初中物理生活化教學(xué)實(shí)踐
——以“凸透鏡成像的規(guī)律”的教學(xué)為例

文| 趙利平

“凸透鏡成像的規(guī)律”是初中物理光學(xué)部分的重要內(nèi)容，這一規(guī)律不僅在現(xiàn)代科技發(fā)展中起著基礎(chǔ)性的支撐作用，還在生活中隨處可見(jiàn)。本文以“凸透鏡成像的規(guī)律”為例，探究在初中物理教學(xué)中如何通過(guò)生活化教學(xué)的方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

一、展現(xiàn)生活現(xiàn)象，強(qiáng)化物理觀念

初中物理涵蓋的許多概念和原理具有較強(qiáng)的抽象性，這些內(nèi)容學(xué)生理解起來(lái)非常困難，為后續(xù)知識(shí)的運(yùn)用帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。特別是相關(guān)知識(shí)內(nèi)容是基于數(shù)學(xué)模型和符號(hào)等方式進(jìn)行呈現(xiàn)時(shí)，對(duì)于思維尚未完全成熟、邏輯推理能力正在發(fā)展的初中生來(lái)說(shuō)，理解這些概念是較為困難的。“凸透鏡成像的規(guī)律”涵蓋了物距（u）、像距（v）與焦距（f）之間的關(guān)系，需要根據(jù)物距與焦距的關(guān)系，推導(dǎo)出物體經(jīng)凸透鏡所成的實(shí)像和虛像的性質(zhì)及變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)這一內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握物距（u）、像距（v）與焦距（f）之間的關(guān)系，并根據(jù)物距與焦距的關(guān)系推導(dǎo)出物體經(jīng)凸透鏡所成的實(shí)像和虛像的性質(zhì)及變化規(guī)律。

利用生活化教學(xué)將枯燥的物理原理與生活中的實(shí)際現(xiàn)象、案例相結(jié)合，可以使抽象的知識(shí)變得生動(dòng)有趣。

教師：同學(xué)們，凸透鏡成像原理跟手機(jī)攝像的原理是一樣的，通過(guò)調(diào)整手機(jī)攝像頭的距離，可以讓鏡頭里的景物在膠片上形成清晰且大小可變的圖像。

學(xué)生：老師，您剛才說(shuō)到手機(jī)攝像頭的工作原理，那我們平常拍照片時(shí)為什么有些照片會(huì)出現(xiàn)模糊的情況呢？

教師：這和我們剛才講的凸透鏡成像規(guī)律有關(guān)系。在拍照時(shí)，如果手持手機(jī)抖動(dòng)幅度過(guò)大或者物體自身運(yùn)動(dòng)速度過(guò)快，都可能導(dǎo)致相機(jī)與物體之間的距離產(chǎn)生變化，這樣會(huì)影響光線聚焦的效果，從而導(dǎo)致照片模糊。這也是為什么我們會(huì)使用三腳架、防抖功能等方式來(lái)固定相機(jī)，以保持物體與相機(jī)之間的位置不變，確保照片清晰。

學(xué)生：老師，如果我們想拍攝遠(yuǎn)處的景物，應(yīng)該如何調(diào)整手機(jī)鏡頭呢？

教師：非常好的問(wèn)題！如果要拍攝遠(yuǎn)處的景物，我們就需要將手機(jī)鏡頭調(diào)整為長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)，這樣就可以使凸透鏡的焦距增大，從而擴(kuò)大物體與鏡頭的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)處景物的清晰捕捉。

教師還可以給出具體的數(shù)值參數(shù)，讓學(xué)生根據(jù)凸透鏡成像公式計(jì)算理想情況下物距與像距的比值，以此驗(yàn)證理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的一致性。這樣既能讓學(xué)生直觀感受到物理知識(shí)在日常生活中的廣泛應(yīng)用，又能讓學(xué)生在動(dòng)手操作中加深對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的理解。

二、結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)

物理教學(xué)有時(shí)過(guò)于側(cè)重理論講解和習(xí)題演練，而忽視了學(xué)科本身的趣味性和探索性，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生枯燥的印象。生活化教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度觀察和思考日常生活中的物理現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解釋、預(yù)測(cè)和解決實(shí)際問(wèn)題，有助于發(fā)展學(xué)生的發(fā)散性思維、批判性思維和提高解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

教師：同學(xué)們，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中觀察到了不同鏡片的焦距以及成像性質(zhì)。接下來(lái)我們來(lái)說(shuō)說(shuō)凸透鏡在日常生活中的應(yīng)用。

學(xué)生A：老師，我想起了照相機(jī)，它是怎么利用凸透鏡來(lái)成像的呢？

教師：非常好的問(wèn)題！照相機(jī)是利用凸透鏡來(lái)聚集光線，從而形成清晰的圖像的。你可以想象一下，當(dāng)我們按下快門時(shí)，光線會(huì)通過(guò)鏡頭進(jìn)入照相機(jī)，然后通過(guò)凸透鏡的折射作用，最終在底片上形成一個(gè)倒立的實(shí)像。這個(gè)實(shí)像就是我們所拍攝的照片。

學(xué)生B：那么，投影儀是怎么工作的呢？

教師：投影儀也利用了凸透鏡的成像原理。我們將影像或文字投放在投影儀上時(shí)，光源會(huì)經(jīng)過(guò)凸透鏡，然后從特定的投影鏡頭射出。這些光線經(jīng)過(guò)透鏡的折射和聚焦，最終在幕布上形成一個(gè)放大的實(shí)像。

學(xué)生C：老師，放大鏡是怎么放大細(xì)節(jié)的呢？

教師：放大鏡是一種凸透鏡，它可以使物體的圖像看起來(lái)更大。當(dāng)你將放大鏡靠近眼睛并對(duì)著某個(gè)物體時(shí)，放大鏡會(huì)聚集光線，并使得光線在人的眼睛中形成一個(gè)放大的虛像。

教師可以進(jìn)一步展示不同類型的凸透鏡，并請(qǐng)學(xué)生觀察它們的形狀和特點(diǎn)，然后引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題：如何確定不同凸透鏡的焦距？我們可以通過(guò)什么方法實(shí)驗(yàn)和測(cè)量？學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法，將透明物體（如蠟燭火焰）放在不同位置，并觀察焦點(diǎn)的位置。

實(shí)驗(yàn)觀察階段結(jié)束后，教師要求學(xué)生匯總各自小組記錄的物距（u）、像距（v）以及對(duì)應(yīng)的成像性質(zhì)等數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分類，制作成圖表或者曲線圖，以便直觀地看出物距變化時(shí)像距的變化趨勢(shì)及實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)和焦點(diǎn)的位置。在自制實(shí)驗(yàn)中，教師可以使用蠟燭和光屏來(lái)模擬相機(jī)的成像原理，將眼睛作為鏡頭，將底片作為視網(wǎng)膜，這樣可以幫助學(xué)生更深入地理解凸透鏡在日常生活中的應(yīng)用。

三、設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈，培養(yǎng)科學(xué)探究能力

在生活化教學(xué)中，教師可以設(shè)置問(wèn)題鏈，引導(dǎo)學(xué)生將課堂上學(xué)到的物理知識(shí)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活中，讓學(xué)生明白物理不是一種脫離生活的抽象概念，而是具有廣泛實(shí)用價(jià)值的科學(xué)工具。這一教學(xué)方式的運(yùn)用不僅可以幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，還能鍛煉他們?cè)趯?shí)際情境中靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

▲引入問(wèn)題階段：

教師：同學(xué)們，請(qǐng)大家思考一下，日常生活中的哪些物品用到了凸透鏡呢？

學(xué)生A：放大鏡可以放大小字或細(xì)微物體。

教師：非常好。還有其他的例子嗎？

學(xué)生B：眼鏡，特別是老花鏡和近視鏡，其中就有凸透鏡或者凹透鏡的使用。

教師：沒(méi)錯(cuò)，還有照相機(jī)鏡頭也是利用了凸透鏡成像原理。在使用這些物品時(shí)，你們有沒(méi)有注意到什么特殊的光學(xué)現(xiàn)象呢？

學(xué)生C：透過(guò)放大鏡看文字時(shí)，文字會(huì)變得更大、更清晰。

▲探索問(wèn)題階段：

教師：很好，現(xiàn)在我們深入一點(diǎn)，為什么放大鏡能夠放大物體圖像呢？誰(shuí)能試著解釋一下這個(gè)現(xiàn)象背后的原理？

學(xué)生D：我想是因?yàn)楣饩€通過(guò)凸透鏡后匯聚在一點(diǎn)，形成放大的虛像。

教師：非常接近答案！接下來(lái)，我們可以通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬照相機(jī)變焦的過(guò)程，探究不同物距下像距的變化情況。

▲深入探究問(wèn)題階段：

教師：當(dāng)我們掌握了基本原理后，大家能否描述一下焦距是如何影響成像大小的？請(qǐng)嘗試?yán)L制一張物距與像距關(guān)系圖。

學(xué)生E：根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距改變時(shí)，像距也會(huì)隨之變化，而且成像大小、正倒立狀態(tài)都與物距和焦距有關(guān)。

通過(guò)相關(guān)問(wèn)題的設(shè)置，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的梳理和回顧，深入剖析凸透鏡成像規(guī)律，讓學(xué)生進(jìn)一步思考還有哪些生活場(chǎng)景能體現(xiàn)這個(gè)原理。針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提出的問(wèn)題，教師進(jìn)行集中解答和詳細(xì)解析，確保每個(gè)學(xué)生都對(duì)凸透鏡成像規(guī)律有清晰、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)和理解。

四、小組合作，共同探討物理問(wèn)題

物理教學(xué)中，通過(guò)設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，如制作簡(jiǎn)易照相機(jī)模型來(lái)探究凸透鏡成像規(guī)律等，可以讓學(xué)生直接感知和驗(yàn)證物理知識(shí)，提升實(shí)踐操作能力。在通過(guò)小組合作的方式探討“凸透鏡成像規(guī)律”這一物理問(wèn)題時(shí)，可以進(jìn)行如下操作：

教師：同學(xué)們，今天我們將通過(guò)小組合作的方式共同探討凸透鏡成像規(guī)律?，F(xiàn)在請(qǐng)大家按照預(yù)先的分組確定組長(zhǎng)、記錄員、實(shí)驗(yàn)員和報(bào)告展示員，完成啟動(dòng)階段的工作。

組長(zhǎng)A（向全組）：好的，各位組員，我們先一起回顧一下凸透鏡成像中的基本概念，如什么是焦距，什么是物距和像距。

學(xué)生B（回應(yīng)）：焦距是凸透鏡主光軸上從透鏡中心到焦點(diǎn)的距離；物距是我們放置物體距離透鏡中心的距離；而像距則是像的位置到透鏡中心的距離。

教師（提問(wèn)引導(dǎo)）：非常好，那么接下來(lái)，請(qǐng)各小組根據(jù)我給出的問(wèn)題鏈，討論：在不同情況下，物距、像距與焦距之間的關(guān)系是如何變化的？

（經(jīng)過(guò)一段時(shí)間討論后）

實(shí)驗(yàn)員C（提出實(shí)驗(yàn)方案）：我們可以在白紙上畫出坐標(biāo)軸，模擬物距和像距的變化，并用一個(gè)實(shí)際的凸透鏡來(lái)改變物體位置，觀察并測(cè)量對(duì)應(yīng)像的位置。

（實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小組成員分析數(shù)據(jù)）

記錄員D（匯總發(fā)現(xiàn)）：根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)物距增大時(shí)，像距減小，且當(dāng)物距等于2 倍焦距時(shí)，像位于無(wú)窮遠(yuǎn)處，這些都與理論預(yù)測(cè)一致。

報(bào)告展示員E（準(zhǔn)備匯報(bào)材料）：我們的成果展示包括實(shí)驗(yàn)裝置的照片、數(shù)據(jù)圖表以及凸透鏡成像規(guī)律的直觀演示模型。

這種小組合作模式不僅可以讓學(xué)生在實(shí)踐中深化對(duì)物理原理的理解，還能培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通交流和解決問(wèn)題的能力。

五、結(jié)合跨學(xué)科知識(shí)，感受物理的實(shí)用性

在學(xué)習(xí)“凸透鏡成像的規(guī)律”這一內(nèi)容過(guò)程中，教師可以將物理與藝術(shù)、科技、歷史等多學(xué)科結(jié)合起來(lái)，如研究早期望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡的發(fā)展歷程及其背后的光學(xué)原理。在學(xué)生分享各自在拓展應(yīng)用過(guò)程中所取得的成果和遇到的問(wèn)題后，教師可以對(duì)他們所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，深化其對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的理解，鼓勵(lì)學(xué)生在未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活中更好地應(yīng)用。

教師：同學(xué)們，我們剛剛講解了凸透鏡成像規(guī)律的基本原理和應(yīng)用?，F(xiàn)在，我們來(lái)結(jié)合其他學(xué)科的知識(shí)，一起探討物理在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

學(xué)生A：老師，我想到了相機(jī)拍攝照片時(shí)的對(duì)焦技術(shù)。通過(guò)調(diào)整鏡頭的位置，可以使被攝物體清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。

教師：非常好的例子！相機(jī)使用了凸透鏡成像規(guī)律，利用鏡頭的對(duì)焦來(lái)調(diào)整物體與成像的距離，從而獲得清晰的照片。這就展示了物理在藝術(shù)創(chuàng)作中的重要性。還有其他學(xué)科的例子嗎？

學(xué)生B：我聽(tīng)說(shuō)在古代，人們使用凸透鏡制作望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)星空。

教師：非常棒！你提到了望遠(yuǎn)鏡，它的發(fā)展歷程確實(shí)與物理和歷史密切相關(guān)。最早的望遠(yuǎn)鏡就是利用凸透鏡成像原理來(lái)放大遙遠(yuǎn)物體的。這一發(fā)明對(duì)天文觀測(cè)產(chǎn)生了重大影響。

學(xué)生C：我想到了眼鏡的度數(shù)調(diào)節(jié)。眼科醫(yī)生會(huì)根據(jù)患者的視力情況使用不同度數(shù)的凸透鏡來(lái)糾正視力缺陷。

教師：非常好！眼鏡的度數(shù)調(diào)節(jié)是物理與醫(yī)學(xué)相結(jié)合的例子。利用凸透鏡的成像規(guī)律，眼科醫(yī)生可以幫助人們改善視力問(wèn)題，這也是物理在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用之一。通過(guò)以上例子，我們可以看到物理的實(shí)用性和跨學(xué)科的聯(lián)系。同學(xué)們，在平時(shí)的學(xué)習(xí)和生活中，你們還發(fā)現(xiàn)了哪些有趣的體現(xiàn)物理實(shí)用性的例子呢？

在進(jìn)行“凸透鏡成像的規(guī)律”的生活化教學(xué)時(shí)，為了讓學(xué)生將物理知識(shí)回歸生活并感受其實(shí)用性，教師讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決問(wèn)題，提升了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

生活化的教學(xué)設(shè)計(jì)，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)差異性科學(xué)劃分學(xué)習(xí)階段，并構(gòu)建遞進(jìn)式的學(xué)習(xí)路徑，確保最終達(dá)成核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。這種階梯式教學(xué)方式不僅符合初中生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，充分體現(xiàn)了科學(xué)教育的核心理念，同時(shí)還有力促進(jìn)了學(xué)生的科學(xué)思維能力，滿足了新時(shí)代教育對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。