在體驗(yàn)中探究

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、華裔物理學(xué)家丁肇中在一次學(xué)術(shù)報(bào)告后，按照慣例回答學(xué)生提問，學(xué)生提了3個(gè)問題，丁肇中都回答“不知道”，而且表情自然誠(chéng)懇，沒有任何明知不說的矯揉造作。在場(chǎng)的所有同學(xué)都大感意外，短暫的沉默后開始有人竊竊私語(yǔ)起來。丁教授微笑著說：“不知道的事情絕對(duì)不能去主觀推斷，而最尖端的科學(xué)很難靠判斷來確定是怎么回事。”簡(jiǎn)短而平實(shí)的幾句話，贏得了全場(chǎng)熱烈的掌聲，很好地詮釋了“在探索中—— 一個(gè)物理學(xué)家的體驗(yàn)”這句話的含義。

學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)正是新課程中三維教學(xué)目標(biāo)的體現(xiàn)，在物理教學(xué)中教師要讓學(xué)生在體驗(yàn)中探究，全國(guó)第二屆名師大賽一等獎(jiǎng)獲得者羅鎮(zhèn)姬老師在教學(xué)“眼睛和眼鏡”這節(jié)課時(shí)，整個(gè)教學(xué)過程中處處有體驗(yàn)，讓學(xué)生通過體驗(yàn)和實(shí)踐探究物理知識(shí)。

【片段一】引入新課——眼睛的體驗(yàn)

（一組美麗的圖片通過多媒體映入同學(xué)們的眼睛）

師：你們看到的景色美嗎？

生：美。

師：是什么器官讓你感到這景色的美？

生：眼睛。

師：請(qǐng)近視的同學(xué)摘下眼鏡，再來觀看圖片，告訴其他同學(xué)還能看清圖片嗎？

生：不能。

師：有的同學(xué)說能，有的同學(xué)說不能，帶著這個(gè)問題我們一起探索“眼睛和眼鏡”這一課題。

【賞析】用學(xué)生的體驗(yàn)引入新課，緊緊抓住物理學(xué)中實(shí)驗(yàn)的第一要素——觀察。觀察有很多方式，使用最多的是眼睛，片段中教師讓學(xué)生通過眼睛的直接觀察，發(fā)現(xiàn)問題，體驗(yàn)到了與眼睛相關(guān)的問題，使學(xué)生帶著強(qiáng)烈體驗(yàn)欲望進(jìn)入“眼睛和眼鏡”的學(xué)習(xí)。

【片段二】眼球的結(jié)構(gòu)——眼睛與肢體的體驗(yàn)

師：誰愿意上臺(tái)跟老師剛才一樣指出眼球結(jié)構(gòu)的名稱？

（師介紹視網(wǎng)膜的作用）

師：這個(gè)粉色的結(jié)構(gòu)叫睫狀體，它的收縮與放松可以改變晶狀體的厚薄程度，使遠(yuǎn)近不同的物體始終清晰地成像于視網(wǎng)膜上。

師：觀察晶狀體和角膜的外形，你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：像一個(gè)凸透鏡。

師：不錯(cuò)，晶狀體和角膜的共同作用相當(dāng)于一個(gè)焦距只有1~2 cm的凸透鏡，所以眼前的物體一般都處于2倍焦距以外。那么根據(jù)前面所學(xué)的成像原理在視網(wǎng)膜上會(huì)形成一個(gè)怎樣的像？

生：倒立、縮小的實(shí)像。

師：它的成像原理與誰相似？

生：照相機(jī)。

師：（投影照相機(jī)模型）對(duì)比這兩張圖片，你能找到它們結(jié)構(gòu)上的對(duì)應(yīng)關(guān)系嗎？

生：角膜和晶狀體相當(dāng)于照相機(jī)中的鏡頭，視網(wǎng)膜相當(dāng)于照相機(jī)中的感光膠片。

師：照相機(jī)拍攝物體時(shí)，物體的像成在膠片上，在眼睛看物體時(shí)，物體的像成在視網(wǎng)膜上。當(dāng)物體移動(dòng)時(shí)，照相機(jī)通過調(diào)節(jié)像距，使像變得清晰。但當(dāng)物體到晶狀體的距離發(fā)生改變時(shí)，視網(wǎng)膜與晶狀體之間的距離不能變化。那么，必須調(diào)節(jié)什么才能讓像成在視網(wǎng)膜上使眼睛看清物體呢？帶著這個(gè)問題我們一起來探究“眼睛的成像”。

……

【賞析】學(xué)生通過觀察眼球結(jié)構(gòu)，自己動(dòng)手，發(fā)揮想象，體驗(yàn)眼球中每一部分的名稱與功能，聯(lián)想眼睛各部分結(jié)構(gòu)與生活生產(chǎn)中那一部分緊密聯(lián)系，加強(qiáng)STS的應(yīng)用教學(xué)，為后面的應(yīng)用做好鋪墊。

【片段三】眼睛的成像——體驗(yàn)成像

師：在我們的桌面上有位置固定的水透鏡和光屏，水透鏡相當(dāng)于眼睛的晶狀體，光屏相當(dāng)于眼睛的視網(wǎng)膜。水透鏡的厚度可以通過注射器注入或抽取水量的多少來調(diào)節(jié)，（教師演示）它用來模擬我們眼球中的哪個(gè)結(jié)構(gòu)？

生：晶狀體。

師：光屏用來代替誰？

生：視網(wǎng)膜。

師：發(fā)光體“F”就是眼前的物體?，F(xiàn)在可以動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，看一看當(dāng)物體到晶狀體的距離發(fā)生變化時(shí)，晶狀體厚度發(fā)生怎樣的變化，可以使物體清晰地呈現(xiàn)在光屏上。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)）

師：哪個(gè)小組愿意上臺(tái)把你們的發(fā)現(xiàn)與大家分享？

生：當(dāng)物體靠近時(shí)，凸透鏡變得更厚一些，可以使光屏上的像重新變得清晰。當(dāng)物體遠(yuǎn)離時(shí)，凸透鏡變得更薄一些，也可以使光屏上的像重新變得清晰。

師：這個(gè)小組成功地發(fā)現(xiàn)了眼睛的成像原理（利用投影進(jìn)行解說）當(dāng)我們看近處的物體時(shí)，睫狀體收縮，晶狀體變厚，折光能力變強(qiáng)，視網(wǎng)膜上可以得到清晰的像；看遠(yuǎn)處的物體時(shí)，睫狀體放松，晶狀體變薄，折光能力變?nèi)?，視網(wǎng)膜上也可以得到清晰的像。所以說眼睛不僅是一架照相機(jī)，而且是一架可變焦的照相機(jī)。

【賞析】在這一教學(xué)片段中，眼睛的成像是一個(gè)難點(diǎn)，如何使學(xué)生有這種體驗(yàn)，教師自制了一個(gè)水透鏡，使學(xué)生得到了體驗(yàn)。該教具制作簡(jiǎn)單，就地取材，效果非常好。通過該教具讓學(xué)生不能完成的體驗(yàn)得以完成。

【片段四】近視眼的成因——近視外在表現(xiàn)的體驗(yàn)

師：如果我們不好好愛護(hù)這架相機(jī)，視力問題就會(huì)接踵而至。正如現(xiàn)在的我和在座的某些同學(xué)一樣都患上了不同程度的近視。近視眼的外在表現(xiàn)是什么？請(qǐng)兩位同學(xué)（一個(gè)近視、一個(gè)視力正常）配合老師做一個(gè)活動(dòng)。

（學(xué)生朗讀卡片上與目有關(guān)的成語(yǔ)，老師把卡片越拿越遠(yuǎn)，最終只有視力正常的學(xué)生繼續(xù)在朗讀，而近視的同學(xué)因看不清而被迫停止。）

師：在這個(gè)活動(dòng)中，你們感覺到近視眼的外在表現(xiàn)是什么？

生：只能看清近處的物體，而看不清遠(yuǎn)處的物體。

師：正常眼看近處物體時(shí)，晶狀體的厚度會(huì)怎樣變化？

生：變厚。

師：看遠(yuǎn)處物體呢？

生：變薄。

師：近視眼看不清遠(yuǎn)處的物體，說明晶狀體的厚度與正常眼睛比有什么不同。

生：更厚。

師（利用課件講解）：當(dāng)晶狀體太厚時(shí)，折光能力太強(qiáng)，遠(yuǎn)處物體的光將會(huì)聚在視網(wǎng)膜前方，到達(dá)視網(wǎng)膜上時(shí)已是模糊的一片光斑。

師：同學(xué)們討論一下，哪種類型的透鏡可以對(duì)這種視力問題進(jìn)行矯正？為什么？

【賞析】通過朗讀卡片的互動(dòng)性活動(dòng)體驗(yàn)近視的外在表現(xiàn)是：只能看清近處的物體，而看不清遠(yuǎn)處的物體。分析眼睛觀察遠(yuǎn)近物體晶狀體的變換，說明近視眼晶狀體的厚度與正常眼睛相比更厚。

【片段五】近視眼的矯正——近視矯正的體驗(yàn)

師：近視眼鏡的鏡片是凸透鏡還是凹透鏡？

生（討論后發(fā)言）：凹透鏡，因?yàn)榘纪哥R能夠發(fā)散光，使光的會(huì)聚點(diǎn)變得更遠(yuǎn)一些。

師：老師現(xiàn)在就來驗(yàn)證這個(gè)小組的猜想。（調(diào)整水透鏡，使光屏上得到燭焰清晰的像）這是正常人的眼睛。要模擬近視眼，該注水還是抽水？

生：注水。

師：晶狀體變厚，視網(wǎng)膜上的像變得怎樣？

生：模糊。

師：取一塊凹透鏡，放于眼前，看到什么現(xiàn)象？

生：像變得更清晰了。

師：看來，我們的猜想是正確的，（投影展示）利用凹透鏡對(duì)光的發(fā)散作用就可以。

【賞析】通過討論后得出結(jié)論：近視的矯正需要佩戴凹透鏡，驗(yàn)證猜想是否正確，需用實(shí)驗(yàn)說話，教師利用自制的教具，讓學(xué)生親自試驗(yàn)，體驗(yàn)成像規(guī)律，體驗(yàn)近視的矯正方法，而不是機(jī)械地去講解近視如何去矯正。

【片段六】眼鏡的度數(shù)——利用多媒體體驗(yàn)眼鏡的度數(shù)

師：這有一只電子眼，它不幸患上了近視，現(xiàn)在我們一起來感受它眼中的世界。（在電子眼前方插入不同的圖片讓學(xué)生感受不同的模糊畫面）

師：如果這位患者來到你的眼鏡店，你會(huì)為他推薦哪種類型的透鏡來矯正視力？

生：凹透鏡。

師：這是一塊凹透鏡，注意畫面清晰程度的變化（透鏡放置于電子眼前方）。有什么不同？

師：這兩塊凹透鏡（兩個(gè)近視眼鏡）對(duì)視力的矯正效果一樣嗎？

生：不一樣。

師：為什么同是凹透鏡，對(duì)近視的矯正效果卻不同？借助印泥，我們一起來觀看它們的橫截面。有什么發(fā)現(xiàn)？

生：凹陷程度不同。

師：它們對(duì)光的偏折能力一樣嗎 ？

生：不一樣。

師：凹陷程度不同的透鏡對(duì)光的偏折能力不同，所以眼鏡有著度數(shù)之分。

師：誰愿意把近視眼鏡借給電子眼戴一會(huì)兒？（問該生）多少度？（操作，提醒全班）注意觀察視力的矯正效果。

師：老師這還有一副900度的近視眼鏡，注意觀察，矯正效果相同嗎？

生：不相同。

師：不同度數(shù)的眼鏡對(duì)視力的矯正效果是不同的。

【賞析】本教學(xué)片段巧妙地借助我們常見的攝像頭來比擬眼睛，通過對(duì)攝像頭“戴”不同度數(shù)的眼鏡，觀察屏幕上的像是否清晰，這種體驗(yàn)是一種立體的體驗(yàn)，將邏輯思維演變?yōu)橹庇^體驗(yàn)，學(xué)生易于接受、理解。揭示眼鏡度數(shù)高低的實(shí)質(zhì)時(shí)，教師運(yùn)用了非常簡(jiǎn)單而又能說明問題的方法，將眼鏡片折斷，蘸上印泥蓋在白紙上，讓學(xué)生觀察印痕的不同，發(fā)現(xiàn)凹陷程度不一樣，使學(xué)生體驗(yàn)到凹陷程度不同的透鏡對(duì)光的偏折能力不同，所以眼鏡有著度數(shù)之分，整個(gè)教學(xué)流程都是以學(xué)生的體驗(yàn)為主線索，讓學(xué)生在探索中得到體驗(yàn)。

體驗(yàn)在學(xué)習(xí)中是很重要的，學(xué)習(xí)物理不但要從實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)，還要從生活中體驗(yàn)，這種體驗(yàn)正好驗(yàn)證了李政道教授的觀點(diǎn)：“理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物理學(xué)上的革命?！保ㄗ髡邌挝唬航魇〗逃龔d教學(xué)教材研究室 江西省景德鎮(zhèn)市第五中學(xué)）

□責(zé)任編輯 周瑜芽

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