为什么会向前倾倒?跳高运动员起跳前为什么要助跑?我们为什么能看到不同颜色的物体?为什么镜中有像、水中有倒影等，这一系列的问题情景。极易引发学生的关注和思考。
情境创设要有趣味性和探索性。在教学中创设新鲜、有趣的情景会使学生在愉快的情趣中不知不觉地进入物理世界，例如，我在上“摩擦力”时，让学生做“抓油碗”和“扭转油瓶盖”的趣味游戏。又如在“光的色散”一节，我用三棱镜把白光分散成七色光，这些情景既有趣又能激起学生的探索热情。再如“用鸡蛋做惯性实验”、“用鸡蛋做大气压实验”、验证大气压存在的“喷泉”实验、“保险丝熔断实验”等都能很好地利用学生好奇心创设思维的情境，进而引导学生积极参与学习活动。
此外。教师也可以利用多媒体技术创设逼真的物理情境。有些物理情境在实际条件下很难呈现，但通过多媒体创设可展现给学生，例如，我在上“光的折射”一课时，多媒体能播放“海市蜃楼”和一些美丽奇妙的折射世界……这样很容易探索地引导学生去掌握相应的物理知识。
二、在教学中鼓励学生大胆猜想是探索引导的重要环节
牛顿说过：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现”。在教学中鼓励学生大胆猜想是探索引导的重要环节。
猜想和假设是物理智慧中最活跃的成分，猜想出的新奇现象和问题能吸引学生。产生强烈的求知欲和好奇心，诱使他们用现有的知识去解释或唤起他们对新知识的追求，是驱使学生调动积极性和渴求新知欲望的动力，从而激起学生的学习兴趣，促使学生自觉地、积极地去探究物理知识。那么如何做呢?可通过日常生活中很多现象诱发猜想，教师如能引导学生对这些现象加以关注，必然能激发学生猜想的兴趣和求知欲，如生活中水的蒸发、沸腾、结冰和溶化的现象可以在物理的物态变化教学中引导学生猜想：生活中的路滑摔跤和自行车胎气不足时骑起来费力的现象可以在摩擦力教学中引导猜想。还有很多实验探究的内容，如力的作用、液体内部的压强、浮力、电流强度、电压、电阻和电功率等等。这些内容的教学，完全可以鼓励学生大胆地进行猜想。猜想结果正确与否，只要有个人的想法就应该肯定。
在教学中也可以利用图片和视频诱发猜想。让学生观察图片或视频，分析现象，认真进行思考，在教师指导下抓住本质所在，形成概念性语言，教师为学生创造适宜的猜想环境，引导学生的探索性思维的形成。如在学习“物体的浮与沉”时，可以展示木块浮在水面而石块沉到水底的图片，或播放游人躺在水面上悠闲地翻阅报纸的一段录像，学生看到这种情境会产生很多疑问，然后教师可引导学生提出“物体所受到的浮力大小与物体排开液体的体积和液体密度有关”的探索性猜想。
三、让学生主动进行实验求证是探索引导的关键
教学中学生的各种猜想是否正确要通过科学实验进行验证，引导学生对自己的猜想设计实验勇于科学探究，告诉学生科学并不那么神秘，科学实验并非都需要复杂的、先进的仪器和设备，我们身边的一些东西也可以做实验。引导学生善于利用身边的物品做实验，培养学生对周围事物的深入观察和思考。提高学生的物理兴趣，进而培养学生一定的创造力，如引导学生用一盆水做光的反射和折射的实验，也可以做验证物体振动发声。用身边的纸片和尺、板等物品验证物体振动频率不同发出的声调不同；用塑料笔杆摩擦自己的头发吸附纸屑验证摩擦起电等。
引导学生进行实验是探索引导的关键。首先要求学生理清实验原理和思路，才能进行实验的设计、实验步骤、仪器的选择、各种信息的收集、整理、归纳。如在平面镜成像教学中，让学生清楚我们每天照镜子看到的像是一个虚像，它是物体的光线经平面镜反射后进人人的眼睛引起的视觉。明白了这个原理，学生就可以提出问题和设想：平面镜成像时像在何处?是变大还是变小?像与物有什么关系?学生会根据实际去进行的，如有的学生会按教材用玻璃板和蜡烛在白纸上画线，有的学生会选用有色玻璃片、塑料片和笔、电池或其他相同和不同的作对比的物体来做实验，每组得出不同位置的物体和对应像的数据，之后总结出规律，从而完成学习和掌握知识。所以，教学中切实让学生亲身感悟物理实验原理，感悟实验所表现出来的物理现象，感悟透过现象看本质的物理思想，培养探索、创新、实践的能力，让他们不再感到物理的深奥与神秘了。
四、培养学生综合应用能力和创造力是探索引导的最终目标
篇5
关键词：演示实验可见度课堂教学
科学是一门以实验为基础的学科，在初中科学教学中实验主要分为课堂演示实验、学生分组实验和课外实验，其中最常用、最直观、最能为教学服务的是课堂演示实验，简称演示实验。
演示实验是指为配合教学内容由教师操作表演示范的实验，它是深受学生欢迎的一种实验形式，也是教师施展教学艺术的独特方法。它能化抽象为具体，化枯燥为生动，把要研究的科学现象清楚地呈现在学生面前，能引导学生观察，并进行思考。若能使演示实验恰当地配合讲授，就能有效帮助学生认识科学概念和规律，就能达到事半功倍的效果。从而，提高科学课堂教学的有效性。
结合自己多年的教学经验，本人认为增加演示实验的可见度，提高演示实验的感观效果可采用以下方法：
一、背景衬托，染色法
一般要求实验研究对象色彩与背景色彩有较大的反差，会引起较强的视觉印象。如，在教室里演示光通过路线上喷有烟雾，可使光路清晰可见；在做光由空气进入水中而发生折射时，在水中滴入几滴牛奶，形成牛奶的乳浊液使光的折射现象观察得非常清楚。又如，在研究液体压强规律的实验中压强计的“U”型玻璃管中无色的水升降不易观察，若将水用红色的墨水染色后就一目了然了。实验证明，所有试管内反应的现象，用白纸衬托都有明显的效果。
二、借用工具，放大法
借助工具把实验中微小现象进行“放大”处理。如，利用凸透镜的放大作用，可在普通温度计套上一圆柱形玻璃管来放大其示数。又如，用贺年片的音响作用来放大微弱电流的存在；用“杠杆”来放大固体受热时的微小膨胀变化。还有，本人曾利用“光杠杆”对发声的物体在振动、声音的传播需要介质，这两个实验进行了成功的改进。其方法是在音叉上沾上一个轻质的平面镜（光碟的反射面），用玩具激光笔斜照，音叉受力振动时，反射照到墙上的光斑上下移动，清楚地观察到音叉振动。
三、科学演示，变速法
有些现象出现需要较长时间，而有些现象转瞬即逝，这就要进行速度处理。如，按照课本方法演示硫酸铜在水中扩散现象，需几天。若用高锰酸钾溶液做此实验，几分钟就会看见界面模糊，彼此进入对方。又如，用磁铁靠近小磁针时，由于磁铁磁性较大，N、S极的变化迅速，稍远一些的学生不易观察到，为此可将磁针上套一自制的外套（标有N、S极木制的）。这样不但使小磁针质量增大，转动较慢，同时外观的变大，增大了可见度。还有，碘升华和凝华现象，在酒精灯的火焰上一加热，学生还没来得及观察，现象就迅速完成了。操作时间稍长，还会出现液态的碘。为此，本人曾利用圆底烧瓶中盛少量的碘，然后放在沸水中来加热，不但延长了观察时间，而且满足了学生的好奇心，还保证了液态碘的出现。
四、实验器材，标记法
在实验器材上附加“标记”使观察者有标准参照，有助于对比，便于观察，使实验现象更加清晰直观。如皮球从高空下落，再弹起时有形变的观察，由于瞬间完成无法看得见。若将整体球面上涂上黑色，当球落地时，在地面上留下一个黑色圆斑，从而说明有形变的过程。又如，实验使用气体温度计（一般都自制），在液体升降的起始位置上套有红绿橡胶圈，以区分和看清升降的位置。还有，光的反射定律演示实验中，在测量反射角等于入射角时，本人在光路平面上，以法线为90度垂线画一量角器，事先做好角度的标记。当进行照射时，学生从画好的量角器上直接读数，感觉方便、准确、迅速。
五、添加物质，变色法
有些实验现象是靠触觉或嗅觉来感受的，作为演示实验，不可能让所有学生都来体会。此时，可用视觉功能观察颜色变化来弥补上述不足。如，说明分子是不停运动的实验，虽然看不见分子，但可用内壁有无色酚酞试剂的烧杯检验，几分钟后就会使烧杯壁上的无色酚酞变成红色。又如，水不善于传热的实验，课本的方法是加热完老师用手摸，然后告诉学生。若试管中的水中加入氯化钴使水变粉红，用酒精灯火焰加热试管上部，几秒钟后变成蓝色颜色，而下部的水仍然是粉红色，说明水不善于传热。
六、运用媒体，直观法
一些小实验仪器平摆在较高的讲台上，学生很难观察到实验现象和操作步骤。我们可以利用投影仪、电脑、视频摄像头和相关软件，将演示实验和多媒体技术有效地结合起来，使实验更直观。
1、用投影观察实验现象
有些实验器材小，且只能水平放置实验，可通过投影放大。如，磁力线的显示实验，可将玻璃板放在投影台上，并在玻璃板上的磁铁周围均匀撒些铁屑后，轻轻振动玻璃板，在屏幕上就会看到磁力线的形状。演示蒸发时，可将两块玻璃板放在投影台上，一个玻璃板上滴一滴水，另一个玻璃板上滴一滴酒精，将它们展开，从屏幕上就清楚地看到酒精先蒸发完。
2、 用摄像头观察实验现象
在演示光的反射和光的折射现象中，只有眼睛在反射光线或折射光线上才能看到相关现象，演示实验时很难让全班同学的眼睛在这一方向上看到相关的现象。如，在学习光的折射时，可以在碗底放一枚硬币，移动碗使眼睛刚好看不到硬币的位置，往杯里逐渐注水，使原来看不到的硬币现在看到了。我们可以把摄像头放在眼睛观察的角度，并把图像投影到大屏幕上。这样，全班的同学都能看到该实验现象了。
3、 用摄像头展示实验过程
有些实验只能在较水平的桌面上进行，只能俯视，不能平视，限制了观察范围。学生坐在位置上无法看到实验操作和实验现象。如，在演示水波的形成、小磁针的偏转、磁感线的分布时，我们可以用摄像头正对着实验台，把实验台上的实验装置、操作过程、实验现象等投影到大屏幕上。
4、 用摄像头拍摄实验录像
有些实验过程、实验现象极其短暂，学生还没反应即已消失。教师可以利用摄像头当堂拍摄下实验过程，利用播放器的暂停、回放、慢放按钮来控制播放的画面，使实验过程一目了然。在探究物体动能与弹性势能的转化时，弹片在被撞击时的弹性形变速度很快，形变发生时间很短，学生不易观察得到。教师可以利用摄像头把整个实验过程拍摄下来在多媒体上以慢动作播放。
七、 学生动手，参与法
与其让学生袖手旁观，不如让他们亲手操作更能提高实验效果，而且也锻炼了他们的实验操作能力，也更有说服力。
1、让学生当帮手，协助实验操作
教师要创造机会，在适当的时机，让个别学生协助实验操作，让他们把看到的、听到的、闻到的、感受到的实验现象告诉其他同学。这样，比教师的说教更有说服力。
2、让个别同学当老师，演示实验操作
在教师讲清操作要领后，可以让一些学生到讲台上实际操作，教师同时边指导实验操作边纠正学生的错误操作。这样，既加强了学生对实验操作技能的掌握又能提高他们实验操作的能力。
总之，提高演示实验可见度的方法，不止以上几种，如还有以大代小法、仪器放置梯度法等。为了使学生对教师演示实验获得生动的感性材料和深刻清晰的表象，激发学生的兴趣，提高科学课堂教学的有效性，教师应该努力提高每一个演示实验的可见度。
参考文献
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关键词：初中科学 实验教学 探究
科学是以实验为基础的一门学科。一个精心设计的科学实验包括了丰富的科学知识、熟练的科学基本操作，还可以模拟科学家进行科学发现的探索过程，有着巨大价值。科学实验为学生提供了问题情境，学生在自我思考、相互讨论、教师引导下逐步解决一系列问题，从而获得“真知”并由此激发研究的兴趣。所以在初中科学教学中，重视科学实验的教学功能，已逐渐成为广大科学教师的共识，但在科学实验教学的实际操作中，还存在着一些不尽人意的地方，因此，有必要对如何有效开展初中科学实验教学进行探究。 新课标中要求以学生为中心，就要从注重学生的全面发展出发，培养学生的终身学习兴趣和科学探索精神，就需要改变学生的学习方式。
一 、注重科学探究，提倡学习方式的多样化
比如，人教版八年级物理物理第四章《物态变化》一章中，传统的教学是以学科的知识为核心的。一般都是通过教师做演示实验，根据实验现象再讲解晶体熔化和凝固的条件以及过程特征。而按照新的教育理念，我们应该以熔化和凝固知识的内容为载体，引导学生经历科学探究的过程。因此不能只将教学的重点放在熔化和凝固概念的规律本身上，更应该注重学生对凝固和熔化过程的经历和体验上。首先应该从学生熟悉的事例出发，如“水结成冰、冰熔化成水”这样的典型事例引出熔化和凝固这种现象；然后结合事例引导学生猜想熔化和凝固的条件，然后让学生自己探究熔化和凝固的条件。猜想不是瞎想，应该让学生根据教材中所给的事例和学生的生活经验进行猜想或者对一些可能性做出假设。可以让学生对自己的猜想做出记录，以便在验证之后和开始时猜想情况进行对比，这也是一种学习。有了猜想之后就要进行验证，看猜想是否正确。可以让学生自己提出实验方案，用什么方案进行实验，验证自己的猜想，并组织学生对设计方案进行交流。
由于学生刚刚开始学物理，教师应根据探究的方案进行较多的指导，在学生交流方案的基础之上教师要进行适当的评价、归纳和总结。在此基础上引导学生观察实验装置，提出如下的问题让学生进行思考，如：1为什么实验中不用酒精灯直接加热而是水浴加热？2.烧杯中要放多少水才合适呢？3．怎样才能把温度计的测温泡放在合适的位置？4．实验当中需要记录哪些数据，怎样记录？5．实验操作的程序是什么样的？6．怎样才能保证实验的过程安全操作？学生清楚这些问题以后实验方案也就已经确定了。方案确定后放手让学生进行操作并收集证据。在这一过程中教师要注意搜集学生操作过程当中的所有问题，包括学生操作是否规范、学生的参与程度是否积极主动、学生的操作是否有安全隐患等等。
在学生完成实验探究以后，学生通过实验所得出的结果可能并不十分理想，如熔化的温度偏差较大，所画的图像并不能明显地看出来熔化过程等一些问题。出现这些问题在传统教学观念来看实验都是失败的。现在我们注意到新课程标准已经将探究过程列为首要。因此我们不能只关注学生实验的结果是否理想，更要关注学生对探究过程的参与程度。不管实验的结果如何，在得出实验结论之后都要组织学生进行交流和讨论，可以让学生考虑这样的问题：“1、你的猜想和实验结论是否一致？2、你的结果和其他组别的同学相比有没有较大的差异？如果有较大的差异原因何在3、在探究过程你还发现什么新的问题？4、你对这个装置是否有新的改进？5、你是否可以提供更好的实验方案？”通过这些问题的交流和讨论，如果学生的实验结果并不理想，但他能找到实验结果不理想的原因是什么，这也是一种收获。通过交流探究过程的收获既可以强化学生对探究过程的体验，也可以巩固他们对知识技能的掌握，训练学生的表述能力，同时培养了学生实事求是、严肃认真的科学态度。
可见注重科学探究的教学与传统教学的区别主要是在于不仅注重探究的结果，同时也注重学生参与实验探究的过程体验，培养学生的情感、态度和价值观方面的作用。当然，学生在刚刚学物理的时候，我们一方面要控制好科学探究的操作难度和思维难度，又要充分挖掘教学内容当中可以进行科学探究的因素。比如在第一章《声现象》的教学当中，由于对于声音学生并不很陌生，所涉及到的实验器材又比较在生活中常用且简单、操作也很方便。因此，在教师提出问题后要让学生思考设计并动手做实验，通过具体的实验操作引导学生研究声音产生的过程及声音的三要素分别与什么有关等，并交流所发现的实验现象。这样既可以激发学生参与认知过程的兴趣，也可以让学生体验到科学探究的一般性方法。另外，我们现在所倡导的学生探究活动与传统的学生实验是不同的。在新的教育思想下，强调培养学生的创新意识和实践能力，所以学生的实践活动并不是在教师的指导下按照教师预先规定好的程序来进行操作，得出教师预计的实验结论。现在的实验探究更加注重引导学生去思考研究方法、设计研究方案来交流研讨探究的结果。旨在活动过程中提高学生的综合能力。
二、实验过程的设计应突出“从生活走向科学，从科学走向社会”
新课程教材注重到了在每章、每节的开始尽量以学生日常生活中见到的事物或现象引入，引发学生的共鸣、激发他们的兴趣，逐步引导学生探究事物或现象背后隐藏的本质规律。如第一章的群象如何传递信息，第四章的雾凇图片等，直接把学生从课本拉进生活，因此我们的教学设计也应力争从学生熟悉的事例出发，这样既拉近了教学内容与学生之间的心理距离，同时也有利于培养学生关注生活、关心社会的科学情感。比如在《物态变化》的教学过程中由于学生刚刚开始接触物理，因此在这一节的教学之初，我们就应该从学生比较熟悉的日常生活当中的实例出发，认识到一种具体物质――水的物态变化过程。“水从衣服上跑掉了！”从这样一个学生很熟悉的生活现象中来认识汽化现象。再比如《光的反射》的教学，我们不能仅仅把教学的重点放在知识的记忆运用上，如何提高学生的解题能力和解题技巧，而应该从实际的问题出发，使学生感到物理知识就在自己的身边、在实际当中是很有用的。因此我们可以从一些具体的实例出发来引入所要研究的内容并通过对物理知识的学习来解决这些相应的实际问题。如青蛙坐井观天，但雨后青蛙的观察范围会发生什么变化？这一问题的解决可通过学生自己设计探究实验来解决，解决了实际问题会使他们获得成功的喜悦，同时也向生活又迈进了一步。
三 观察生活，用心思考，注重培养学生的问题意识
结合新课标精神，物理教学不能只局限于教材知识内容本身，而应结合学校的情况和学生的兴趣、能力水平，开发多种多样的探究实践活动，在具体的实践活动中培养学生的问题意识，提高解决实际问题的能力。如在探究“熔化和凝固”的实验当中，学生从他的实验结果或者从熔化图像上不易看出比较明显的熔化过程，或者可能会发现海波由于过热而不凝固这样的问题。对于各种各样的问题，教师应给予积极的关注和解答。在进行专题研究的过程当中，教师应该自始至终积极参与到学生之中。在研究方案的确定、安全操作措施的防范等等方面给学生具体的指导和帮助。比如在学习了光的折射现象之后，学生会产生这样的问题：“1、是不是光从空气进入其他介质时角度总是一定的？2、蜃景既然是虚象，那么能否在镜中成像呢？3、折射成像是虚还是实？对于这样的一些问题学生常常会表现出较强的探究欲望，为此我们可以组织学生利用课余时间针对这些问题进行探，使学生在探究活动中学到更为鲜活生动的知识。
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【关键词】初中物理 信息技术 虚拟实验 探究
实验是物理学立命安身之本，其概念的形成、规律的发现、原理的形成无一不是通过科学实验得到的。学生在实验中掌握科学的探究方法，形成科学的思维方式，也感受到科学家们探索科学的艰辛。但在当前教学中，教师难以跨越应试的樊篱，实验开出率不高，主要集中在实验考查的重点实验内容；教师为提速增效，重实验结论而轻方法渗透，先讲后做，学生依葫芦画瓢，在模仿中机械记忆结论；实验内容单一，以测量、演示、操作等验证性实验为主，缺少探究型实验，不利于学生探究性能力的培养。
基于计算机技术的虚拟实验能弥补传统实验教学的不足，为学生提供了丰富的实验平台，不囿于教材，充实了实验内容，让物理教学走向生活。
一、虚拟实验在测量型实验中的应用
测量型实验较为简单，学生借助于实验设备即可轻松获得。对一些比较抽象、难以理解的测量型实验，在真实环境下费力耗时，而借助于虚拟实验，在教师引导下抽丝剥茧，让学生掌握测量的方法，形成解决问题的意识。如在“伏安法测电阻”实验中，教师以模拟教学、演示教学为主要方式，分三阶段进行实验教学。第一阶段，教师讲解、演示与学生剖析实验原理；第二阶段，学生根据实验原理，利用虚拟实验室尝试实验，连接实验电路图，用鼠标拖动变阻器，记录电压、电流，绘制小灯泡的电阻伏安性图，感受电阻随电压的增大而增大。引发学生的思考探究，并将小灯泡换成定值电阻，再次拖动滑动变阻器，记录电压与电流值，绘制定值电阻伏安特性图，分析其曲线，发现定值电阻阻值不变，对小灯泡的阻值在变化产生疑惑。第三阶段，教师针对学生遇到的问题答疑，为学生提供相应材料，让学生发现钨丝的阻值随温度升高而增大的特性。
二、虚拟实验在演示型实验中的应用
教师在演示实验时，由于班级生数众多，学生难以全面观察到实验现象，导致学生对物理学习缺少兴趣。学生借助于虚拟的实验，可以摆脱环境等因素的制约，清晰地再现实验过程。如在学习光的反射现象时，学生虽对反射现象有一定的了解，但也仅限于生活中的一些简单现象，缺少深度。教师要采用集体授课与个别教学相结合的方式进行教学，一是讲解实验原理，以平行光源、平面镜设计反射定理模型，让学生了解入射与反射光线，入射角与反射角、法线等基本概念。二是师生互动，学生用量角器测量入射角与反射角的度数，师生共同归纳光的反射定理。三是验证，学生借助于虚拟平台，改变入射角的大小，记录入射角与反射角的大小，并进行比较、验证。
三、虚拟实验在探究型实验中的应用
学生在动手探究中透过现象，探求规律，提高发现问题的意识。在真实实验中，因外界因素的干扰，学生难以获得准确的结论，而虚拟实验的引入，能突破外界因素的影响。如在凸透镜成像的规律探究实验时，受实验室光线等因素的影响，学生难以准确地观察实验现象，也就谈不上规律的总结。教师先提出问题，让学生由远及近观察透镜，引发他们的好奇心，让他们大胆提出凸透镜成像与物距大小是否有关的问题。接着，在虚拟平台中，学生把物体放在较远的地方，逐渐靠近凸透镜，在移动中观察成像特点，记录像发生变化时的物距。学生就会不难发现，当物距大于两倍焦距时，成缩小、倒立的实像；当达到两倍焦距时，成等大、倒立的实像；继续靠近透镜，处于一倍焦距与两倍焦距之间，物体继续变大，成放大、倒立的实像；再往透镜靠近时，像开始变虚，由倒立变为正立。当处于一倍焦距之内时，像为放大、正立的虚像。教师与学生共同总结凸透镜成像的规律，学生会发现物距的大小是影响了凸透镜成像的特点，并根据自己的猜想设计实验方案，在实践中记录数据、总结规律。
四、虚拟实验在设计型实验中的应用
在生活实际中，学生会遇到各种各样的问题，他们会选择合适的工具去解决问题。在物理学习中也需如此，当学生不理解物理现象，需在借助实验平台去解决。如牛顿第一定律，描述了力与运动的关系，对初学者而言有些抽象，教师要通过摩擦力对物体运动的影响实验让学生理解牛顿第一定律的内容，但摩擦力较难控制，实验效果也不明显。教师让学生通过搓手、搓脸等活动让学生感知摩擦力，让学生认识到摩擦力对物体的运动有影响。
五、虚拟实验在操作型实验中的应用
在电学实验中，教师常在讲桌上操作实验，前排学生尚能勉强看到，而后排学生听得云里雾里。教师借助于虚拟实验，让学生清晰地观察实验过程。如在探究“电阻的连接方法”教学中，教者让学生串联、并联两个相同阻值的电阻，通过数字欧姆表计算出总电阻，学生会发现串联后阻值增大，而并联后阻值反减小了，学生会提出猜想：“当两个相同电阻串联，总等于两电阻之和；两个相同电阻并联，总电阻等于两电阻之和的一半。”通过与数字欧姆表的对比，证实自己的猜想是正确的。接着教者将两个不同阻值的电阻构建并联、串联电路，让学生探讨总电阻的求法。
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关键词： 多光谱成像； 最优滤光片； 基向量法； 多项式模型； 数码相机
中图分类号：O 433 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.05.004
文章编号： 1005-5630（2016）05-0393-009
引 言
多光谱成像技术早在20世纪70年代就应用于航空航天遥感领域，并且不断得到发展[1]。由于其克服了传统三原色数字成像设备固有的同色异谱问题，实现了物体表面光谱信息的真实记录。该技术逐步在博物馆、美术馆和计算机图形学得到应用[2]，为文化遗产真实的数字化典藏、艺术品的高保真复制提供基础[3]。当前在颜色科学领域，光谱成像设备主要分为由窄带滤光片组成的窄带光谱成像系统[4]和由宽带滤光片配合三通道或单色CCD数码相机组成的宽带成像系统[5]。宽带成像系统通过光谱重建算法计算得到物体表面的光谱反射率，并且只需要对具有高分辨率的数码相机进行简单的改造，即可获取具有高分辨率和高空间分辨率的光谱图像，较好地克服了窄带光谱成像系统的低空间分辨率的缺点，光谱图像获取周期短，所以得到了广泛应用[6]。
美国孟塞尔颜色科学实验室Berns等对Sinar54型号数码相机进行改造，配合从肖特（scott）滤光片中所选取出的两个宽带滤光片schottBG39和schottGG475组成6通道宽带光谱相机，重建出D50光源下油画的光谱反射率。所选的滤光片只是为了得到与改造后的数码相机有近似的光谱灵敏度，并未形成一个使用滤光片的选择方法[7]。Day在Berns等的指导下也进行了相应的滤光片选择实验，结合伪逆法与相机数学模型成功地选择出在光谱上达到最佳精度的滤光片柯达雷登55（Kodak Wratten 55）和unfiltered （NF）。在色度上达到较高精度的是柯达雷登60（Kodak Wratten 60）和unfiltered （NF），但只是对不同型号滤光片组合的性能进行了简单分析，且选取出的滤光片在短波段重建效果较差，因为实验中采用的光源主要分布在长波段[8]。由此可见，不同光源下对于滤光片的选择也是决定光谱成像系统能否精确获取数据的重要因素之一。
国内武汉大学参考美国孟塞尔颜色科学实验室的研究成果，建立了一套完整的宽带光谱成像系统，并在文物保护领域得到了有效应用[9-10]。而对于宽带光谱图像滤光片的选择研究工作，目前还尚未深入。本文针对展览馆或美术馆进行艺术品高保真复制时用到的模拟日光D65和偏红A光源这两种典型的光照环境，基于普通的商用数码相机与普通的吸收宽带滤光片搭建出多光谱成像平台，对不同光源下滤光片的选择进行研究。
3 实验样本的获取和数据处理
3.1 实验环境
搭建的宽带多光谱成像系统平台如图1所示。实验是在Image Quality Labs提供的反射测试光源下进行。左右两边照明光束的光轴方向与样品法线成45°，相机拍摄方向的法线和样品法线之间的夹角尽量重合，误差不超过2°，以确保待测样品在不同空间位置所受到的光辐射量是均匀的。
实验中采用国际照明委员会（CIE）针对颜色的测量和计算推荐的标准光源A和标准光源D65，这两种常见的光源的相对光谱功率分布用PR-715辐射分光光度计测得，如图2所示。
3.2 实验仪器及样本的选取
3.2.1实验仪器
为了检验光谱重建精度，需要预先测量训练样本和测试样本的光谱反射率。本实验使用X-RiteSP64分光光度计来测量实验样本的光谱反射率，测量范围为400～700 nm，采样间隔为10 nm，排除镜面反射。采用佳能EOS400D配合不同颜色的宽带滤光片来采集实验样本的颜色信息。通过反复实验找到最佳拍摄方法。采用光学变焦镜头，焦距为38 mm，光圈值为1/2.8，ISO设置为400，曝光时间为1/160 s，聚焦设置为手动模式，且拍摄过程中相机保持静止不动。拍摄完后，通过在MATLAB平台上编程提取实验样本的RGB值。
3.2.2滤光片及实验样本
滤光片的选择决定了多光谱成像系统获取数据的精度，实验采用高透光率的卓美P系列方形滤光片，每个滤光片厚度为1.76 mm，尺寸为83 mm×95 mm。滤光片共11种颜色，分别为全粉、全蓝、全紫、全橙、全红、全黄、全茶、全绿、灰ND2、灰ND4、灰ND8。11种颜色滤光片的透过率如图3所示。
选用爱色丽公司的标准色卡Digital Color Checker SG（简称SG）中间的96个色块（的44色是三种中性色的重复）作为训练样本集，如图4所示其彩块大都代表自然界的真实颜色。待测样本为D65光源和A光源下的油画，针对油画具有代表性的不同颜色参考区域进行研究。
4 颜色再现的分析与评价
最优的滤光片组合应该具有色差ΔE00最小，光谱均方根误差（RSME）最小以及颜色主观因素影响的评分值最大。评价流程如图5所示。
4.1 D65和A光源下的颜色再现研究
在标准光源D65和标准光源A下拍摄的测试样本如图6所示，其中选取了8种（在图中用1、2、3、4、5、6、7、8标出）具有代表性的不同颜色的部分区域进行研究[20]。
对55组滤光片组合再现的油画颜色，利用主观评价的方法，通过视觉判断将误差太大的组合筛选出去，在光源D65和A光源下分别选取出6组重构图像效果较好的数字油画，如图7、图8所示。
将两种光源下选取的6种组合进行进一步的分析研究，分别采用6组滤光片的组合对其重建，结果如表1、表2所示。ΔE00是国际照明委员会于2001年正式推荐的CIE2000色差公式的色差符号。
基于两种光源下分别选出的6种组合，需要选出一组最优滤光片。其分析结果如表3所示。
4.2 D65和A光源下的颜色再现分析
在D65光源下，从表1重构的数据可看出，每个色块在蓝绿滤光片组合下的误差相对较小，由于所研究的油画色调偏暖，对其中冷色调的5号和8号色块进行分析，在蓝绿组合的滤光片下其误差也比较小，这进一步说明，蓝绿滤光片的组合不仅可以较好地重建与其成对立色的颜色，同时也可以照顾到一些与其成补色的颜色。所选取的最优滤光片同样适用于冷色调的油画。同时对表3所选取的色块进行综合误差分析可知，全蓝和全绿滤光片组合的SymbolDA@ E00和光谱均方根误差（RMSE）的综合误差优于其他组合。蓝和绿滤光片的光谱透射率如图9所示。
对表2及表3分析可知，在A光源下8个色块在全红和全蓝这两个滤光片组合下，SymbolDA@ E00和RMSE都很小，包括冷色调的5号和8号在红蓝组合的滤光片下误差也比较小。所以所选取的最优滤光片同样适用于冷色调的油画。其综合误差分析结果也是红蓝滤光片组合优于其它组合。滤光片红和蓝的光谱透射率如图10所示。
图9 滤光片蓝和绿的光谱透射率
Fig.9 The spectral transmittance of blue and green filter
深入分析可知，测试样本再现效果的好坏与光源密切相关。A光源偏暖，光谱功率分布主要在长波波段，滤光片1的长波波段透过率较高，并由D65光源下滤光片的选取分析可知，蓝色滤光片也可以较好地重建与其成补色的颜色，所以在红蓝滤光片下重现效果最好。D65光源色温相比A光源偏冷，所以在蓝绿滤光片组合下重现效果最好。
4.3 D65和A光源下的颜色再现主观评价
主观评价要求所有的评测者均无色盲和色弱现象且视力正常，平均年龄在20岁左右，男性25人，女性25人，其中有颜色技术背景的15人，没有颜色技术背景的35人。将显示器的背景设置为灰色，色温设置为6 500 K，色空间设置为sRGB色空间，源场景和显示器均使用可调光照强度的标准D65光源和A光源照明，调节光照强度使人眼感受到的源场景亮度与显示图像亮度持平，然后所有的评测者对图7（a）～（f）6幅测试图颜色再现的效果进行主观评价。同样，将显示器的色温设置为2 856 K（A光源），重复上述步骤再对图8（a）～（f）6幅测试图颜色再现的效果进行主观评价。0～0.25表示颜色再现质量非常差，0.25～0.5表示颜色再现质量一般，0.5～0.75表示颜色再现质量好，0.75～1.00表示颜色再现质量非常好。表4为主观评价的实验结果。
由表4可知，所有场景再现的效果都在可接受的范围之内，在D65和A光源下再现效果最好的分别是蓝绿滤光片和红蓝滤光片下的再现图像，主观评价与客观评价结果一致。实验表明，所选取的滤光片组合为55种组合中最优。
5 结 论
本文是基于普通数码相机结合优化的滤光片搭建了可用于实际颜色复制应用的多光谱图像重建系统。通过实验分析知，滤光片的选取与光源密切相关，在D65光源下选取出的最优滤光片组合为蓝、绿，重构光谱的色差最小可以达到1.53，RMSE最小可达到0.045 1。而Berns等在D50光源下所选取出的两个宽带滤光片schottBG39和schottGG475的光谱特性曲线与本文所研究的蓝色和绿色滤光片光谱特性曲线基本一致。标准照明体D50和D65都是日光模拟器，所以在模拟日光环境下，选用蓝、绿滤光片搭建的多光谱成像系统基本会达到最佳精度。在A光源下选取出的最优滤光片组合为红、蓝，重构光谱的色差最小可以达到0.66，RMSE最小可达到0.046 0，都具有较高的重构精度。并对再现颜色的质量进行了主观评价，与客观评价的结果相一致。初步实验结果表明，根据光照环境不同采用选出的最优滤光片可得到最好的光谱成像图，能满足人们在日常生活中对于油画等艺术品高保真图像再现的基本需求，可以在实际中得到广泛应用。
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篇9
关键词：物理家庭实验；物理兴趣；素质教育
中图分类号：G633.7 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）08-0279-02
一、物理家庭实验教学的作用
众所周知，物理是一门以观察、实验为基础的学科，家庭实验是科学实验课堂教学的一项重要补充，有利于学生科学探究能力的培养与发展。设计家庭小实验会激发学生学习兴趣，进一步巩固课本知识，同时使学生体会到物理与生活的联系，提高学生的观察能力、探究问题和解决问题的能力，是教师实施新课程标准的一个很好的切入点。
二、物理家庭实验的特点
物理家庭实验具有贴近生活、趣味性强、取材方便、简便易行等特点，家庭实验是指在教师的指导下，学生利用课外时间，配合课堂所学知识，由学生自己自行设计，利用一些简单易得的器材，独立完成的一种课外实验。
三、物理家庭实验的设计与实施
1.在实验进行前，教师要先确定实验的主题，提出与实验目的相关的问题或要求。所设计物理家庭实验，要具有：
（1）趣味性——物理家庭实验要有趣味性，才能激发学生的学习兴趣和求知欲望。学生在物理学习的过程中，对实验具有浓厚的兴趣，老师要抓住这一心理就能刺激学生的学习欲望，让学生亲身感受实验的趣味性，避免枯燥乏味的学习，激励学生参与家庭小实验的愿望和决心，这样做是学习好、运用好物理知识的最佳途径。例如，教学中设计家庭实验“筷子提米”。请同学们带着下面的问题进行家庭小实验：思考：把一根筷子竖直插入装有米的杯子中，然后将筷子上提，筷子会把米和杯子提起来吗？材料：塑料杯一个、小米一杯、竹筷子一根。实验方法：①将小米倒满塑料杯。②用手将杯子里的小米按紧。③用手按住小米，从手指缝间竖直插入筷子。④用手轻轻上提筷子，杯子和米一起被提起来了。神奇的实验现象立刻激发了学生的兴趣和对知识的渴望，起到了事半功倍的效果。
（2）器材简单易找——物理家庭实验要尽量选择一些取材方便、简单易做、现象明显的实验的方案。实验方法应比较简单。实验过程必须安全、花费时间不多，教师可指导学生在家庭的条件下独立完成这些小实验。
如进行《光的折射》教学时，可以安排水中“浮”钱的家庭实验，学生在家中只需一只碗、一枚硬币就可以做实验了。实验时，先将硬币放入空碗中，人远远站立在碗的一侧，逆着光线看过去，硬币反射到人眼的光线被不透明的碗壁遮挡，人无法看到硬币。向碗中倒入适量的水，光从水中进入空气，因水与空气的密度不同，光线在水面处会发生弯曲，这种现象叫光的折射。由于光的折射现象的发生，此时逆着折射光线看去，硬币便“浮”了上来，碗中的水似乎变浅了，因为看到了硬币的虚像。在学习声音的特性时，可让学生利用身边简易的器材，设计出多种家庭实验：有的学生会选用饮料瓶装不同质量的水来制作乐器，演奏歌曲；还有学生利用不同形状的树叶做成笛子等，充分发挥学生的聪明才智，让同学们充分感受物理的乐趣。
（3）学以致用——物理家庭实验教学注重理论联系实际。家庭实验由于并不在考试范围，常常被很多老师所忽略。实际上，它在物理教学中起到了重要作用，不仅使学生理解和掌握已有的书本知识，还培养了学生的科学素质，培养学生创新和实践能力。
例如：在学习压强知识时，设计“吹不灭的蜡烛”家庭实验。思考：用力吹燃烧着的蜡烛，却怎么也吹不灭。为什么有这种现象发生？材料：蜡烛、火柴、小漏斗、平盘。实验方法：①点燃蜡烛，并固定在平盘上。②使漏斗的宽口正对著蜡烛的火焰，从漏斗的小口对着火焰用力吹气。③使漏斗的小口正对著蜡烛的火焰，从漏斗的宽口对着火焰用力吹气。
现象分析：这样吹气时，火苗将斜向漏斗的宽口端，并不容易被吹灭。如果从漏斗的宽口端吹气，蜡烛将很容易被熄灭。吹出的气体从细口到宽口时，逐渐疏散，气压减弱。这时，漏斗宽口周围的气体由于气压较强，将涌入漏斗的宽口内。因此，蜡烛的火焰也会涌向漏斗的宽口处。通过这个实验，学生便牢固地理解了实验现象，而且是在很轻松的环境中掌握了知识。
如在学习了测量的知识后，可以让学生自己动手制做刻度尺、量筒，通过这样的家庭小实验，学生可以更容易理解物理量单位之间的换算、分度值对测量准确程度的影响等；学过杠杆的平衡条件后让学生自制杆秤等等。通过这一系列的课外实验活动，不仅能够培养学生的动手能力，更能促进基础知识向实际能力转化。
2.在家庭实验进行过程时，要求学生准确观察实验现象，记录实验数据，加以分析比较，最后得出实验结论。如做《潜水艇》实验时，学生只要先在细塑料瓶子里盛入水，再把胶管与密闭性良好的注射器连接起来，这个装置就是潜水艇了，它应该能浮在水面上。如果装置太轻的话，可以用适量的金属片进行调节。装置检查好以后，就可以进行潜水实验了。观察实验现象：往上用力抽动注射器活塞，潜水艇就上浮；用力往下压注射器活塞，潜水艇又下沉了。分析：当你往下压注射器时，会使潜水艇中少量空气的体积变小，密度增大，当潜水艇的密度大于水的密度时，就会下沉；反之，就会上浮。通过观察这个实验现象，学生就可以掌握物体的浮沉条件，并加深对阿基米德原理的理解。
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一、物理实验常用的设计方法
1.转换法。物理实验中常常遇到一些实验效果不易观察或者观察不明显的情况,为此常借助于力、热、电、光、机械等方法之间的互相转换,实现可观察、容易观察或观察效果明显的目的。转换的过程主要是依据等效的思想,也就是从效果相当的角度进行实验。
2.对比法。人们认识事物,区别事物主要是掌握它们的特点,而它们的特点主要是通过对比来研究。通过对比达到辨异求同或者同中寻异,从而打开思路,获得解决问题的方法。比较的方法广泛地应用在物理实验中。
3.平衡法。平衡实质就是矛盾双方的平衡,是对立倾向的平衡。分析平衡就是分析矛盾的双方在一个平衡系统中总存在偏离平衡的因素,平衡就是这种偏离平衡的因素的抵消效应。当矛盾双方平衡时,从物理学角度讲总对应一个平衡方程式,最简单的情况是方程的一侧为已知量,另一侧为未知量。据此,可用于指导实验的设计。除了上述物理实验常用的设计方法外,还有放大法等。
二、物理实验中的数学方法
1.几何图形法。例如:①测锥体的高及圆的直径;②运用几何作图法说明,光的反射定律、平面镜成像、潜望镜、光的折射现象、水中筷子的弯折、凸透镜或凹透镜对光线的会聚或发散作用;③在研究熔解(或凝固)过程时,运用描点法画出熔解过程中温度随时间改变的曲线,从中总结规律;④运用假想的磁力线形象地描绘磁场,这更是法拉第富有革命性的创见。
2.叠加平均法。初中物理实验中主要运用了算术平均数的方法即把测定的若干数相力球和,然后除以给定的个数。
3.比例法。例如:①弹簧伸长与外力的关系;②温度计的刻度;③欧姆定律。
4.表格法。例如:①研究摩擦力与哪些因素有关;②滑轮组的机械效率;③电流强度与电压的关系等实验。
三、物理实验中的思维方法
1.分析法。人们思维的过程就是分析的过程,实验的过程是离不开分析的。例如:①运用悬挂法测重心,为什么两次悬挂所得竖直线的交点就是重心;②惯性球实验中,为什么小球留在原处就说明物体有惯性等等。
2.理想实验法。它是人们在真实的科学实验的基础上,以科学实验为依据,运用逻辑推理对实际的物理过程进行深入的分析,忽略次要矛盾,抓住主要矛盾,进而在思想中塑造的理想过程和分析方法。初中物理研究牛顿第一定律的斜面实验就运用了这种理想实验的思维方法。
3.物理模型法。它是在实验基础上对物理事实的一种近似、形象的描写,物理模型的建立,往往会导致理论上的飞跃。初中实验中运用物理模型的典型有四处:①根据实验建立液体压强公式时,运用理想液柱的模型。②分析连通器原理时运用理想液片模型。③研究光学现象时运用“光线”模型。④研究磁场时运用磁力线模型。除了上述物理实验中的思维方法外,还有反向探求法。
运用电教媒体提高数学教学效率
侯建昌(青海民和中川中心学校)
[关键词]电教媒体 数学教学 效率
电教媒体能提供文本、图表、图形、声音等多种教学信息,它能化静为动,化平淡为神奇,化艰深为平易,可将不易发现的内部结构展现出来。由于它有形有声,有声有色,动静结合,给学生提供了丰富多彩的教学情境,在激发学生求知欲,启导数学思维,调动学生主体性的充分发挥,培养学生创造思维等方面具有强大的优势。以下是我在教学实践中的一点体会。
数学是思维的体操,具有极强的抽象性与逻辑性。中学生的思维特点是直观与形象,以直观形象的思维接触抽象的逻辑知识,结果不外乎两个:一是囫囵吞枣,强硬灌输,这既不利于知识的掌握,也谈不上能力的发展;二是在抽象知识与形象思维之间建起一座桥梁,达到理解知识、发展能力的目的。电教媒体正是知识与认知之间的桥梁。电教媒体能够有效地为学生提供感性材料,化静为动,化抽象为具体,具有声像结合、图文并茂、形象直观、动态逼真等特点。它能充分展示数学知识的形成过程和思维过程,促使学生在“知其然”的基础上“知其所以然”,这必将有力地促进学生能力的全面发展。
