“透鏡對光的作用”教學實踐與思考

(江蘇省蘇州工業園區星海實驗中學，江蘇 蘇州 215021)

在2013年11月江蘇省教育學會主辦的一次教研活動中，筆者開設了蘇科版物理(八年級上冊)“透鏡”的公開課.“透鏡對光的作用”是“透鏡”這一節教學的重點、難點，在以往的教學中，學生普遍感到，這一內容很抽象、難理解，如何讓學生在輕松、愉悅的過程中深刻理解這一規律？筆者就“透鏡對光的作用”的教學，分“實踐前的準備”、“教學片斷簡錄”和“教學反思”三個環節，交流自己的做法.

1 實踐前的準備

1.1 教學策略的制定

筆者查閱了大量網絡資料和各類教育教學雜志，收集各種教法和學法，并與同事進行廣泛、深入的研討，最終形成了“主導—主體”的教學思路，即由教師主導(“問題驅動”的形式)教學過程，引導學生的主體活動(“分組探究”的形式)，將實驗用具作為學生的認知工具，讓學生在活動中學習，并獲得深刻的認知體驗，從而建構透鏡對光的作用的規律，達成教學目標.

1.2 實驗用具的選擇

圖1

“透鏡對光的作用”的教學內容包含：概念——焦點，規律——凸(凹)透鏡對光的作用.常見的做法是用手電筒配合透鏡，通過觀察光斑大小的變化進行講授，這種做法的不足之處有兩點：(1)無法直接看見光的傳播路徑，即“可視性”比較差；(2)學生很難根據光斑大小的變化歸納出透鏡對光的作用規律，即“太抽象”.無論是概念的建立，還是規律的掌握，學生都需要豐富的感性認識，因此“可視性”在本節課的教學中有舉足輕重的地位.筆者采用了“做中學”光學實驗儀器(如圖1).該器材與以往器材相比較有三個明顯優勢：(1)它有三個平行的激光光源，且可獨立控制；(2)它的光源是有一定長度且豎直安裝的線光源，光與桌面形成較長的交線，可顯示其行進路徑；(3)價格比較低廉(約四五十元)，學校可以多購置幾套，滿足學生分組實驗的需要.在“可視性”上的根本性突破，是本課例最大的亮點之一.

2 教學片斷

片斷一：凸透鏡的焦點

師：播放冰透鏡向日取火的視頻.并提問：若把太陽光近似看作平行光，設想太陽光通過凸透鏡后會如何傳播？請把你的猜想用簡圖形式畫下來.

學生分組探究，觀察平行光通過凸透鏡后的傳播路徑.

①讓三束平行光(但與主光軸不平行)射向凸透鏡，觀察實驗現象(如圖2a)；

②調整凸透鏡的位置，讓三束平行光與主光軸平行并射向凸透鏡，觀察實驗現象并把現象畫下來(如圖2b).

圖2

師：如果有第四束平行于主光軸的光經凸透鏡后，過不過這個點？

生(猜測)：過這個點？

師：大家做一做，試試看.

圖3

生：(驗證)……哇，果然如此(如圖3).

師：所有平行于主光軸的光經凸透鏡后都聚焦在這個點上，你能給這個點取個名字嗎？

生(異口同聲)：焦點.

師：很好！平行于主光軸的光經凸透鏡折射后會聚于主光軸上一點，這個點叫做焦點(符號：F),焦點到光心的距離叫做焦距(符號：f).

師：你能確定桌上凸透鏡的焦點或焦距嗎？若能，請確定焦點，并測出焦距的數值.

學生分組探究，小組代表發言，交流探究結果(如表1).

表1

片斷二：探究凸透鏡對光的會聚作用

圖4

教師利用實物投影儀呈現實驗現象(如圖4).

學生觀察實驗現象，并敘述之：①沿著主光軸通過光心的光經凸透鏡后，傳播方向保持不變；②平行于主光軸的光經凸透鏡后，靠近主光軸方向偏折；③凸透鏡對平行光束有會聚作用.

師：凸透鏡對發散光束、會聚光束是否也有會聚作用呢？

教師利用實物投影儀展示實驗現象(如圖5).

圖5

小組討論、交流，代表發言.會聚光束經凸透鏡后靠近主光軸方向偏折，發散光束經凸透鏡后也向靠近主光軸方向偏折.

師生共同總結：平行光束、發散光束、會聚光束經凸透鏡后都靠近主光軸方向偏折，凸透鏡對光有會聚作用.

師：凸透鏡對光有會聚作用，是折射光相對于入射光更偏向主光軸，不一定非要有交點.

片斷三：探究凹透鏡對光的作用

師：凸透鏡對光有會聚作用，光通過凹透鏡后發生怎樣的現象呢？

學生分組探究，觀察光通過凹透鏡后的傳播路徑.

①讓三束平行于主光軸的光射向凹透鏡，并把觀察到的現象畫下來.

②分別讓會聚光束、發散光束射向凹透鏡.

圖6

小組代表展示探究①結果(如圖6).

師：凹透鏡有焦點嗎？

生：有.將圖中的折射光線反向延長，相交于主光軸上的同一點，這點就是凹透鏡的焦點.

師：你認為凹透鏡的焦點與凸透鏡的焦點有什么不同？

小組代表展示探究②結果(如圖7).

圖7

生：平行光束、會聚光束和發散光束經凹透鏡后均向遠離主光軸偏折，凹透鏡對光有發散作用.

師生共同總結：凹透鏡對光的發散作用是相對于原來的傳播方向，不一定非要成發散狀.

3 教學反思

3.1 巧設問題，保護和培養學生的學習興趣

“學起于思，思起于疑”，問題驅動是學習的外驅力，而學習興趣則是學習的內驅力.以實驗為基礎的物理學科教學，課堂上可以通過問題引領，啟發學生觀察、思考.在本文展示的三個教學片斷簡錄中有八處設問，若從一整節課來講，實際設問保守估計可達15次左右.本課例中筆者抓住學生的疑慮、困惑，進行有效的設問和追問，引發學生積極思考，激發出他們高漲的探究熱情，并推動他們深思求解的探究行為，讓學生體驗到了學習過程的快樂和獲得成功的喜悅.例如：在“焦點概念”的教學中，提出“如果有第四束平行于主光軸的光經凸透鏡后，過不過這個點？”再如：“凸透鏡對光的作用”教學中，提出“凸透鏡對發散光束、會聚光束是否也有會聚作用呢？”讓學生在探究解決問題的過程中構建知識結構，培養學習興趣.

3.2 合作探究，落實學生主體地位

一堂好課不是看教師教得多么精彩，而是看學生能否以主體的身份參與課堂，是否學得主動、快樂、有效.合作學習、探究學習是新課程倡導的兩種重要學習方式，而合作探究(或小組探究)則是落實學生主體地位的最常見、最有效的方式.在本課例中，每位學生都參與了小組的實驗探究，體驗、感悟和領會其中的真諦，真正成為課堂的主人.無論是“凸透鏡對光的作用”、“凹透鏡對光的作用”，還是“焦點”概念的教學，都是學生通過小組實驗、觀察、合作討論主動獲取的.在合作探究中，培養了學生合作交流、自主學習的能力.

3.3 高效主導，滲透科學素養教育

物理教學的任務分顯現任務(學習學科知識和提高解決問題的能力)和隱性任務(培養科學素養，如科學研究方法和邏輯思維能力)兩部分.學科知識可以通過一兩節課的學習讓學生掌握，解決問題的能力可以通過一階段的培養讓學生獲得明顯進步，但科學素養的培養則不是一朝一夕的事情.在本課例中，多次利用觀察、比較、實驗等科學研究方法突破教學重點、難點.

例如，“凸透鏡焦點概念的教學”是在學生實驗發現三束平行于主光軸的光經凸透鏡會聚于一點的基礎上，引入第四束平行于主光軸的光.通過平移第四束光發現任何一束平行于主光軸的光經凸透鏡后都交于這個點，從而水到渠成地建立了焦點的概念；再如，“凸透鏡對光的作用”是學生在觀察平行光束、會聚光束和發散光束經凸透鏡后的實驗現象的基礎上，通過比較、分析、歸納等邏輯思維過程，概括出凸透鏡對光有會聚作用.在研究中潛移默化地滲透了科學方法教育，提升了學生的邏輯思維能力和科學素養.