在“生活中的透鏡”一節課中如何培養學生的探究能力*

田海霞

(北京市東城區教育研修學院 北京 100037)

現代社會在科學技術的影響下變化迅猛，一個人終身享用在校習得的知識已不再可能，這促使教育工作者逐步認識到，科學教育應從原來的以知識為中心，轉向在重視知識教學的同時，應關注學生能力的培養．

新基礎教育課程改革倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養學生搜集處理信息的能力，獲取新知識的能力，分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力．在物理教學中，教師如何引導學生應用知識自主探索，培養學生探索精神，發展學生創新能力．筆者認為在物理課堂教學中教師應從激發學生學習興趣入手，著重引導學生主動參與，應給學生實實在在的探究空間，讓學生去自主探究，從而有效地促進他們創新思維的發展和實踐能力的提升．

下面，就以“生活中的透鏡”一節課為例，談談在初中物理課堂教學中如何激發學生的學習興趣，培養學生觀察、制作及探究能力．

人教版(八年級上)將“生活中的透鏡”一節放在了“探究凸透鏡的成像規律”之前，教材中設計本節課的目的是為了讓學生先從凸透鏡在生活中的實際應用入手，對凸透鏡的成像特點有個感性的認識，從而激發學生進一步探究凸透鏡規律的欲望，為下一節課的學習做鋪墊．本節課的教學設計是針對學生已經知道了光的折射和透鏡對光的作用，在生活中對照相機、幻燈機和放大鏡3類光學儀器也有所了解但了解得并不完整這一具體情況進行的．

1 創設貼近學生生活的情境 激發學生自主探究的欲望

教師：播放一段關于使用老式照相機拍照的視頻，提醒學生注意觀看．并在播放視頻后向學生展示視頻中照相機照出的照片的樣子．

學生：學生觀看視頻中的人是如何照相和照出來的像的樣子.

教師：我們看到影片里的照片和我們使用數碼相機照相時看到的照片一樣嗎？

學生：影片中的照片上的人頭朝下，是倒立的，而我們用數碼照相機照相時看到的像是正立的．

本環節中教師通過讓學生觀看視頻不僅僅是為了激發學生的學習興趣，更主要的是使學生產生初步的認知沖突，帶著這樣的疑問有利于學生后續的學習．

教師:展示自制照相機(如圖1所示).

圖1 自制照相機

教師：老師所展示的照相機的鏡頭部分應用了一個什么光學原件？(同時在PPT上展示照相機鏡頭的照片如圖2所示)

圖2 展示的照相機鏡頭

學生：觀察PPT上的鏡頭照片和老師自制的照相機，照相機的鏡頭是應用到了凸透鏡．

教師：剛才我們觀察了生活中常用的照相機，鏡頭用到了凸透鏡，今天我們就來學習“生活中的透鏡”(板書課題：生活中的透鏡).

本環節中教師通過讓學生觀察教師自制的照相機，除了要引出凸透鏡這一主題外，還是要借助這一教學環節培養學生勤于觀察、善于思考的習慣．

2 給學生自主探索的空間和時間 激發學生的學習興趣 培養學生觀察制作和探究的能力

2.1 激發學生的學習興趣 培養學生觀察和制作的能力

(1)制作簡易照相機

學生：在老師的指導下制作簡易照相機，如圖3所示.

圖3 學生制作的簡易照相機

教師：現在咱們用自制的簡易照相機給桌子上的光源“照相”如果看不清楚可以抽拉紙筒調節光屏與凸透鏡的距離來讓磨砂紙上的像更清楚.

學生：在老師的指導下觀察照相機成像的特點，如圖4所示.

圖4 觀察照相機成像的特點

教師：從視頻中的照片和我們制作的簡易照相機所成的像我們可以總結出照相機成像的特點是什么？

學生：成倒立的、縮小的像．

板書：照相機成倒立縮小的像

本環節中教師通過自制照相機的活動幫助學生了解照相機的基本結構，通過前面教學環節中視頻所展示的照片及學生自制照相機所成的像的比較，歸納總結照相機的成像特點．既驗證了前面視頻中照相機成倒立像的真實性，又進一步加強學生對于“為什么我們的照相機成正立的像”一探究竟的愿望．

(2)在光具座上模擬照相機

教師：在PPT上展示照相機成像的光路圖讓學生觀察，如圖5所示.

圖5 照相機成像的光路圖

教師：我們已經了解了照相機的光路是怎么樣的，下面我們就用桌面上的光具座來模擬一下照相機的成像，那么桌子上的哪個元件相當于照相機的鏡頭呢？

學生：凸透鏡.

教師：哪個相當于底片呢？

學生：光屏.

教師：那好！咱們現在就組裝元件，然后給光具座上的發光板拍張照片.

學生：組裝光具座上的元件，然后把所有元件的中心調整到同一水平高度(自制LED發光板、凸透鏡和光屏，如圖6所示，然后調整光具座上的光學元件，直至找到清晰的縮小的倒立的像．

圖6 在光具座上模擬照相機成像

教師：在實驗中怎么才算是找到像了呢？(用PPT引導學生觀察并區分清晰的像與不清晰的光斑)

學生：將自己的像調整至清晰．

本環節中教師通過指導學生在光具座上模擬照相機，再次讓學生確認照相機成像特點，并為下一節使用光具座探究凸透鏡成像規律做鋪墊．

教師：我們照相的時候有時候拍全身照，有時候拍半身照，有的時候會拍特寫．大家想想如果遇到這種情況咱們會怎么樣做呢？

學生：讓照相機離人近一點．

教師：那么咱們把光具座上的凸透鏡往燈板方向移動1 cm看看像怎么樣了？

學生：將凸透鏡向物體移動1 cm后發現光屏上的像不清晰了．

教師：如何調節使像再次清晰？

學生：只要調節光屏就可以再次找到清晰地像(使光屏向后移動)．

教師：(提問學生)之前播放的視頻以及自己制作的照相機成的像都是倒立的，而生活中用的照相機成的像卻是成正立的，為什么呢？今天老師還給大家帶來了一個投影儀(向學生展示投影儀，如圖7所示，并演示：投影儀如何通過平面鏡改變光路讓倒立的像變成正立的).

圖7 演示投影儀成像

本教學環節中，教師通過學生在光具做上模擬的照相機讓學生了解照相機的結構．同時通過演示投影儀如何將倒立的像變成正立的像的過程和對現在所使用的照相機的結構及功能的介紹終于為學生解惑，讓學生不僅認清了照相機成倒立的像的事實，而且對現在的照相機為什么成正立的像也有所了解．

2.2 激發學生的學習興趣 培養學生的探究能力

(1)探究幻燈機的成像特點

教師：老師也是一個喜歡攝影的人，大家來看看老師照的底片(如圖8).

圖8 給學生展示的相片的底片

學生：底片太小看不清楚.

教師：那大家想想辦法(指導學生用幻燈機觀看，并讓學生幫助老師把底片放入幻燈機內).

學生：把底片放入幻燈機內，發現投影出來的圖像是倒立的(學生放底片時因為沒有注意底片的倒正，因此，在播放的時候有些幻燈片是倒著的，學生重新放，反復幾次發現幻燈片應該倒著放在幻燈機中才能在屏幕上看到正立的像)．

本教學環節中教師通過讓學生親自往幻燈機里放幻燈片(底片)，體驗幻燈機的使用，不僅激發了學生的興趣與求知欲，而且通過幻燈片的放置過程讓學生深刻認識到幻燈機成倒立的像的事實．

教師：那么我們現在看一看幻燈機的結構圖(在PPT上向學生展示幻燈機的結構，如圖9所示)，同學們，你們是否能嘗試著把你們剛剛制作的簡易照相機改造成一個簡易的幻燈機呢？

圖9 幻燈機的結構圖

學生：自己動手改把照相機改造成幻燈機，并使用自制的幻燈機把影像投射在屋頂或者墻上.

教師：那么幻燈機的成像特點是什么呢？

學生：成倒立放大的像.

板書：幻燈機成倒立放大的像.

本環節中教師讓學生使用剛剛制作的簡易照相機的鏡頭將手電筒的像投影到房頂或者墻壁上，使學生近一步認識到幻燈機成放大的像．

(2)探究幻燈機和照相機成像不同的原因

教師：同一個凸透鏡為什么有時候能做照相機的鏡頭，有的時候能做幻燈機的鏡頭呢？

學生：與像到凸透鏡的距離有關．照相機所成的像離凸透鏡近，幻燈機所成的像離凸透鏡遠．

由于年齡的特點，初中學生在觀察、思考回答問題時考慮的往往不夠周全，教師在此教學環節中注意到了學生的問題，在后續的教學中做了細致的引導．

教師：那么，大家來觀察一下光具座上的照相機，再看看手中的幻燈機，它們有什么不同呢？

學生：同一個凸透鏡當照相機使用時物遠像近，當幻燈機使用時物近像遠.

根據學生的總結情況在黑板上分別對應的畫出同一個凸透鏡當照相機使用時的物距與像距及當幻燈機使用時的物距與像距,如圖10所示．

圖10 同一凸透鏡作為照相機和幻燈機使用物距與像距的關系

教師：這里我們引入物距和像距的概念，人們規定物體到凸透鏡的距離叫物距，用u表示，像到凸透鏡的距離叫像距，用v表示．

本環節中教師通過讓學生比較同一個凸透鏡在分別做照相機和幻燈機使用時所成的成像的特點不同，并引導學生尋找原因，幫助學生進一步歸納凸透鏡的成像特點，使學生初步認識到同一個凸透鏡成不同像的原因，并使學生意識到照相機和幻燈機是利用了凸透鏡成像特點的原理制成的．為下一節課“凸透鏡成像規律”的學習做鋪墊．

(3)探究放大鏡的成像特點

教師：同學們，剛才咱們已經說了物距小于像距的時候凸透鏡相當于幻燈機的鏡頭，那么現在來把光具座上的LED光板調到距離凸透鏡3 cm遠的地方然后觀察像．

學生：LED發光板移動到指定位置，發現找不到像(光具座上的凸透鏡焦距為10 cm)

教師：既然看不到像，就先看看老師在桌子上留給大家的話．

學生：老師字太小了看不清楚.

教師：那大家能不能想想辦法利用桌面上老師給你們的物品清晰的讀出這句話的內容呢？

學生：把凸透鏡當成放大鏡，觀察桌面上的話(如圖11所示)．

圖11 凸透鏡當作放大鏡使用

教師：大家能不能總結一下放大鏡的成像特點呢？

學生：放大鏡成正立放大的像.

板書：放大鏡成正立放大的像.

教師：咱們已經知道了，照相機、幻燈機和放大鏡的成像特點，這3種光學儀器的成像特點除了我們看到的不同點以外還有沒有不同的地方呢？提示學生：怎么看到他們所成的像？

學生：照相機和幻燈機成的像能用光屏接到，放大鏡成的像用光屏接不到．

教師：而這個區別也是像的一種性質，咱們管能用光屏呈接到的像叫做實像，不能用光屏呈接到的像叫虛像，所以照相機成像的特點是倒立、縮小的實像，幻燈機成像特點是倒立、放大的實像，放大鏡成像特點是正立、放大的虛像(補全板書上的實像和虛像)

本環節中教師通過一個日常的行為：讓學生想辦法看清楚紙條上非常小的字，使學生認識到凸透鏡的第三個應用——放大鏡，也使學生了解放大鏡的成像特點，并且使學生再次體驗同一個凸透鏡成不同的像，更加深刻的使學生意識到同一個凸透鏡成像可以成放大或縮小的像、倒立或正立的像也可以是實像或虛像．

2.3 激發學生的學習興趣 促進學生自主探究

教師：首先用flash(如圖12所示)引導學生小結本節課學習的內容．

圖12 用flash小結講課內容

學生：我們這節課學到了：

(1)照相機：物距大于像距成縮小倒立的實像．

(2)幻燈機：物距小于像距成放大倒立的實像．

(3)放大鏡：成正立的放大的虛像．

教師：同一個凸透鏡為什么能成3種不同的像呢？這之間是否有一定的規律呢？下節課我們將進一步“探究凸透鏡成像的規律”．課后大家可以查閱資料了解更多的生活中的透鏡．

本環節中教師通過flash課件幫助學生總結本節課中所學到的知識，并為下節課“凸透鏡成像規律”的學習做鋪墊．

3 小結

本案例是一節物理知識的應用課，教師在教學中重視學生觀察、制作能力和從實踐中總結知識的能力的培養．在課堂上通過讓學生親自動手制作簡易照相機和使用自己制作的簡易照相機的鏡頭改裝成簡易的幻燈機，并觀察其成像特點，幫助學生了解照相機和幻燈機各自的結構特點與區別．通過讓學生利用光具座模擬照相機、幻燈機和放大鏡成像讓學生能夠更好的體會3種儀器成像時物距與像距的關系．

這節課中學生學習方式多樣化，既有聽講與觀察思考，又有實際操作和動手制作、實驗等，使接受、探究、體驗3種學習方式有機融合．學生在課堂學習中既動腦又動手，學得生動活潑；既學到了知識，增長了能力，又體驗到了科學研究與創新的過程，既學得活潑而輕松，又獲得多方面的發展．同時思維參與貫穿教學的各個環節，理論對于實踐的指導作用使學生始終處于積極主動的思維狀態.可見，教師在課堂教學設計中應富有創新意識，創設形象生動的教學情境，激發學生的學習興趣和強烈的探索欲望，使學生處于一種積極的思維狀態，這樣才能有利于培養學生的創造能力．

參考文獻

1 燕國材.非智力因素與學習.上海：上海教育出版社，2006

2 皮連生主編.教育心理學.上海：上海教育出版社，2004

3 (前蘇)蘇霍姆林斯基著.學習興趣是學習活動的重要動力.劉倫振譯.外國中小學教育，1990(1)