在探究凸透鏡成像規(guī)律教學(xué)中談利用實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)突破教學(xué)難點(diǎn)

李新登

摘 要： 凸透鏡成像這節(jié)探究課概念多，實(shí)驗(yàn)器材多，學(xué)生注意力容易轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致其不能積極有效地參與教學(xué)過(guò)程，無(wú)法掌握凸透鏡的成像規(guī)律。本文闡述了如何利用物理實(shí)驗(yàn)自身的特點(diǎn)解決本節(jié)探究課的難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 物理教學(xué) 凸透鏡成像規(guī)律教學(xué) 實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)

一、教學(xué)案例

多媒體展示幾張優(yōu)美的自然風(fēng)景圖片，幾張關(guān)于環(huán)境污染、水土流失及沙漠化的圖片，以及本班學(xué)生校運(yùn)動(dòng)會(huì)照片。師：“這些圖片時(shí)如何得到的？”生：“照相機(jī)或者攝影機(jī)?！苯處熣故咀灾频暮诤凶酉鄼C(jī)，關(guān)燈演示“拍攝”窗外景物。師：“發(fā)現(xiàn)了什么？”生1：“這個(gè)黑盒子照相機(jī)把窗外的景物拍攝到了在半透明紙上了?！睅煟骸熬拔锏搅思埳狭藛?？”生2：“景物在窗外，紙上的是它的像。”師：“那么像是怎么形成的？今天我們就來(lái)研究這個(gè)照相機(jī)?！苯處熃又痖_(kāi)這個(gè)黑盒子，讓學(xué)生觀察，師：“這個(gè)照相機(jī)有什么元件？”學(xué)生觀察后疑惑地回答：“就一個(gè)鏡頭！”師：“窗外的景物發(fā)出光線經(jīng)過(guò)該元件后成像在半透明紙這個(gè)光屏上，現(xiàn)在每張桌子上都有一組這樣的鏡頭，那么它有什么樣的結(jié)構(gòu)特征？”通過(guò)動(dòng)手觀察，生3：“它中間部分比較厚，兩邊比較薄，而且光線可以透射過(guò)去”。接著教師展示幾個(gè)不同焦距的凸透鏡，通過(guò)比較并給出凸透鏡的概念。師：“動(dòng)手試試看，誰(shuí)能夠把窗外景物成像在光屏上。”學(xué)生積極實(shí)驗(yàn)，一會(huì)大多數(shù)學(xué)生成功了，不過(guò)有的像模糊，有的清晰。師：“同學(xué)們做得很好，剛才一會(huì)的時(shí)間就制作成了一個(gè)簡(jiǎn)易的照相機(jī)，可是有的‘像’模糊了？可以讓它清晰嗎？”通過(guò)實(shí)驗(yàn)嘗試，生4：“可以，改變紙張到透鏡的距離或者改變透鏡的位置。”有的學(xué)生就會(huì)補(bǔ)充回答：“當(dāng)窗外的景物和透鏡位置確定時(shí)，像的位置也就確定了?！睅煟骸昂芎茫馄辽锨逦牟攀俏覀円业南?。那透鏡位置和物體的位置確定時(shí)，實(shí)際上確定了什么？”生6：“景物與透鏡之間的距離?！睅煟骸昂芎?，我們把物體與透鏡之間的距離定義為物距？但是有個(gè)問(wèn)題透鏡是有厚度的，怎么算這個(gè)距離？”學(xué)生7：“物體到透鏡中心的距離叫做物距?！睅煟骸巴哥R的中心叫做光心，觀察像和成像的物體比較又發(fā)現(xiàn)了什么？”學(xué)生接著回答：“像是倒立的，縮小的?！睅煟骸昂芎?，不過(guò)像的倒立正立要相對(duì)于成像的物體，那這個(gè)像是實(shí)像嗎？”生8：“是，因?yàn)榭梢杂霉馄脸薪拥较?，說(shuō)明有光線到達(dá)像的位置?！睅煟骸盀槭裁赐雇哥R就可以成像了？先觀察這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)?！苯處熃o學(xué)生演示凸透鏡匯聚太陽(yáng)光把火柴點(diǎn)燃的實(shí)驗(yàn)。師：“很多同學(xué)都有做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)，火柴被誰(shuí)點(diǎn)著了？為什么點(diǎn)著？那說(shuō)明了透鏡對(duì)光線具有什么作用呢？”思考后，生9：“凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚的作用?！睅煟骸八娜艘唤M利用桌面的平行光源實(shí)驗(yàn)，觀察凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用是怎樣的？”實(shí)驗(yàn)后，生10：“發(fā)現(xiàn)了旁邊的光線向中間的會(huì)聚，傳播方向發(fā)生改變?！薄翱偨Y(jié)得很好，那還有其他發(fā)現(xiàn)嗎？”生11：“經(jīng)過(guò)透鏡中心的光線傳播方向不發(fā)生改變”。師：“為什么凸透鏡對(duì)光線具有這樣的會(huì)聚作用？”學(xué)生思考片刻后教師要求學(xué)生做平行光經(jīng)過(guò)棱鏡片的折射實(shí)驗(yàn)，結(jié)合凸透鏡結(jié)構(gòu)學(xué)生就自然明白了凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用實(shí)際上是一種折射。教師介紹主光軸、焦點(diǎn)、物距及像距，并進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示，說(shuō)明焦距反映了透鏡對(duì)光線的會(huì)聚能力。師：“通過(guò)凸透鏡觀察近處的物體，例如黑色水筆的筆頭，能發(fā)現(xiàn)什么？”生12：“筆尖的位置有個(gè)圓珠，當(dāng)我們寫(xiě)字時(shí)，圓珠是滾動(dòng)的。”師：“觀察得很認(rèn)真，為什么看得這么清楚？”生13：“因?yàn)槲矬w放大了?！鄙骸皼](méi)有，我們看到的是像，像是放大的，正立的?！睅煟骸拔矬w有被放大嗎？”師：“動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，是實(shí)像還是虛像？”學(xué)生用光屏試圖承接像后回答：“我用在另外一側(cè)用光屏無(wú)法承接到，所以是虛像?！睅煟骸爸v得非常好，從中我們發(fā)現(xiàn)物體成像的特點(diǎn)與什么因素有關(guān)呢？”生14：“成像物體你凸透鏡的距離也就是物距u?！睅煟骸澳浅上裉攸c(diǎn)與物距到底有怎樣的關(guān)系呢？接下來(lái)我們四人一組利用桌面上器材：蠟燭、光具座、關(guān)屏一起來(lái)探究?！苯處熢诙嗝襟w上出示實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有了先前的教學(xué)鋪墊，學(xué)生對(duì)于后面的探究?jī)?nèi)容就水到渠成了。

二、案例分析

1.本節(jié)課力求通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)并提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)“興趣”。

“興趣是指一個(gè)人積極探究某種事物及愛(ài)好某種活動(dòng)的心理傾向”。學(xué)生只有對(duì)物理感興趣，才想學(xué)、愛(ài)學(xué)，才能學(xué)好，從而用好物理。因此，成功激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。

興趣的前提是“需要”，初中生處在身體和思想都在發(fā)展的階段，這一階段學(xué)生對(duì)周?chē)氖潞臀锍錆M好奇，求知欲強(qiáng)，好動(dòng)手，但是這節(jié)實(shí)驗(yàn)課由于概念多，因此學(xué)生在沒(méi)有掌握的情況下往往只是機(jī)械式地實(shí)驗(yàn)甚至對(duì)實(shí)驗(yàn)不感興趣，實(shí)驗(yàn)效果不理想，主要原因之一是學(xué)生沒(méi)有這種需要，因此本節(jié)課教學(xué)過(guò)程中注重創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生體會(huì)到物理就在身邊而且與自己聯(lián)系緊密，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)心理需要。例如在引入新課時(shí)，用多媒體播放優(yōu)美的自然風(fēng)景圖片，緊接著播放幾張環(huán)境破壞的圖片，讓學(xué)生在強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊中開(kāi)闊視野，產(chǎn)生環(huán)境保護(hù)人人有責(zé)的意識(shí)，把當(dāng)前的物理學(xué)習(xí)和自己使命感相結(jié)合，然后教師展示關(guān)于學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)的生活照片，體會(huì)照相機(jī)對(duì)生活的影響，使學(xué)生產(chǎn)生研究照相機(jī)的需要，接著教師利用自制的黑盒子照相機(jī)把窗外的景物成像在半透明紙上時(shí)，學(xué)生更加迫切地想知道怎么回事，當(dāng)教師打開(kāi)黑盒子相機(jī)，發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)透鏡，此時(shí)學(xué)生累積了濃厚的動(dòng)手探究這個(gè)凸透鏡的心理需要，然后教師提供給學(xué)生器材，早就躍躍欲試的學(xué)生就會(huì)積極投入到自制簡(jiǎn)易照相機(jī)的實(shí)驗(yàn)中，去驗(yàn)證、去嘗試，在體會(huì)成功的喜悅中，興趣盎然；例如，研究像放大縮小特點(diǎn)時(shí)，讓學(xué)生通過(guò)凸透鏡觀察水筆的筆尖，由于是身邊熟悉得不能再熟悉的東西，忽然發(fā)現(xiàn)平時(shí)所忽視的東西，此時(shí)學(xué)生的興趣也是高漲的；例如教師讓學(xué)生分組做光經(jīng)過(guò)棱鏡片的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)加想象不難成功地推理出凸透鏡對(duì)光線會(huì)聚的原因，不但加深了對(duì)知識(shí)的理解，更體會(huì)到了科學(xué)探究的樂(lè)趣，無(wú)形中都在滋養(yǎng)著學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣。

2.通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了豐富的感性材料，促進(jìn)思維。

心理學(xué)研究表明：“人的思維活動(dòng)是在感性材料的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，感性材料是思維活動(dòng)的源泉和依據(jù)?！边@節(jié)課概念比較多，有焦點(diǎn)、焦距、物距、像距、像的特點(diǎn)等，學(xué)生缺乏相應(yīng)認(rèn)識(shí)，學(xué)生如果對(duì)于這些基本的概念沒(méi)有深刻的認(rèn)識(shí)，則無(wú)形中會(huì)增加后面實(shí)驗(yàn)的難度，容易打擊他們實(shí)驗(yàn)探究的信心，不利于后面的教學(xué)。因此，本節(jié)課在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中盡可能通過(guò)實(shí)驗(yàn)多提供感性材料，例如教師演示黑盒子照相機(jī)成像實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就清楚地區(qū)分成像的物體及像；分組實(shí)驗(yàn)把窗外的景物成像在光屏上，用凸透鏡放在近處觀察圓珠筆圓珠，學(xué)生就對(duì)像的放大縮小、虛實(shí)、倒立正立的特點(diǎn)有了感性認(rèn)識(shí)；在研究凸透鏡結(jié)構(gòu)及會(huì)聚作用時(shí)，讓學(xué)生自己去摸、去感覺(jué)凸透鏡，從而形象感知凸透鏡中間厚兩邊薄的結(jié)構(gòu)特征；為了引進(jìn)凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用，教師通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察、思考，從而得出凸透鏡的會(huì)聚作用。為了進(jìn)一步了解凸透鏡的這種作用，接下來(lái)，在教師引導(dǎo)下，學(xué)生自己動(dòng)手把平行光源和凸透鏡固定在光具座上探究凸透鏡的會(huì)聚作用，通過(guò)自己操作，學(xué)生獲得了光線經(jīng)過(guò)凸透鏡（除了光心）會(huì)往凸透鏡中間方向偏折，而經(jīng)過(guò)光心的光纖不會(huì)偏折的感性認(rèn)識(shí)，但為什么呢？為了進(jìn)一步滿足學(xué)生意義建構(gòu)的需要，教師增設(shè)一個(gè)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)——棱鏡片折射實(shí)驗(yàn)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)并通過(guò)比較、分析、推理，學(xué)生不難得出透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用的實(shí)質(zhì)就是折射。顯然這個(gè)實(shí)驗(yàn)，不但使學(xué)生找到了凸透鏡對(duì)光線會(huì)聚作用的原因，更為學(xué)生提供了獲得較為豐富的感性材料，使之加深了對(duì)凸透鏡的理性認(rèn)識(shí)。接著學(xué)生研究不同的凸透鏡的會(huì)聚作用，發(fā)現(xiàn)了會(huì)聚能力各不相同，從而引出了焦距，理解焦距的物理意義。對(duì)于凸透鏡成像規(guī)律，雖然教師在教學(xué)過(guò)程中都會(huì)強(qiáng)調(diào)記憶辦法，但是這部分內(nèi)容學(xué)生還是很容易混淆，因此這節(jié)課，有關(guān)于照相機(jī)的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，目的就是加深學(xué)生對(duì)照相機(jī)成像的感性認(rèn)識(shí)，知道物距大于一倍焦距成的是實(shí)像，物距大于兩倍焦距成的是縮小的像，促進(jìn)對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的記憶。顯然通過(guò)實(shí)驗(yàn)，不但累積了關(guān)于凸透鏡的感性材料，促進(jìn)了學(xué)生思維，使之完成對(duì)凸透鏡理性認(rèn)識(shí)，而且讓學(xué)生熟悉了光具座的使用，鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，為后面的探究實(shí)驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

總之，這節(jié)課經(jīng)過(guò)教師的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)極大激發(fā)了學(xué)生的物理興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，使學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程，獲取大量感性材料，加深對(duì)凸透鏡的理解，強(qiáng)化凸透鏡成像規(guī)律的記憶，培養(yǎng)了學(xué)生觀察能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題能力及良好的科學(xué)作風(fēng)等方面的作用，收到良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳琦，劉儒德.當(dāng)代教育心理學(xué)[M].北京師范大學(xué)出版社，2007，4.

[2]姜成果.物理教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)的作用[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2006（03）.