品物理教學(xué)中“起承轉(zhuǎn)合”的藝術(shù)韻味①
——以“光的折射 透鏡”復(fù)習(xí)課為例

陸 露

(江蘇省常州外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，江蘇 常州 213000)

物理教學(xué)既是科學(xué)，又是藝術(shù)，教學(xué)活動(dòng)可以藝術(shù)化地表現(xiàn)出物理內(nèi)容和方法。復(fù)習(xí)是物理教學(xué)的重要組成部分，由于復(fù)習(xí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生來(lái)說已少有新鮮感，為提高復(fù)習(xí)成效，筆者以“光的折射透鏡”復(fù)習(xí)課為例，嘗試在教學(xué)設(shè)計(jì)中融入散文詩(shī)般“起承轉(zhuǎn)合”的韻味，以達(dá)到曲徑通幽、峰回路轉(zhuǎn)之目的。

1 教學(xué)分析

1.1 教材分析

“光的折射 透鏡”是蘇科版教材八年級(jí)上冊(cè)第四章內(nèi)容，本章涵蓋了光的折射、透鏡、凸透鏡成像規(guī)律、照相機(jī)和視力矯正等內(nèi)容。概念和規(guī)律多，內(nèi)容較為抽象，知識(shí)點(diǎn)間聯(lián)系緊密，是初中物理的重難點(diǎn)。

1.2 學(xué)情分析

學(xué)生掌握了教材中光的折射的概念，但對(duì)于光的折射概念的豐富內(nèi)涵以及折射定律的本質(zhì)意義有待夯實(shí)。學(xué)生能夠熟背凸透鏡成像規(guī)律，但對(duì)于規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用能力不足。為了幫助學(xué)生逐步拓展、有序整合凸透鏡成像規(guī)律的知識(shí)體系和進(jìn)行過程分析，本節(jié)課以“魚眼”為話題，著力提升學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解、應(yīng)用水平和動(dòng)態(tài)分析能力。

2 教學(xué)過程

2.1 起——漸入佳境

教師開門見山展示6幅生活中常見的光現(xiàn)象圖片，如樹蔭下的光斑、激光從空氣射入水中、水面倒影、手影、平面鏡中的像、筷子插入水中。

問題1：以上圖片中哪些是光的折射現(xiàn)象？

生：激光從空氣射入水中、筷子插入水中。

師：什么是光的折射現(xiàn)象？

生：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象。

問題2：如圖1所示，同為光的折射現(xiàn)象，為何激光進(jìn)入水中和水中筷子的偏折方向不同？

圖1

生：激光從空氣射入水中，折射光線偏向法線；人眼看水里的筷子，光是從水中射入空氣，折射光線偏離法線。

問題3：在這兩幅光路圖中都是在哪種介質(zhì)中入射角或折射角較大？

生：在空氣中。

教師演示激光射入放置時(shí)間較長(zhǎng)的糖水中的折射現(xiàn)象，并播放海市蜃樓的新聞視頻。

問題4：這兩個(gè)也是光的折射現(xiàn)象，與剛才的有什么不同？

生：這兩個(gè)是發(fā)生在同一種介質(zhì)中的光的折射現(xiàn)象。

問題5：在同種介質(zhì)中為何也會(huì)發(fā)生光的折射現(xiàn)象？

生：介質(zhì)不均勻。

教師以追問的方式，引導(dǎo)學(xué)生深度思考，異中求同、同中求異，全方位地夯實(shí)光的折射概念的豐富內(nèi)涵，并且將光的折射現(xiàn)象和規(guī)律，通過對(duì)比總結(jié)突破難點(diǎn)。演示實(shí)驗(yàn)和新聞視頻增加了教學(xué)內(nèi)容的可信度和真實(shí)感，有效激發(fā)了學(xué)生復(fù)習(xí)興趣，引領(lǐng)學(xué)生漸入佳境。

2.2 承——承前啟后

人們利用光的折射原理，制成了透鏡，發(fā)明了相機(jī)。

問題1：相機(jī)的成像原理是什么？

生：u>2f，f

教師板書填寫表1中相應(yīng)空格。

師：相機(jī)的發(fā)明使人們能夠保存一些難忘的瞬間，今天我們一起拍攝一張同學(xué)們上課的照片，留作紀(jì)念。

教師手臂伸直自拍，利用“希沃軟件”投影在屏幕上。

生：有的同學(xué)沒有進(jìn)入鏡頭。

問題2：用什么辦法可解決問題？

生：用自拍桿。

教師借助自拍桿自拍，再投影給全班同學(xué)觀看。

生：全都進(jìn)入鏡頭了。

問題3：為什么使用自拍桿后取景范圍會(huì)變大？使用自拍桿后，拍得的照片與之前有什么變化？

生：物距變大，像變小。

總結(jié)：在底片大小一定的情況下，物像越小，取景范圍就越大。

問題4：老師還想把整間教室包括講臺(tái)兩側(cè)都拍下來(lái)，有什么辦法？

生：進(jìn)一步增大物距、航拍。

師：有道理，但如果空間有限呢。

學(xué)生陷入沉思，教師出示了用特殊的手機(jī)拍攝的集體照，取景范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了180°，學(xué)生十分詫異。

問題5：這個(gè)手機(jī)有什么不同呢？

教師展示了如圖2所示的手機(jī)的側(cè)面。

圖2

師：這個(gè)手機(jī)的鏡頭凸起程度比較大，外號(hào)為魚眼鏡頭。大家知道凸透鏡凸起程度越大，焦距越短。在物距相等的情況下，焦距越短，所成的像越小，這樣就可以進(jìn)一步擴(kuò)大取景范圍了。

問題6：普通相機(jī)沒有這樣的鏡頭怎么辦？

生：加裝一個(gè)凸透鏡，兩個(gè)凸透鏡會(huì)聚能力疊加，可以達(dá)到同樣效果。

教師展示外置攜帶式魚眼鏡頭，并做簡(jiǎn)單介紹。

教師總結(jié)：相機(jī)擴(kuò)大取景范圍有三種辦法：改變物距、調(diào)整焦距、加裝透鏡。

人眼也是一個(gè)非常精密的相機(jī)，針對(duì)視力矯正問題也可以通過改變物距、調(diào)整焦距、加裝透鏡來(lái)解決，與照相機(jī)的應(yīng)用有異曲同工之處。

教師以拍攝集體照為線索，把凸透鏡成像調(diào)節(jié)的文章做足做透，幫助學(xué)生活學(xué)活用凸透鏡成像規(guī)律。把常見的自拍桿和新穎的航拍技術(shù)應(yīng)用到課堂中，拉近了物理與生活的距離，使學(xué)生感受到物理在社會(huì)生產(chǎn)和日常生活中的廣泛應(yīng)用。魚眼鏡頭的實(shí)時(shí)演示富有現(xiàn)代感，讓神秘的高科技不再神秘，極大地激發(fā)了學(xué)生的復(fù)習(xí)興趣和鉆研熱情。最后教師巧妙地將相機(jī)和人眼的調(diào)節(jié)進(jìn)行聯(lián)系對(duì)比，起到了承前啟后的作用。

2.3 轉(zhuǎn)——峰回路轉(zhuǎn)

教師話鋒一轉(zhuǎn)，對(duì)于人眼近視有多種解決辦法，那“天生”高度近視的魚眼如何看清遠(yuǎn)處物體呢？學(xué)生對(duì)此充滿了好奇。

圖3

教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，模擬魚眼在水中看遠(yuǎn)處物體的情景。用兩根平行的激光模擬遠(yuǎn)處物體射出的光線，用凸透鏡模擬魚眼并放入水槽中，用煙霧來(lái)顯示光路(如圖3)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加水后，會(huì)聚點(diǎn)向下移動(dòng)。

問題1：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析魚眼是近視眼的原因，魚眼是通過哪種方式看清遠(yuǎn)處的？

學(xué)生熱烈討論，教師點(diǎn)撥：如圖4所示，魚類長(zhǎng)期生活在水中，為適應(yīng)生存，視網(wǎng)膜進(jìn)化在圖4中虛線位置處。

圖4

生：魚在陸地上看遠(yuǎn)處物體，成像在視網(wǎng)膜前；在水中看陸地上的遠(yuǎn)處物體時(shí)，水形成了一個(gè)凹透鏡，相當(dāng)于自帶近視眼鏡，從而看清陸地上遠(yuǎn)處物體。

這段教學(xué)出其不意，充滿了想象力，出乎學(xué)生的意外。水透鏡模型巧妙地說明了光在不同介質(zhì)中的折射情景，使學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的頓悟感。對(duì)教材中視力矯正的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新，給復(fù)習(xí)課增添了新意，有效地提高學(xué)生的思維能力。

2.4 合——合而為一

隨著照相機(jī)應(yīng)用的挖掘和“魚眼”的深入探究，教師安排了兩個(gè)學(xué)生活動(dòng)。

活動(dòng)1：為你提供一個(gè)凸透鏡，有哪些方法可以放大集體照中的像？

生：(1) 利用放大鏡原理，當(dāng)u2f，成倒立、放大、實(shí)像。

教師板書填寫表1中相應(yīng)空格。

活動(dòng)2：為你提供兩個(gè)凸透鏡，有哪些方法可以挑出適合做魚眼鏡頭的凸透鏡？實(shí)驗(yàn)器材有：平行光源、刻度尺、F光源、光屏。

生：焦距小的適合做魚眼鏡頭，該問題轉(zhuǎn)化為比較焦距大小的方法：(1) 利用平行光法測(cè)焦距；(2) 借助u=2f時(shí)成等大的像，測(cè)算出焦距；(3) 借助教室里的日光燈成像，測(cè)出像距，當(dāng)物距較大時(shí)，像距近似為焦距；(4) 控制物距相等，更換凸透鏡，像距小的焦距小。

教師板書填寫表1中相應(yīng)空格。

表1

在小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，教師巡視并用“希沃”軟件直播并投屏，讓學(xué)生合作學(xué)習(xí)、展開評(píng)價(jià)活動(dòng)。

在教學(xué)中凸顯了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，通過小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的交流合作、評(píng)價(jià)借鑒的能力。直播投屏的應(yīng)用可以便捷地相互展示、借鑒和評(píng)價(jià)，使小組間建立聯(lián)絡(luò)，達(dá)到了班級(jí)層面的交流共享。通過一題多解，激發(fā)了學(xué)生發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維。最后以逐步完善的表格，將孤立的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，達(dá)到了系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的復(fù)習(xí)目標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)是科學(xué)與藝術(shù)的統(tǒng)一，機(jī)械地進(jìn)行復(fù)習(xí)教學(xué)，容易使學(xué)生失去興趣，同樣片面地把教學(xué)當(dāng)成表演，又會(huì)失去教學(xué)的目的性和教育性。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，我們可以把科學(xué)與藝術(shù)相結(jié)合，把先進(jìn)的教育技術(shù)和科學(xué)創(chuàng)造帶入課堂，藝術(shù)化地展現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)。