“透鏡”合作學(xué)習(xí)的研究

周小廣

摘?要：本案例從現(xiàn)象出發(fā)，經(jīng)過對教學(xué)進(jìn)行反思，并通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)新知，理解透鏡對光路的作用。

關(guān)鍵詞：透鏡;光路圖;合作學(xué)習(xí)

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ????文章編號：1992-7711（2019）03-078-2

一、案例背景

蘇科版物理教材八年級上（2012年6月第三版，2017年5月第15次印刷），第四章第二節(jié)《透鏡》。這一節(jié)既是“光的折射規(guī)律”的具體應(yīng)用，又是學(xué)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律的基礎(chǔ)，在本章中起承上啟下的作用。由于學(xué)生在生活中對放大鏡（凸透鏡）有所了解，對凹透鏡卻知之甚少;只是戴近視眼鏡的部分同學(xué)有膚淺的認(rèn)識。這一節(jié)按照教材的教學(xué)設(shè)計理念是力求貼近生活，通過兩個活動讓學(xué)生認(rèn)識兩種透鏡及其對光的作用（即由觀察、了解→區(qū)別、比較→實(shí)際操作→問題解決→交流合作→學(xué)習(xí)新知），并了解透鏡的焦點(diǎn)和焦距等相關(guān)概念。但在實(shí)際教學(xué)中我發(fā)現(xiàn)學(xué)生按照教材所提供的器材即普通的圓形透鏡在某些實(shí)驗(yàn)效果上學(xué)生很難理解透鏡對光的作用;尤其在學(xué)生用凹透鏡正對太陽光時出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。中間是一個陰影部分，四周有一個較亮的光圈既感到奇怪又很難理解。加之透鏡中的光路傳播本是一個空間立體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。小組合作學(xué)習(xí)也只是看凸透鏡的會聚現(xiàn)象較熱鬧。教學(xué)中學(xué)生如果按照教材的要求是先猜一猜，再試一試畫出光路圖，學(xué)生很難一步到位。筆者在教學(xué)中讓學(xué)生使用柱透鏡和激光燈來親手探究透鏡對光的折射，并進(jìn)一步得出焦點(diǎn)、焦距及光心等的特點(diǎn)。

二、案例呈現(xiàn)

師：請同學(xué)們將柱透鏡按在白紙上，并在白紙上描畫出透鏡的形狀。然后拿去透鏡，在透鏡的一側(cè)畫出幾條平行光線。

生：動手畫圖，并直觀感受中間厚邊緣薄的是凸透鏡;中間薄邊緣厚的是凹透鏡。

師：請同學(xué)們將凸透鏡放在原來的位置，并用激光筆沿著光線1將光射向凸透鏡，觀察透鏡另一側(cè)的光路傳播并描畫出此光路。

生：小組合作，回憶以前的活動，交流探討如何使光路更清晰;并描畫出光路。

生：繼續(xù)合作，換用其他組員探究另外4條光線，并作出光路圖。

師：請同學(xué)們按照剛才的方法探究凹透鏡對光的作用，并畫出光路圖。

生：小組合作完成光路圖。

師：請同學(xué)們回憶、合作交流第一節(jié)處理玻璃磚內(nèi)部光路的方法，補(bǔ)畫出透鏡內(nèi)部的光路圖。對照實(shí)驗(yàn)結(jié)論理解凸透鏡為什么又叫會聚透鏡，凹透鏡又叫發(fā)散透鏡。

生：小組討論交流。

生1：因?yàn)橥雇哥R對光線的會聚，光經(jīng)過凸透鏡折射后都射向中間，所以中間較亮，周圍是較暗的陰影。

生2：凹透鏡對光有發(fā)散作用，所以射向凹透鏡的光向周圍發(fā)散而導(dǎo)致周圍較亮，中間出現(xiàn)了陰影是因?yàn)楣獍l(fā)散了。

師：展示一組學(xué)生的凸透鏡光路圖，講解凸透鏡的實(shí)焦點(diǎn)與焦距的概念。

生：小組交流并測量焦距。

師：請同學(xué)們將凹透鏡的出射光線反向延長，有什么發(fā)現(xiàn)。

生：動手作圖，小組交流。

師：展示某組的光路圖，師生討論凹透鏡的虛焦點(diǎn)與焦距的概念，并與凸透鏡進(jìn)行比較。

師：展示一組學(xué)生圖片，理解光心、主光軸的概念。并動手探究通過光心的光線有何特點(diǎn)。

生：描畫透鏡，小組合作探究通過光心的光線。

生：討論交流通過光心的光線并展示自己的發(fā)現(xiàn)。

生3：通過光心的光線幾乎傳播方向幾乎不變。

生4：通過凹凸鏡的光線有些發(fā)散。

生5：沿主光軸的傳播方向幾乎不變，斜射入透鏡還是有些平移。

師：表揚(yáng)同學(xué)們的表現(xiàn)。我們初中使用的透鏡一般理解為薄透鏡，認(rèn)為穿過光心的光線傳播方向不變。

師：為什么凸透鏡對光有會聚作用，而凹透鏡對光有發(fā)散作用？引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“透鏡會聚和發(fā)散的奧秘”。動手探究一束光斜射入三棱鏡中，并觀察出射光線的方向。

生：小組合作，動手實(shí)驗(yàn)并描畫出光路。

師：展示幾組光路，進(jìn)行總結(jié)并驗(yàn)證教材中“出射光向底面偏折”的說法。

生：交流討論，對一張圖片產(chǎn)生疑問，看上去好像與其它幾張圖片不同。

師：這是光在玻璃三棱鏡內(nèi)部發(fā)生了全反射（感興趣的學(xué)生課后可以用玻璃磚等實(shí)驗(yàn)器材，不斷增大入射角繼續(xù)研究）。并對提出疑問的學(xué)生予以表揚(yáng)。把課堂作圖較好同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，要求課后貼在教室物理園地內(nèi)進(jìn)行展示、表揚(yáng)。

生：交流合作學(xué)習(xí)透鏡的奧秘。

師：播放動畫來幫助學(xué)生理解。

……

三、教學(xué)反思

本節(jié)課其實(shí)是一堂以概念為主的知識。普朗克曾經(jīng)說過：科學(xué)的歷史也是一部概念的歷史，當(dāng)我們進(jìn)入一個新的領(lǐng)域時，常常需要新的概念。過去我在教這一課時就是讓學(xué)生把透鏡拿到教室外面去照一照，看看現(xiàn)象;有時碰到陰雨天沒有太陽就播放視頻。然后再讓學(xué)生摸摸透鏡，就這樣過去了。至于透鏡的作圖及焦點(diǎn)、焦距、光心的知識，都是在前面示范或者播放動畫，再問學(xué)生懂不懂，學(xué)生當(dāng)然很“配合”的說懂了。然后我再出一些變換的作圖題進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)生在練了幾遍后絕大多數(shù)也是“懂了”，再小組內(nèi)交流，彼此盲人摸象地互動了一回，一遇到考試錯誤率還是很高。究其原因還是學(xué)生沒有經(jīng)歷親身的探究過程，有些學(xué)生甚至對某些知識就表示懷疑;沒有一個完整的概念建立體系。透鏡中的光路本身又有空間立體的思想，許多的概念在我們老師看來是很簡單的，但是對一個剛剛接觸的學(xué)生來說確是陌生的。

對于透鏡的奧秘教學(xué)，我們很多老師也認(rèn)為多此一舉。其實(shí)這是對前面光的色散及光的折射的一個總結(jié)及應(yīng)用，又有一種極限分割的思想和可能出現(xiàn)的全反射在里面。在此我增加了一個活動，讓光射向三角形的玻璃磚，學(xué)生彼此交流收獲應(yīng)該比看視頻動畫效果好。有時對一個人學(xué)習(xí)成績影響最大的可能不是老師精彩的講解，不是家長的督促，而是和同齡人彼此在活動中交流，才能使知識日積月累，慢慢提升。

物理學(xué)是一門科學(xué)，學(xué)好物理就是一場奮戰(zhàn)，強(qiáng)大的對手是自然。密立根曾經(jīng)說過：科學(xué)靠兩條腿走路，一是理論，一是實(shí)驗(yàn)。有時一條腿走在前面，有時另一條腿走在前面，只有使用兩條腿，才能前進(jìn)。