淺析初中物理《探究凸透鏡成像規律》案例中的課堂創新

朱云

初高中物理教學作為中學階段教育教學的重要組成部分，其在中學教育教學中占據著重要的比重。如何做好物理教學，完成物理的教學任務，是每一個中學物理教師肩上不可推卸的重任。作為一名初中物理教師，從已畢業學生反饋的情況來看，初進高中的優秀學生對于高中物理的學習，也是感覺難上加難，要經歷一段較長的適應過程，而高中物理教師總是在抱怨學生學習高中物理的能力越來越差，問題的根源在于初中物理教育嗎？個人認為并不竟然，究其原因，初高中物理在知識體系、培養目標、學習內容、學習過程、學習方法等方面存在較大差異，初高中物理有效銜接的重要性已顯得日益突出。

現以一節初中物理的常規課創新為契機，盡量貼近高中物理的教學和研究方法，從中找到初高中物理教學的不同點和銜接點，探討初高中銜接的有效方法。

[案例主題]

在《探究凸透鏡成像規律》培養高中物理意識的體會。

[案例背景]

1.在《普通高中物理課程標準》中提出“高中物理是普通高中科學學習領域的一門基礎課程，與九年義務教育物理或科學學科課程相銜接”。但長期以來，初高中銜接問題是高中教學起步關鍵所在，如何使初中生能盡快適應高中學習，搞好初高中教學銜接，是每位初中物理教師必須關注的現實問題。

2.高考和高中課程正在進行改革，高中教材能否和初中教材進行接軌，學生面對高中學習是否會有效銜接，初中物理教師必須通過課程創新和改革來跟上初高中教學銜接的節奏。

3.從自身出發，在初中已經畢業的學生升入高中以后，經過高中物理學習和我聯系反饋的內容信息來看，自己感覺也有必要進行初高中物理教學銜接的嘗試。

基于以上原因，我在課堂教學中努力做到與高中接軌，體現高中物理思想和研究方法。現就初中八年級物理《探究凸透鏡成像規律》一課所做的課堂創新，與大家一起探討初高中銜接的內涵。

[課標要求]

《義務教育物理課程標準》對這節課的要求：探究并知道凸透鏡成像的規律。

高中物理教學大綱的要求：通過實驗知道透鏡成像的規律，會用作圖法探究出透鏡成像的規律。

[課程設計思路]

在初中階段本節教學一直是實驗教學中的難點，難度體現在以下方面：

1.實驗的步驟多，觀察的內容多，需要強調注意的問題多，老師用于組織教學的工作量大，實驗暫停糾錯的時刻多。

2.在實驗過程中，初中教師只會讓學生找三個特殊的物距點來研究，就得到凸透鏡成像的規律，忽略了中間探究過程，導致生硬的得出規律。

3.實驗結束后，學生對規律的理解多半一知半解，對規律的記憶往往是通過死記硬背，并沒有通過實驗探究過程來理解記憶。造成碰到變形的此類題型，處理起來并不能得心應手。

針對上述問題，本著初高中銜接的理念，計劃以某些高中的教學方法去進行探究實驗，力求解決上述問題。

[教學過程]

一、通過實驗經歷探究凸透鏡成像規律的過程

學習活動：小組同學一起觀察下面三幅圖片，交流，討論：照相機、投影儀、放大鏡都是利用凸透鏡來成像的，為什么成像差別那么大呢？

探究過程：

（一）提出問題：凸透鏡成像的大小、倒正、虛實是由什么決定的，有什么規律呢？

（二）器材：光具座、蠟燭、凸透鏡（f=10cm）、光屏、火柴。

（三）知識準備：

1.物距：蠟燭到凸透鏡之間的距離。用u表示。

2.像距：光屏上的成像到凸透鏡之間的距離。用v表示。

3.特別提示：光屏上得到最清晰的像時，測像距才是準確的。

a.將凸透鏡移動到光具座上標有40cm的地方，固定下來。（擰緊下方的螺母）

b.將蠟燭點燃，固定在凸透鏡左邊的蠟燭臺上。

c.將蠟燭、光屏移動到凸透鏡的兩側靠攏。

d.調節三者高度，使蠟燭火焰中心、凸透鏡的中心、光屏的中心在同一水平高度。

設計思路一：

老師根據學生提出的問題，選出與本節課有關的問題進行探究。這可以培養學生的概括、聯想的能力。實際上學生容易提出：凸透鏡成像的不同與物體距離透鏡的距離有什么樣的關系？

1.將蠟燭向左移動到光具座上標有10cm的地方，固定下來。

2.此時，u= ?cm，u ?2f。（20cm）（填大于或小于），而后左右移動光屏，當光屏上成一個清晰的像時停止移動，將觀察到的現象和相關數據填入到表格對應位置。

3.將蠟燭再向右移動，在光具座上標有20cm的地方，固定下來。

4.此時，u= ?cm，u ?2f。（20cm）（填大于、小于或等于），而后移動光屏，當光屏上成一個清晰的像時停止移動，將觀察到的現象和相關數據填入到表格對應位置。

如上圖：

5.將蠟燭向右移動，在光具座上標有25cm的地方，固定下來。

6.此時，u= ?cm f ?u ?2f。（填大于、小于或等于）， 而后移動光屏，當光屏上成一個清晰的像時停止移動，將觀察到的現象和相關數據填入到表格對應位置。

設計思路二：

學生實驗設計時，先讓學生把物體由遠向近找到兩次成實像的情況，逐一去驗證生活中的透鏡的成像情況，不明確告訴2倍焦距的位置，讓學生通過實驗找出來。

為了節約時間，可設計好數據讓學生找像，進而形成凸透鏡成像的規律。讓學生自主找到2倍焦距點是放大和縮小實像的分界點，可以培養學生自主探究的能力。

如上圖：

7.此時再將蠟燭向右移動一些，在光具座上標有30cm的地方，固定下來。

8.此時u= ?cm，u ?f。（填大于、小于或等于），移動光屏，觀察光屏上還能成像嗎？_______________（填能或不能）。

如上圖：

9.將蠟燭再向右移動一些，在光具座上標有33cm的地方，固定下來。

10.此時u= ?cm，u ?f。（填大于、小于或等于），移動光屏，觀察光屏上還能成像嗎？ _______________（填能或不能）。

11.讓你的眼睛在光屏的這一側，透過凸透鏡觀察蠟燭，能看到一個正立、放大的蠟燭像嗎？_________（填能或不能），將你的觀察結果填寫在表格的相應位置。

如上圖：

12.將蠟燭再向右移動一些，在光具座上標有35cm的地方，固定下來。

13.此時u= ?cm，u ?f。（填大于、小于或等于），移動光屏，觀察光屏上還能成像嗎？_______________（填能或不能）。

14.讓你的眼睛在光屏的這一側，透過凸透鏡觀察蠟燭，能看到一個正立、放大的蠟燭像嗎？_________（填能或不能），與上一步相比，像變_____了些。（填大或小）將你的觀察結果填寫在表格的相應位置。

設計思路三：

實驗數據出來后，把學生中不同的結果都展示出來，問：通過實驗數據你能得到哪些結論？

學生通過觀察會得到：（1）一個物距對應有一個像距，（老師補充：凸透鏡成像公式：1/u-1/v=1/f）;（2）在u>v時，成倒立縮小的實像;在u

實驗現象和數據記錄表格略。

二、通過實驗數據畫出像的位置和大小

請根據上圖數據，按照比例描畫出像的位置和大小：（以u>2f為例）

設計思路四：

把學生觀察到的物體和像的位置標在主光軸上，讓學生體會焦點和2倍焦距點是兩個重要的分界點;同時應用所學過的關于透鏡的作圖找出透鏡的三次成像，注意作圖的規范。利用圖像法讓學生體會三次成像的條件、結果，化抽象為形象，幫助學生理解，又培養了學生的歸納、概括的能力。

（1）再將蠟燭移動到標尺上標有25cm的地方，移動光屏，使光屏上成一個清晰的像。

（2）用自己的手指將凸透鏡擋住一部分，觀察光屏上的像有沒有缺損，亮度有沒有變化？

（3）將蠟燭取下，使蠟燭的位置稍微上下移動一下，觀察光屏上像的位置有什么對應的變化？______________________

（4）將蠟燭和光屏取下來，互換位置，觀察光屏上能成什么樣的像，與剛才有區別嗎？________________________________

設計思路五：

通過補充實驗，使學生對于成像的亮度變化、成像的位置調節方法及成實像規律的位置可逆性有了初步的認識。

三、課堂練習

小明利用一未知焦距的凸透鏡探究凸透鏡成像規律，進行了如下的制作并得到了相關結論。

（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如下圖所示的光路圖，則該透鏡的焦距為_______cm。

（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使燭焰、透鏡和光屏三者的中心大致在______。

（3）按要求進行觀察和測量，并將觀測情況記錄在下表中，把空缺部分補充完整。當燭焰從遠處向透鏡靠近時，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應向________透鏡的方向移動。（選填“遠離”或“靠近”）

設計思路六：

通過本題考查學生應用知識解決實際問題的能力，表格中的第二個空，如果學生理解了公式1/u-1/v=1/f，就很容易填出，當然利用光路的可逆性也可以填出。

效果及反思：

1.課堂容量增加。

這樣設計上這節課，需要兩個課時，所以要注意課堂結構的把握，設計最優的課堂實施方案。

2.讓學生適應高中物理學習方法的多樣化的特點。

高中每節的內容較多，語言敘述較為嚴謹、簡練、敘述方式較為抽象、概括、理論性較強;描述方式也比較多。如：文字法、公式法、圖像法、互相補充、互相完善;對同一物理現象或規律要從多側面去觀察研究;對學生的思想能力和思維方式的要求也有較大的提高。通過本節課發現，學生能通過數據分析、通過圖示總結、能通過作圖法找到像各占相當的比例。

3.學生的抽象思維方法得到了鍛煉，為高中學習提供了幫助。

學生思維方式以形象思維轉為抽象思維，學生對復雜的問題一般能從理論上加以分析和概括，還能自覺地要求把學到的理論知識用于實際，用理論去解釋具體現象和認識新事物，這可以培養學生的概括、聯想能力。這樣使學生從思維方式由形象思維轉變到抽象思維，實現了學生由經驗型向推理和判斷、分析問題的能力、聯想、歸納演繹的能力方向發展。

4.突出實驗對培養學生自主探究能力的特點。

物理是一門以實驗為主的學科。新教材將物理實驗融入整個物理教學始終，體現更強的探究性。形象、直觀、生動的物理實驗，在學生學習知識、掌握方法、體驗過程中有著其他方法無法替代的作用。物理新課程從教學目標出發，對物理實驗內容和實驗方式進行了重大調整。

淡化了演示實驗和學生實驗的區別。物理實驗不再只是簡單達到訓練某一技能，驗證某一知識或規律的驗證性實驗或測量性實驗，而是讓學生通過實驗親自體驗科學探究的過程：提出問題—猜想或假設—設計實驗—進行實驗—分析論證—解決問題。今后的物理課程除了必要的科學結論要有“知道”“理解”等終結性要求外，還應該包括“經歷”“通過”“學習”這樣的過程性要求。增強學生對科學探究的理解，讓學生體驗科學的過程，了解科學方法，發展學生的探究能力。

5.注意聯系社會實際，貼近學生生活，這突出了物理學科的特點。

實驗探究過程重視與生活生產的聯系，重視與技術社會的聯系。首先，把物理教學內容和學生生活實際聯系起來，激發學生的學習熱情，強化學生的實踐意識，提高學生分析問題和解決問題的能力，要把物理知識和應用技術、人文學科相結合，使學生獲得一個更為寬廣的視野，幫助學生形成科學的價值觀和社會的責任感。同時，在教學方式上要使物理貼近學生生活，聯系社會實際。

6.培養學生良好的學習習慣有所體現，為高中更好地掌握知識打下基礎。

在初中階段應該培養學生良好的解題習慣，培養學生認真審題的習慣，書寫要工整。注重思維過程，推理要嚴謹，言必有據。解題步驟既要簡明有條理，又要完整無缺，不能忽略或遺漏重要的關鍵步驟和中間結果。教師在講解習題時要注意解題思路和解題方法的指導，有計劃地逐步提高學生分析解決物理問題的能力。講解習題時，要把重點放在物理過程的分析上，并把物理過程圖形化，讓學生建立正確的物理模型，形成清晰的物理過程。畫示意圖是將抽象變形象、抽象變具體，所以在教學時要求學生審題時一邊讀題一邊畫圖，養成習慣。在講解物理習題時，還要培養學生一題多解的能力，幫助學生從多角度對習題進行分析，從而找到最佳的解題途徑。在學完每一章節后，讓學生對本章內容進行總結，學生在總結過程中知識點得以整理，最重要的是培養了學生的能力。