淺談教學(xué)《探究凸透鏡成像規(guī)律》的意外收獲

張雅卓

摘 要：針對《探究凸透鏡成像規(guī)律》中學(xué)生觀察到的“凸透鏡可以同時(shí)成三個(gè)像”的現(xiàn)象，掌握科學(xué)探究的方法，同時(shí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)技能和科學(xué)探究精神，開展科學(xué)探究，讓學(xué)生親歷科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，形成尊重事實(shí)、探究真理的科學(xué)態(tài)度，既可引導(dǎo)學(xué)生親歷科學(xué)探究過程，同時(shí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)技能和科學(xué)探究精神。

關(guān)鍵詞：中學(xué)科學(xué)課程；《探究凸透鏡成像規(guī)律》；三個(gè)像的原因

一、案例介紹

1.案例主題。在《探究凸透鏡成像規(guī)律》時(shí)，同學(xué)們提出實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的“凸透鏡可以同時(shí)成三個(gè)像”這一新問題 。

2.案例背景。在《探究凸透鏡成像規(guī)律》是義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)教科書《物理》中的一個(gè)重要的科學(xué)探究內(nèi)容，在人教版教科書《物理》八年級上冊有這一內(nèi)容，在其它版本的教材中也可看到這一內(nèi)容。這個(gè)探究既要在知識與技能的目標(biāo)上達(dá)到知道凸透鏡的成像規(guī)律，還要在過程與方法的目標(biāo)上達(dá)到既能在探究活動(dòng)中初步獲得提出問題的能力。又能通過探究活動(dòng)，體驗(yàn)科學(xué)探究的全過程和方法。在情感、態(tài)度與價(jià)值觀的目標(biāo)上達(dá)到既具有對科學(xué)的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理，勇于探究日常用品中的物理學(xué)原理；又能樂意參加觀察、實(shí)驗(yàn)等科學(xué)實(shí)踐。在教學(xué)這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，教師們都會注重這一個(gè)完整的探究教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生把握科學(xué)探究的幾個(gè)要素得出結(jié)論。但是在教學(xué)中，學(xué)生卻出現(xiàn)了新動(dòng)向：對教材上的結(jié)論不很認(rèn)同，并提出實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新問題：凸透鏡可以同時(shí)成三個(gè)像產(chǎn)生問題的情景：在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)課上，同學(xué)們都做得很認(rèn)真，分別得出了當(dāng)蠟燭放在兩倍焦距以外、焦距和兩倍焦距之間以及焦點(diǎn)以內(nèi)三種情況下的成像特點(diǎn)。在全班同學(xué)交流時(shí)，有兩個(gè)小組的同學(xué)提出了，這一課程的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生分別得出了當(dāng)蠟燭放在焦距 、兩倍焦距以外和焦點(diǎn)以內(nèi)以及兩倍焦距之間這三種情況下的成像特點(diǎn)全班學(xué)生在相互交流的過程中，有兩個(gè)小組提出了以下問題 ：當(dāng)蠟燭放在焦點(diǎn)以外的位置時(shí)，在光屏上可以同時(shí)觀察到三個(gè)像。該問題提出之后 ，其他小組開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。最終論證了這一問題，但是另外一個(gè)小組又接著提出了問題：當(dāng)蠟燭放在焦點(diǎn)以外的位置時(shí)，在光屏上同樣可以同時(shí)觀察到三個(gè)像，因此，全班學(xué)生都認(rèn)為凸透鏡可以成三個(gè)像要想弄清楚其中的原因.則必須進(jìn)行讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，于是教師要求學(xué)生利于課余時(shí)間對另外兩個(gè)像的成像原理進(jìn)行認(rèn)真討論，并提出自己的猜想，在下一堂課的教學(xué)中再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

3.實(shí)驗(yàn)器材每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)器材均為光具座1個(gè)，蠟4根，凸透鏡、平面鏡、凹面鏡和凸面鏡各1個(gè)。

產(chǎn)生問題的情景：在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)課上，同學(xué)們都做得很認(rèn)真，分別得出了當(dāng)蠟燭放在兩倍焦距以外、焦距和兩倍焦距之間以及焦點(diǎn)以內(nèi)三種情況下的成像特點(diǎn)。在全班同學(xué)交流時(shí)，有兩組的同學(xué)提出了問題：當(dāng)蠟燭放在焦點(diǎn)以外時(shí)，可以同時(shí)觀察到三個(gè)像，即在光屏上有一個(gè)倒立的像，在蠟燭的這一側(cè)觀察，還可以看到一個(gè)倒立的像和一個(gè)正立的像。真是這樣的嗎？于是其他小組也開始做實(shí)驗(yàn)觀察，結(jié)論真的是這樣的。不過另外幾個(gè)小組馬上又提出問題：當(dāng)把蠟燭放在焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，也可以看到三個(gè)像，在蠟燭的另一側(cè)可以通過凸透鏡看到一個(gè)正立、放大的虛像，這肯定是凸透鏡成的像，另外兩個(gè)和前面一樣。于是，同學(xué)們都覺得凸透鏡可以成三個(gè)像。 恰好這時(shí)下課了，要想弄清是什么原因，就必須進(jìn)行科學(xué)探究，于是老師布置學(xué)生課后討論并猜想另外兩個(gè)像的成像原理，下一節(jié)課進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

二、科學(xué)探究過程

1.學(xué)生猜想學(xué)生甲的猜想：這三個(gè)像可能與凸透鏡的結(jié)構(gòu)有關(guān)，與之前所學(xué)的凹面鏡成像和凸面鏡成像相似，但是卻能夠找到凹面鏡和凸面鏡的位置，學(xué)生乙的猜想：可能是由于光的反射形成了正立的像，依據(jù)是平面鏡的規(guī)律，但是卻未能夠指出平面鏡的位置學(xué)生，所提出的這些猜想并沒有超出我的意料以外，這主要是由于學(xué)生還無法將一個(gè)凸透鏡分解成為一個(gè)凹面鏡和一個(gè)凸面鏡，而且還不能夠清晰的認(rèn)識到凹面鏡成像和凸面鏡成像的倒正規(guī)律針對這樣的情況筆，者首先向?qū)W生介紹了所有的實(shí)驗(yàn)器材之后，學(xué)生仔細(xì)觀察凸面鏡的外表面和內(nèi)表面告知學(xué)生，可以將其看作是一個(gè)凸面鏡和一個(gè)凹面鏡。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：先讓學(xué)生對如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)開展積極討論，然后全班進(jìn)行交流。小組甲：先將1支蠟燭分別放在凸透鏡 、凸面鏡、凹面鏡以及平面鏡的前面，仔細(xì)觀察它們的成像情況，是倒立的還是正立的是縮小的還是放大的，然后再將它與凸透鏡所成的兩個(gè)像進(jìn)行對比分析，努力找到凸透鏡成像的原理。小組乙：應(yīng)該同時(shí)將4支蠟燭點(diǎn)燃。并分別放在凸透鏡 、凸面 鏡、凹面鏡以及平面鏡的前面，仔細(xì)觀察它們的成像情況是倒立的還是立的，是縮小的還是放大的，然后再將它與凸透鏡所成的兩個(gè)像進(jìn)行對比分析。經(jīng)大家討論之后 ，一致認(rèn)為乙組的方案更加可取 。

3.學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究 每組學(xué)生均嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案開展實(shí)驗(yàn)探究，并且將所觀察到的成像特點(diǎn)詳細(xì)地記錄下來，學(xué)生在整個(gè)科學(xué)探究過程中，教師進(jìn)行巡回指導(dǎo)。

4.分析論證：學(xué)生通過對所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真分析得出了以下結(jié)論：在蠟燭的這一側(cè)通過凸透鏡所觀察到的正立的像是由于凸透鏡在蠟燭的這一側(cè)向外突出的面在光的反射作用下形成的與凸面鏡成的像一樣 ：而通過凸透鏡所觀察到的倒立的像，是由于凸面鏡凸透鏡在蠟燭的這一側(cè)內(nèi)表面在光的反射作用下形成的，與凹凸鏡成的像一樣 ：而關(guān)屏上所呈現(xiàn)的倒立的像則是凸透鏡的成像結(jié)果。

5.交流評估學(xué)生向大家分享自己得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最終達(dá)成了共識，取得了滿意的學(xué)習(xí)效果。因此，教師在實(shí)際教學(xué)過程中。應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，使他們逐漸形成發(fā)現(xiàn)問題的能力，不管是在探究實(shí)驗(yàn)或演示事實(shí)當(dāng)中還是在日常的生活當(dāng)中教師都應(yīng)該有意識的培養(yǎng)學(xué)生各個(gè)方面的能力，使學(xué)生得到更加全面的發(fā)展。與此同時(shí)，當(dāng)學(xué)生在科學(xué)探究過程中提出某個(gè)疑問或觀察到某種現(xiàn)象時(shí)，教師必須在第一時(shí)間給予學(xué)生鼓勵(lì)，并及時(shí)作出科學(xué)合理的回答和解釋如果學(xué)生不能夠完全信服所給出的解釋，教師則應(yīng)該鼓勵(lì)并積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷整個(gè)科學(xué)探究的過程，找到令自己滿意的答案。

三、結(jié)語綜上所述

對科學(xué)探究進(jìn)行延伸，不僅可以引導(dǎo)同學(xué)們親身經(jīng)歷科學(xué)探究的整個(gè)過程，掌握科學(xué)探究的方法，同時(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)技能和科學(xué)探究精神，在教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中收獲到了良好的教學(xué)效果。