浅析初中物理《探究凸透镜成像规律》案例中的课堂创新

    朱云

    

    

    

    初高中物理教学作为中学阶段教育教学的重要组成部分，其在中学教育教学中占据着重要的比重。如何做好物理教学，完成物理的教学任务，是每一个中学物理教师肩上不可推卸的重任。作为一名初中物理教师，从已毕业学生反馈的情况来看，初进高中的优秀学生对于高中物理的学习，也是感觉难上加难，要经历一段较长的适应过程，而高中物理教师总是在抱怨学生学习高中物理的能力越来越差，问题的根源在于初中物理教育吗？个人认为并不竟然，究其原因，初高中物理在知识体系、培养目标、学习内容、学习过程、学习方法等方面存在较大差异，初高中物理有效衔接的重要性已显得日益突出。

    现以一节初中物理的常规课创新为契机，尽量贴近高中物理的教学和研究方法，从中找到初高中物理教学的不同点和衔接点，探讨初高中衔接的有效方法。

    [案例主题]

    在《探究凸透镜成像规律》培养高中物理意识的体会。

    [案例背景]

    1.在《普通高中物理课程标准》中提出“高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程，与九年义务教育物理或科学学科课程相衔接”。但长期以来，初高中衔接问题是高中教学起步关键所在，如何使初中生能尽快适应高中学习，搞好初高中教学衔接，是每位初中物理教师必须关注的现实问题。

    2.高考和高中课程正在进行改革，高中教材能否和初中教材进行接轨，学生面对高中学习是否会有效衔接，初中物理教师必须通过课程创新和改革来跟上初高中教学衔接的节奏。

    3.从自身出发，在初中已经毕业的学生升入高中以后，经过高中物理学习和我联系反馈的内容信息来看，自己感觉也有必要进行初高中物理教学衔接的尝试。

    基于以上原因，我在课堂教学中努力做到与高中接轨，体现高中物理思想和研究方法。现就初中八年级物理《探究凸透镜成像规律》一课所做的课堂创新，与大家一起探讨初高中衔接的内涵。

    [课标要求]

    《义务教育物理课程标准》对这节课的要求：探究并知道凸透镜成像的规律。

    高中物理教学大纲的要求：通过实验知道透镜成像的规律，会用作图法探究出透镜成像的规律。

    [课程设计思路]

    在初中阶段本节教学一直是实验教学中的难点，难度体现在以下方面：

    1.实验的步骤多，观察的内容多，需要强调注意的问题多，老师用于组织教学的工作量大，实验暂停纠错的时刻多。

    2.在实验過程中，初中教师只会让学生找三个特殊的物距点来研究，就得到凸透镜成像的规律，忽略了中间探究过程，导致生硬的得出规律。

    3.实验结束后，学生对规律的理解多半一知半解，对规律的记忆往往是通过死记硬背，并没有通过实验探究过程来理解记忆。造成碰到变形的此类题型，处理起来并不能得心应手。

    针对上述问题，本着初高中衔接的理念，计划以某些高中的教学方法去进行探究实验，力求解决上述问题。

    [教学过程]

    一、通过实验经历探究凸透镜成像规律的过程

    学习活动：小组同学一起观察下面三幅图片，交流，讨论：照相机、投影仪、放大镜都是利用凸透镜来成像的，为什么成像差别那么大呢？

    探究过程：

    （一）提出问题：凸透镜成像的大小、倒正、虚实是由什么决定的，有什么规律呢？

    （二）器材：光具座、蜡烛、凸透镜（f=10cm）、光屏、火柴。

    （三）知识准备：

    1.物距：蜡烛到凸透镜之间的距离。用u表示。

    2.像距：光屏上的成像到凸透镜之间的距离。用v表示。

    3.特别提示：光屏上得到最清晰的像时，测像距才是准确的。

    a.将凸透镜移动到光具座上标有40cm的地方，固定下来。（拧紧下方的螺母）

    b.将蜡烛点燃，固定在凸透镜左边的蜡烛台上。

    c.将蜡烛、光屏移动到凸透镜的两侧靠拢。

    d.调节三者高度，使蜡烛火焰中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一水平高度。

    设计思路一：

    老师根据学生提出的问题，选出与本节课有关的问题进行探究。这可以培养学生的概括、联想的能力。实际上学生容易提出：凸透镜成像的不同与物体距离透镜的距离有什么样的关系？

    1.将蜡烛向左移动到光具座上标有10cm的地方，固定下来。

    2.此时，u= ?cm，u ?2f。（20cm）（填大于或小于），而后左右移动光屏，当光屏上成一个清晰的像时停止移动，将观察到的现象和相关数据填入到表格对应位置。

    3.将蜡烛再向右移动，在光具座上标有20cm的地方，固定下来。

    4.此时，u= ?cm，u ?2f。（20cm）（填大于、小于或等于），而后移动光屏，当光屏上成一个清晰的像时停止移动，将观察到的现象和相关数据填入到表格对应位置。

    如上图：

    5.将蜡烛向右移动，在光具座上标有25cm的地方，固定下来。

    6.此时，u= ?cm f ?u ?2f。（填大于、小于或等于）， 而后移动光屏，当光屏上成一个清晰的像时停止移动，将观察到的现象和相关数据填入到表格对应位置。

    设计思路二：

    学生实验设计时，先让学生把物体由远向近找到两次成实像的情况，逐一去验证生活中的透镜的成像情况，不明确告诉2倍焦距的位置，让学生通过实验找出来。

    为了节约时间，可设计好数据让学生找像，进而形成凸透镜成像的规律。让学生自主找到2倍焦距点是放大和缩小实像的分界点，可以培养学生自主探究的能力。

    如上图：

    7.此时再将蜡烛向右移动一些，在光具座上标有30cm的地方，固定下来。

    8.此时u= ?cm，u ?f。（填大于、小于或等于），移动光屏，观察光屏上还能成像吗？_______________（填能或不能）。

    如上图：

    9.将蜡烛再向右移动一些，在光具座上标有33cm的地方，固定下来。

    10.此时u= ?cm，u ?f。（填大于、小于或等于），移动光屏，观察光屏上还能成像吗？ _______________（填能或不能）。

    11.让你的眼睛在光屏的这一侧，透过凸透镜观察蜡烛，能看到一个正立、放大的蜡烛像吗？_________（填能或不能），将你的观察结果填写在表格的相应位置。

    如上图：

    12.将蜡烛再向右移动一些，在光具座上标有35cm的地方，固定下来。

    13.此时u= ?cm，u ?f。（填大于、小于或等于），移动光屏，观察光屏上还能成像吗？_______________（填能或不能）。

    14.让你的眼睛在光屏的这一侧，透过凸透镜观察蜡烛，能看到一个正立、放大的蜡烛像吗？_________（填能或不能），与上一步相比，像变_____了些。（填大或小）将你的观察结果填写在表格的相应位置。

    设计思路三：

    实验数据出来后，把学生中不同的结果都展示出来，问：通过实验数据你能得到哪些结论？

    学生通过观察会得到：（1）一个物距对应有一个像距，（老师补充：凸透镜成像公式：1/u-1/v=1/f）;（2）在u>v时，成倒立缩小的实像;在u

    实验现象和数据记录表格略。

    二、通過实验数据画出像的位置和大小

    请根据上图数据，按照比例描画出像的位置和大小：（以u>2f为例）

    设计思路四：

    把学生观察到的物体和像的位置标在主光轴上，让学生体会焦点和2倍焦距点是两个重要的分界点;同时应用所学过的关于透镜的作图找出透镜的三次成像，注意作图的规范。利用图像法让学生体会三次成像的条件、结果，化抽象为形象，帮助学生理解，又培养了学生的归纳、概括的能力。

    （1）再将蜡烛移动到标尺上标有25cm的地方，移动光屏，使光屏上成一个清晰的像。

    （2）用自己的手指将凸透镜挡住一部分，观察光屏上的像有没有缺损，亮度有没有变化？

    （3）将蜡烛取下，使蜡烛的位置稍微上下移动一下，观察光屏上像的位置有什么对应的变化？______________________

    （4）将蜡烛和光屏取下来，互换位置，观察光屏上能成什么样的像，与刚才有区别吗？________________________________

    设计思路五：

    通过补充实验，使学生对于成像的亮度变化、成像的位置调节方法及成实像规律的位置可逆性有了初步的认识。

    三、课堂练习

    小明利用一未知焦距的凸透镜探究凸透镜成像规律，进行了如下的制作并得到了相关结论。

    （1）将一束平行光射向凸透镜，得到如下图所示的光路图，则该透镜的焦距为_______cm。

    （2）将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在______。

    （3）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中，把空缺部分补充完整。当烛焰从远处向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向________透镜的方向移动。（选填“远离”或“靠近”）

    设计思路六：

    通过本题考查学生应用知识解决实际问题的能力，表格中的第二个空，如果学生理解了公式1/u-1/v=1/f，就很容易填出，当然利用光路的可逆性也可以填出。

    效果及反思：

    1.课堂容量增加。

    这样设计上这节课，需要两个课时，所以要注意课堂结构的把握，设计最优的课堂实施方案。

    2.让学生适应高中物理学习方法的多样化的特点。

    高中每节的内容较多，语言叙述较为严谨、简练、叙述方式较为抽象、概括、理论性较强;描述方式也比较多。如：文字法、公式法、图像法、互相补充、互相完善;对同一物理现象或规律要从多侧面去观察研究;对学生的思想能力和思维方式的要求也有较大的提高。通过本节课发现，学生能通过数据分析、通过图示总结、能通过作图法找到像各占相当的比例。

    3.学生的抽象思维方法得到了锻炼，为高中学习提供了帮助。

    学生思维方式以形象思维转为抽象思维，学生对复杂的问题一般能从理论上加以分析和概括，还能自觉地要求把学到的理论知识用于实际，用理论去解释具体现象和认识新事物，这可以培养学生的概括、联想能力。这样使学生从思维方式由形象思维转变到抽象思维，实现了学生由经验型向推理和判断、分析问题的能力、联想、归纳演绎的能力方向发展。

    4.突出实验对培养学生自主探究能力的特点。

    物理是一门以实验为主的学科。新教材将物理实验融入整个物理教学始终，体现更强的探究性。形象、直观、生动的物理实验，在学生学习知识、掌握方法、体验过程中有着其他方法无法替代的作用。物理新课程从教学目标出发，对物理实验内容和实验方式进行了重大调整。

    淡化了演示实验和学生实验的区别。物理实验不再只是简单达到训练某一技能，验证某一知识或规律的验证性实验或测量性实验，而是让学生通过实验亲自体验科学探究的过程：提出问题—猜想或假设—设计实验—进行实验—分析论证—解决问题。今后的物理课程除了必要的科学结论要有“知道”“理解”等终结性要求外，还应该包括“经历”“通过”“学习”这样的过程性要求。增强学生对科学探究的理解，让学生体验科学的过程，了解科学方法，发展学生的探究能力。

    5.注意联系社会实际，贴近学生生活，这突出了物理学科的特点。

    实验探究过程重视与生活生产的联系，重视与技术社会的联系。首先，把物理教学内容和学生生活实际联系起来，激发学生的学习热情，强化学生的实践意识，提高学生分析问题和解决问题的能力，要把物理知识和应用技术、人文学科相结合，使学生获得一个更为宽广的视野，帮助学生形成科学的价值观和社会的责任感。同时，在教学方式上要使物理贴近学生生活，联系社会实际。

    6.培养学生良好的学习习惯有所体现，为高中更好地掌握知识打下基础。

    在初中阶段应该培养学生良好的解题习惯，培养学生认真审题的习惯，书写要工整。注重思维过程，推理要严谨，言必有据。解题步骤既要简明有条理，又要完整无缺，不能忽略或遗漏重要的关键步骤和中间结果。教师在讲解习题时要注意解题思路和解题方法的指导，有计划地逐步提高学生分析解决物理问题的能力。讲解习题时，要把重点放在物理过程的分析上，并把物理过程图形化，让学生建立正确的物理模型，形成清晰的物理过程。画示意图是将抽象变形象、抽象变具体，所以在教学时要求学生审题时一边读题一边画图，养成习惯。在讲解物理习题时，还要培养学生一题多解的能力，帮助学生从多角度对习题进行分析，从而找到最佳的解题途径。在学完每一章节后，让学生对本章内容进行总结，学生在总结过程中知识点得以整理，最重要的是培养了学生的能力。