孫云華

探究凸透鏡成像規(guī)律是光學(xué)部分的重點(diǎn)內(nèi)容，

應(yīng)該在學(xué)生對(duì)生活中常用的透鏡及其成像情況具備一定認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，用探究的方法得到規(guī)律.教師在第一課時(shí)一般采用學(xué)生自主合作的探究實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行教學(xué)，為學(xué)生提供大量感性資料，減輕學(xué)生抽象思維難度，在接下來課時(shí)中教師再評(píng)述、小結(jié)、鞏固.但在實(shí)際的教學(xué)中有些教師為了省時(shí)省事只做演示實(shí)驗(yàn)，有些教師也使用探究式教學(xué)，但引導(dǎo)不當(dāng)，最后只能一手包辦說出規(guī)律，失去探究實(shí)驗(yàn)的意義.這樣的過程不僅沒能讓學(xué)生體會(huì)到用探究方式獲得知識(shí)的愉悅，而且還失去了培養(yǎng)學(xué)生觀察、動(dòng)手、分析、歸納能力的機(jī)會(huì)，一遇到實(shí)際問題就會(huì)感到力不從心，產(chǎn)生對(duì)物理學(xué)科的畏難心理，學(xué)習(xí)熱情大打折扣.為解決這一問題，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出了以下幾點(diǎn)心得.

一、充分的知識(shí)技能準(zhǔn)備

本節(jié)探究課學(xué)生面臨著以下困難：（1）實(shí)驗(yàn)探究涉及到的物理名詞多，如對(duì)焦距、物距、像距，實(shí)像、虛像，放大、縮小這些物理名詞的理解；（2）實(shí)驗(yàn)操作要求高，要找到各種像應(yīng)調(diào)整什么，如何調(diào)整，學(xué)生感到盲目；（3）凸透鏡成像的規(guī)律復(fù)雜，在不同的物距條件下所成像的性質(zhì)不同.

為能順利完成教學(xué)，課前教師要為學(xué)生做好充分的知識(shí)技能準(zhǔn)備.

1.重視小孔成像規(guī)律的探究

在光的直線傳播中學(xué)生已經(jīng)接觸到了小孔成像，教師要和學(xué)生一起做好這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，把以下幾個(gè)方面做到位：（1）結(jié)合做光路圖的方法讓學(xué)生理解小孔成像的原理和規(guī)律；（2）通過這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)建立一些探究、描述成像性質(zhì)的概念，如物距、像距、實(shí)像、放大、縮小、正立、倒立等.知道實(shí)像是由真實(shí)光線會(huì)聚而成，能在光屏上呈現(xiàn)的像.理解放大、縮小、正立、倒立是像以物為參照物比較而得，特別要將放大、縮小和變大、變小區(qū)分（變大、變小是像以原來的像為參照物比較而得）.認(rèn)識(shí)到實(shí)像是倒立的.（3）學(xué)會(huì)用光屏接收實(shí)像并且如何將其調(diào)到最清晰，以及如何測(cè)量物距、像距.

2.做好平面鏡成像規(guī)律的探究

平面鏡成像是光的反射形成的虛像.學(xué)生第一次了解虛像的概念，虛像是由發(fā)散光線的反向延長線會(huì)聚而成，無法在光屏上呈現(xiàn)，只能用眼睛觀察.認(rèn)識(shí)到平面鏡的虛像是正立的.

3.讓學(xué)生用凸透鏡進(jìn)行課前預(yù)探究，形成初步感性認(rèn)識(shí)

學(xué)生對(duì)凸透鏡成像沒有感性認(rèn)識(shí)，讓他們直接探究凸透鏡成像規(guī)律，學(xué)生往往不知道探究什么，從哪里開始探究.課前教師應(yīng)該把凸透鏡發(fā)給學(xué)生讓他們看一看、做一做，認(rèn)識(shí)到放大鏡屬于凸透鏡，凸透鏡不總是成放大的正立像，還能成放大的倒立像、縮小的倒立像，使學(xué)生對(duì)凸透鏡能成不同的像有感性認(rèn)識(shí)，并且意識(shí)到這和物距有關(guān)，從而便于找到探究實(shí)驗(yàn)的方向.

二、精彩的情境引入

俗話說：良好的開端，成功的一半.部分學(xué)生由于預(yù)習(xí)不充分，不知道該實(shí)驗(yàn)的目的和具體內(nèi)容，必須有明確而生動(dòng)的引入才能達(dá)到良好的教學(xué)效果.探究前可以先結(jié)合PPT展示光路圖復(fù)習(xí)小孔成像、平面鏡成像，學(xué)生知道它們分別是光的直線傳播、光的反射成像，因勢(shì)利導(dǎo)提出問題：光通過凸透鏡發(fā)生折射能否成像呢？再讓學(xué)生用凸透鏡看書上的字，透過凸透鏡可以看到正立放大的像.再問：凸透鏡只能將物體放大嗎？再讓學(xué)生手握凸透鏡并伸直手臂透過透鏡以觀察投影屏幕上的字，在學(xué)生意外發(fā)現(xiàn)他們所看到的竟然是倒立、縮小的字.再問：除了剛才兩種情況，凸透鏡還能成其他性質(zhì)的像嗎？凸透鏡成不同性質(zhì)像可能是什么因素改變引起的？（學(xué)生很容易意識(shí)到凸透鏡成不同的像可能與物體到凸透鏡的距離有關(guān)）.這一連串的提問和活動(dòng)不僅有效加深了學(xué)生對(duì)凸透鏡能成多種性質(zhì)像的記憶，強(qiáng)烈激發(fā)了他們對(duì)凸透鏡的探究欲望，也為下面的實(shí)驗(yàn)探究明確了方向（即改變物距，找到各種性質(zhì)的像并記錄，分析并總結(jié)出規(guī)律）.教師設(shè)計(jì)的問題目的明確，環(huán)環(huán)相扣，能引發(fā)學(xué)生的思考，研究過程也就水到渠成了.

三、有效地指導(dǎo)示范

探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，大部分學(xué)校目前所用的器材都是光具座、蠟燭、凸透鏡、光屏、火柴等，光具座長度一般是90 cm.為便于學(xué)生理解和操作，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)幫助學(xué)生解決以下問題：

1.實(shí)驗(yàn)器材的介紹

（1）物體是什么？為什么選擇燭焰？（燭焰是強(qiáng)光源，像亮度高，易于觀察；燭焰上下不對(duì)稱便于比較像的正倒）

（2）光屏的作用是什么？（接收實(shí)像）（3）利用什么器材測(cè)量物距、像距？（利用光具座）.

2.操作技能的指導(dǎo)

（1）如何組裝各個(gè)光學(xué)原件？（凸透鏡固定在中間40 cm的坐標(biāo)處，螺絲擰緊保持凸透鏡位置不變，坐標(biāo)取整，便于計(jì)算.蠟燭安裝在凸透鏡左側(cè)的滑塊上，光屏安裝在凸透鏡右側(cè)滑塊上，光屏需來回移動(dòng)調(diào)節(jié)，右手在右側(cè)操作較方便.）（2）如何正確測(cè)量物距、像距？（物距、像距是物、像到凸透鏡光心的距離，應(yīng)是二者坐標(biāo)之差，而不是物體、像對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，老師可用PPT示范，讓學(xué)生練習(xí)讀出物距、像距.）（3）如何使像呈現(xiàn)在光屏中央？（調(diào)節(jié)燭焰的中心、凸透鏡的光心、光屏的中心，使它們?cè)谕桓叨?）（4）如何改變物距？（由遠(yuǎn)到近改變物距，不易遺漏成像情況，便于總結(jié)規(guī)律.）（5）如何在光屏找到清晰的像？（光屏要來回移動(dòng)直到像最清晰.）

四、合理的探究模式

整個(gè)探究過程中存在著一對(duì)矛盾：教師的引導(dǎo)過多，留給學(xué)生思考、自主探究的機(jī)會(huì)比較少，但是全部放手讓學(xué)生探究，學(xué)生由于基本知識(shí)與技能的缺失，無意義地消耗了時(shí)間和精力.對(duì)此筆者認(rèn)為老師們可以通過教學(xué)實(shí)際采用不同處理方法.

1.從課堂時(shí)間角度考慮

（1）將學(xué)生分組按指定要求得結(jié)論.例如凸透鏡成實(shí)像時(shí)，一半學(xué)生探究倒立、放大的實(shí)像，另一半學(xué)生探究倒立、縮小的實(shí)像，這種做法可以節(jié)省時(shí)間，歸納完整規(guī)律；

（2）讓學(xué)生經(jīng)歷完整的探究過程，先將現(xiàn)象觀察清楚，得出正確數(shù)據(jù)，再總結(jié)規(guī)律，如果時(shí)間不夠，規(guī)律的總結(jié)深化可放到下一節(jié)課中.

2.從學(xué)生角度考慮

（1）如果學(xué)生的基礎(chǔ)好一些，可以實(shí)行完全開放的探究形式，允許學(xué)生在活動(dòng)中犯錯(cuò)誤，走彎路，加深對(duì)探究過程的理解和研究方法的掌握；

（2）如果學(xué)生的基礎(chǔ)差一些，采用“半開放式探究”.課前設(shè)計(jì)好周密實(shí)驗(yàn)方案，預(yù)先幫學(xué)生繪制好相關(guān)圖表，引領(lǐng)學(xué)生按設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn).為便于分析數(shù)據(jù)，探究前讓學(xué)生先固定凸透鏡，再用筆標(biāo)出凸透鏡兩側(cè)的一倍、兩倍焦距的位置，確定好范圍，為總結(jié)規(guī)律布設(shè)臺(tái)階.

五、多樣的輔助手段

對(duì)學(xué)生而言，如果僅憑感性印象和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，很難對(duì)成像原理及整個(gè)變化過程有一個(gè)系統(tǒng)的理解和記憶，因此還要借助多樣的手段來輔助教學(xué).

1.用flash動(dòng)畫向?qū)W生展示凸透鏡成像的連續(xù)變化規(guī)律，使學(xué)生初步通過凸透鏡成像光路圖認(rèn)識(shí)到物近像遠(yuǎn)像變大，兩倍焦距是放大實(shí)像和縮小實(shí)像的分界點(diǎn)，焦點(diǎn)是成虛實(shí)像的分界點(diǎn)，什么是實(shí)像？什么是虛像？當(dāng)物體逐漸靠近凸透鏡時(shí)，入射光線逐漸發(fā)散，折射光線也隨之發(fā)散，會(huì)聚成的像也離凸透鏡越遠(yuǎn)，實(shí)像越大.物體在兩倍焦距外時(shí)，像在另一側(cè)一倍焦距和兩倍焦距間，用幾何知識(shí)很容易得出是倒立、縮小的實(shí)像.同理可以分析說明倒立、等大的實(shí)像和倒立、放大的實(shí)像，說明兩倍焦距是放大實(shí)像和縮小實(shí)像的分界點(diǎn).當(dāng)物體在一倍焦距內(nèi)時(shí)，折射光線發(fā)散開了，無法正向會(huì)聚成實(shí)像，但能反向會(huì)聚成正立，放大的虛像 ，所以這時(shí)光屏接收不到，但眼睛看得到.當(dāng)物體在一倍焦距上時(shí)，折射光線互相平行，無法成像，說明一倍焦距是實(shí)像和虛像的分界點(diǎn).

2.凸透鏡成像與小孔成像、平面鏡成像做對(duì)比.凸透鏡成像與小孔成像的比較：當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，根據(jù)像距與物距的大小關(guān)系可以確定成像的性質(zhì)，這與小孔成像現(xiàn)象相同（像距小于物距時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像；像距大于物距時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像；像距等于物距時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像）.凸透鏡成像與平面鏡成像的比較：虛像是正立的，光屏接收不到，但眼睛看得到.

3.用自制磁性箭頭展示成像規(guī)律.課前，教師在黑板上畫好凸透鏡符號(hào)，畫出主光軸，標(biāo)出一倍焦距處和兩倍焦距處.用大小不同的自制磁性箭頭表示物體和像.教師擺好物體，讓學(xué)生根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律把符合要求的磁性箭頭貼到黑板上的主光軸上，并說出對(duì)應(yīng)的成像規(guī)律.這種方法寓教于樂，學(xué)生積極性高.

總之對(duì)于凸透鏡成像規(guī)律教學(xué)，教者應(yīng)有全局思想，從總體上把握前后概念、規(guī)律之間的聯(lián)系，使學(xué)生在課堂探究時(shí)不必為一些概念花費(fèi)較多的時(shí)間，在教師合理高效的引導(dǎo)下學(xué)生集中時(shí)間和精力去經(jīng)歷探究的各個(gè)環(huán)節(jié).教師應(yīng)重視教學(xué)策略的研究，教學(xué)的重點(diǎn)不在于知識(shí)的完整性和深度，而在于科學(xué)研究方法的滲透和引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生觀察動(dòng)手的能力、分析解決問題的能力、交流合作的能力.