“透鏡對光的作用”教學(xué)實踐與思考

(江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)星海實驗中學(xué)，江蘇 蘇州 215021)

在2013年11月江蘇省教育學(xué)會主辦的一次教研活動中，筆者開設(shè)了蘇科版物理(八年級上冊)“透鏡”的公開課.“透鏡對光的作用”是“透鏡”這一節(jié)教學(xué)的重點、難點，在以往的教學(xué)中，學(xué)生普遍感到，這一內(nèi)容很抽象、難理解，如何讓學(xué)生在輕松、愉悅的過程中深刻理解這一規(guī)律？筆者就“透鏡對光的作用”的教學(xué)，分“實踐前的準(zhǔn)備”、“教學(xué)片斷簡錄”和“教學(xué)反思”三個環(huán)節(jié)，交流自己的做法.

1 實踐前的準(zhǔn)備

1.1 教學(xué)策略的制定

筆者查閱了大量網(wǎng)絡(luò)資料和各類教育教學(xué)雜志，收集各種教法和學(xué)法，并與同事進行廣泛、深入的研討，最終形成了“主導(dǎo)—主體”的教學(xué)思路，即由教師主導(dǎo)(“問題驅(qū)動”的形式)教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生的主體活動(“分組探究”的形式)，將實驗用具作為學(xué)生的認知工具，讓學(xué)生在活動中學(xué)習(xí)，并獲得深刻的認知體驗，從而建構(gòu)透鏡對光的作用的規(guī)律，達成教學(xué)目標(biāo).

1.2 實驗用具的選擇

圖1

“透鏡對光的作用”的教學(xué)內(nèi)容包含：概念——焦點，規(guī)律——凸(凹)透鏡對光的作用.常見的做法是用手電筒配合透鏡，通過觀察光斑大小的變化進行講授，這種做法的不足之處有兩點：(1)無法直接看見光的傳播路徑，即“可視性”比較差；(2)學(xué)生很難根據(jù)光斑大小的變化歸納出透鏡對光的作用規(guī)律，即“太抽象”.無論是概念的建立，還是規(guī)律的掌握，學(xué)生都需要豐富的感性認識，因此“可視性”在本節(jié)課的教學(xué)中有舉足輕重的地位.筆者采用了“做中學(xué)”光學(xué)實驗儀器(如圖1).該器材與以往器材相比較有三個明顯優(yōu)勢：(1)它有三個平行的激光光源，且可獨立控制；(2)它的光源是有一定長度且豎直安裝的線光源，光與桌面形成較長的交線，可顯示其行進路徑；(3)價格比較低廉(約四五十元)，學(xué)?？梢远噘徶脦滋祝瑵M足學(xué)生分組實驗的需要.在“可視性”上的根本性突破，是本課例最大的亮點之一.

2 教學(xué)片斷

片斷一：凸透鏡的焦點

師：播放冰透鏡向日取火的視頻.并提問：若把太陽光近似看作平行光，設(shè)想太陽光通過凸透鏡后會如何傳播？請把你的猜想用簡圖形式畫下來.

學(xué)生分組探究，觀察平行光通過凸透鏡后的傳播路徑.

①讓三束平行光(但與主光軸不平行)射向凸透鏡，觀察實驗現(xiàn)象(如圖2a)；

②調(diào)整凸透鏡的位置，讓三束平行光與主光軸平行并射向凸透鏡，觀察實驗現(xiàn)象并把現(xiàn)象畫下來(如圖2b).

圖2

師：如果有第四束平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡后，過不過這個點？

生(猜測)：過這個點？

師：大家做一做，試試看.

圖3

生：(驗證)……哇，果然如此(如圖3).

師：所有平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡后都聚焦在這個點上，你能給這個點取個名字嗎？

生(異口同聲)：焦點.

師：很好！平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡折射后會聚于主光軸上一點，這個點叫做焦點(符號：F),焦點到光心的距離叫做焦距(符號：f).

師：你能確定桌上凸透鏡的焦點或焦距嗎？若能，請確定焦點，并測出焦距的數(shù)值.

學(xué)生分組探究，小組代表發(fā)言，交流探究結(jié)果(如表1).

表1

片斷二：探究凸透鏡對光的會聚作用

圖4

教師利用實物投影儀呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象(如圖4).

學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，并敘述之：①沿著主光軸通過光心的光經(jīng)凸透鏡后，傳播方向保持不變；②平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡后，靠近主光軸方向偏折；③凸透鏡對平行光束有會聚作用.

師：凸透鏡對發(fā)散光束、會聚光束是否也有會聚作用呢？

教師利用實物投影儀展示實驗現(xiàn)象(如圖5).

圖5

小組討論、交流，代表發(fā)言.會聚光束經(jīng)凸透鏡后靠近主光軸方向偏折，發(fā)散光束經(jīng)凸透鏡后也向靠近主光軸方向偏折.

師生共同總結(jié)：平行光束、發(fā)散光束、會聚光束經(jīng)凸透鏡后都靠近主光軸方向偏折，凸透鏡對光有會聚作用.

師：凸透鏡對光有會聚作用，是折射光相對于入射光更偏向主光軸，不一定非要有交點.

片斷三：探究凹透鏡對光的作用

師：凸透鏡對光有會聚作用，光通過凹透鏡后發(fā)生怎樣的現(xiàn)象呢？

學(xué)生分組探究，觀察光通過凹透鏡后的傳播路徑.

①讓三束平行于主光軸的光射向凹透鏡，并把觀察到的現(xiàn)象畫下來.

②分別讓會聚光束、發(fā)散光束射向凹透鏡.

圖6

小組代表展示探究①結(jié)果(如圖6).

師：凹透鏡有焦點嗎？

生：有.將圖中的折射光線反向延長，相交于主光軸上的同一點，這點就是凹透鏡的焦點.

師：你認為凹透鏡的焦點與凸透鏡的焦點有什么不同？

小組代表展示探究②結(jié)果(如圖7).

圖7

生：平行光束、會聚光束和發(fā)散光束經(jīng)凹透鏡后均向遠離主光軸偏折，凹透鏡對光有發(fā)散作用.

師生共同總結(jié)：凹透鏡對光的發(fā)散作用是相對于原來的傳播方向，不一定非要成發(fā)散狀.

3 教學(xué)反思

3.1 巧設(shè)問題，保護和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

“學(xué)起于思，思起于疑”，問題驅(qū)動是學(xué)習(xí)的外驅(qū)力，而學(xué)習(xí)興趣則是學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力.以實驗為基礎(chǔ)的物理學(xué)科教學(xué)，課堂上可以通過問題引領(lǐng)，啟發(fā)學(xué)生觀察、思考.在本文展示的三個教學(xué)片斷簡錄中有八處設(shè)問，若從一整節(jié)課來講，實際設(shè)問保守估計可達15次左右.本課例中筆者抓住學(xué)生的疑慮、困惑，進行有效的設(shè)問和追問，引發(fā)學(xué)生積極思考，激發(fā)出他們高漲的探究熱情，并推動他們深思求解的探究行為，讓學(xué)生體驗到了學(xué)習(xí)過程的快樂和獲得成功的喜悅.例如：在“焦點概念”的教學(xué)中，提出“如果有第四束平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡后，過不過這個點？”再如：“凸透鏡對光的作用”教學(xué)中，提出“凸透鏡對發(fā)散光束、會聚光束是否也有會聚作用呢？”讓學(xué)生在探究解決問題的過程中構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣.

3.2 合作探究，落實學(xué)生主體地位

一堂好課不是看教師教得多么精彩，而是看學(xué)生能否以主體的身份參與課堂，是否學(xué)得主動、快樂、有效.合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)是新課程倡導(dǎo)的兩種重要學(xué)習(xí)方式，而合作探究(或小組探究)則是落實學(xué)生主體地位的最常見、最有效的方式.在本課例中，每位學(xué)生都參與了小組的實驗探究，體驗、感悟和領(lǐng)會其中的真諦，真正成為課堂的主人.無論是“凸透鏡對光的作用”、“凹透鏡對光的作用”，還是“焦點”概念的教學(xué)，都是學(xué)生通過小組實驗、觀察、合作討論主動獲取的.在合作探究中，培養(yǎng)了學(xué)生合作交流、自主學(xué)習(xí)的能力.

3.3 高效主導(dǎo)，滲透科學(xué)素養(yǎng)教育

物理教學(xué)的任務(wù)分顯現(xiàn)任務(wù)(學(xué)習(xí)學(xué)科知識和提高解決問題的能力)和隱性任務(wù)(培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，如科學(xué)研究方法和邏輯思維能力)兩部分.學(xué)科知識可以通過一兩節(jié)課的學(xué)習(xí)讓學(xué)生掌握，解決問題的能力可以通過一階段的培養(yǎng)讓學(xué)生獲得明顯進步，但科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)則不是一朝一夕的事情.在本課例中，多次利用觀察、比較、實驗等科學(xué)研究方法突破教學(xué)重點、難點.

例如，“凸透鏡焦點概念的教學(xué)”是在學(xué)生實驗發(fā)現(xiàn)三束平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡會聚于一點的基礎(chǔ)上，引入第四束平行于主光軸的光.通過平移第四束光發(fā)現(xiàn)任何一束平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡后都交于這個點，從而水到渠成地建立了焦點的概念；再如，“凸透鏡對光的作用”是學(xué)生在觀察平行光束、會聚光束和發(fā)散光束經(jīng)凸透鏡后的實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，通過比較、分析、歸納等邏輯思維過程，概括出凸透鏡對光有會聚作用.在研究中潛移默化地滲透了科學(xué)方法教育，提升了學(xué)生的邏輯思維能力和科學(xué)素養(yǎng).