厚積薄發環環相扣先漁后魚

孫云華

探究凸透鏡成像規律是光學部分的重點內容，

應該在學生對生活中常用的透鏡及其成像情況具備一定認識的基礎上，用探究的方法得到規律.教師在第一課時一般采用學生自主合作的探究實驗方式進行教學，為學生提供大量感性資料，減輕學生抽象思維難度，在接下來課時中教師再評述、小結、鞏固.但在實際的教學中有些教師為了省時省事只做演示實驗，有些教師也使用探究式教學，但引導不當，最后只能一手包辦說出規律，失去探究實驗的意義.這樣的過程不僅沒能讓學生體會到用探究方式獲得知識的愉悅，而且還失去了培養學生觀察、動手、分析、歸納能力的機會，一遇到實際問題就會感到力不從心，產生對物理學科的畏難心理，學習熱情大打折扣.為解決這一問題，筆者結合教學實踐，總結出了以下幾點心得.

一、充分的知識技能準備

本節探究課學生面臨著以下困難：（1）實驗探究涉及到的物理名詞多，如對焦距、物距、像距，實像、虛像，放大、縮小這些物理名詞的理解；（2）實驗操作要求高，要找到各種像應調整什么，如何調整，學生感到盲目；（3）凸透鏡成像的規律復雜，在不同的物距條件下所成像的性質不同.

為能順利完成教學，課前教師要為學生做好充分的知識技能準備.

1.重視小孔成像規律的探究

在光的直線傳播中學生已經接觸到了小孔成像，教師要和學生一起做好這個探究實驗，把以下幾個方面做到位：（1）結合做光路圖的方法讓學生理解小孔成像的原理和規律；（2）通過這個探究實驗建立一些探究、描述成像性質的概念，如物距、像距、實像、放大、縮小、正立、倒立等.知道實像是由真實光線會聚而成，能在光屏上呈現的像.理解放大、縮小、正立、倒立是像以物為參照物比較而得，特別要將放大、縮小和變大、變小區分（變大、變小是像以原來的像為參照物比較而得）.認識到實像是倒立的.（3）學會用光屏接收實像并且如何將其調到最清晰，以及如何測量物距、像距.

2.做好平面鏡成像規律的探究

平面鏡成像是光的反射形成的虛像.學生第一次了解虛像的概念，虛像是由發散光線的反向延長線會聚而成，無法在光屏上呈現，只能用眼睛觀察.認識到平面鏡的虛像是正立的.

3.讓學生用凸透鏡進行課前預探究，形成初步感性認識

學生對凸透鏡成像沒有感性認識，讓他們直接探究凸透鏡成像規律，學生往往不知道探究什么，從哪里開始探究.課前教師應該把凸透鏡發給學生讓他們看一看、做一做，認識到放大鏡屬于凸透鏡，凸透鏡不總是成放大的正立像，還能成放大的倒立像、縮小的倒立像，使學生對凸透鏡能成不同的像有感性認識，并且意識到這和物距有關，從而便于找到探究實驗的方向.

二、精彩的情境引入

俗話說：良好的開端，成功的一半.部分學生由于預習不充分，不知道該實驗的目的和具體內容，必須有明確而生動的引入才能達到良好的教學效果.探究前可以先結合PPT展示光路圖復習小孔成像、平面鏡成像，學生知道它們分別是光的直線傳播、光的反射成像，因勢利導提出問題：光通過凸透鏡發生折射能否成像呢？再讓學生用凸透鏡看書上的字，透過凸透鏡可以看到正立放大的像.再問：凸透鏡只能將物體放大嗎？再讓學生手握凸透鏡并伸直手臂透過透鏡以觀察投影屏幕上的字，在學生意外發現他們所看到的竟然是倒立、縮小的字.再問：除了剛才兩種情況，凸透鏡還能成其他性質的像嗎？凸透鏡成不同性質像可能是什么因素改變引起的？（學生很容易意識到凸透鏡成不同的像可能與物體到凸透鏡的距離有關）.這一連串的提問和活動不僅有效加深了學生對凸透鏡能成多種性質像的記憶，強烈激發了他們對凸透鏡的探究欲望，也為下面的實驗探究明確了方向（即改變物距，找到各種性質的像并記錄，分析并總結出規律）.教師設計的問題目的明確，環環相扣，能引發學生的思考，研究過程也就水到渠成了.

三、有效地指導示范

探究凸透鏡成像規律的實驗中，大部分學校目前所用的器材都是光具座、蠟燭、凸透鏡、光屏、火柴等，光具座長度一般是90 cm.為便于學生理解和操作，實驗前應幫助學生解決以下問題：

1.實驗器材的介紹

（1）物體是什么？為什么選擇燭焰？（燭焰是強光源，像亮度高，易于觀察；燭焰上下不對稱便于比較像的正倒）

（2）光屏的作用是什么？（接收實像）（3）利用什么器材測量物距、像距？（利用光具座）.

2.操作技能的指導

（1）如何組裝各個光學原件？（凸透鏡固定在中間40 cm的坐標處，螺絲擰緊保持凸透鏡位置不變，坐標取整，便于計算.蠟燭安裝在凸透鏡左側的滑塊上，光屏安裝在凸透鏡右側滑塊上，光屏需來回移動調節，右手在右側操作較方便.）（2）如何正確測量物距、像距？（物距、像距是物、像到凸透鏡光心的距離，應是二者坐標之差，而不是物體、像對應的坐標，老師可用PPT示范，讓學生練習讀出物距、像距.）（3）如何使像呈現在光屏中央？（調節燭焰的中心、凸透鏡的光心、光屏的中心，使它們在同一高度.）（4）如何改變物距？（由遠到近改變物距，不易遺漏成像情況，便于總結規律.）（5）如何在光屏找到清晰的像？（光屏要來回移動直到像最清晰.）

四、合理的探究模式

整個探究過程中存在著一對矛盾：教師的引導過多，留給學生思考、自主探究的機會比較少，但是全部放手讓學生探究，學生由于基本知識與技能的缺失，無意義地消耗了時間和精力.對此筆者認為老師們可以通過教學實際采用不同處理方法.

1.從課堂時間角度考慮

（1）將學生分組按指定要求得結論.例如凸透鏡成實像時，一半學生探究倒立、放大的實像，另一半學生探究倒立、縮小的實像，這種做法可以節省時間，歸納完整規律；

（2）讓學生經歷完整的探究過程，先將現象觀察清楚，得出正確數據，再總結規律，如果時間不夠，規律的總結深化可放到下一節課中.

2.從學生角度考慮

（1）如果學生的基礎好一些，可以實行完全開放的探究形式，允許學生在活動中犯錯誤，走彎路，加深對探究過程的理解和研究方法的掌握；

（2）如果學生的基礎差一些，采用“半開放式探究”.課前設計好周密實驗方案，預先幫學生繪制好相關圖表，引領學生按設計步驟進行實驗.為便于分析數據，探究前讓學生先固定凸透鏡，再用筆標出凸透鏡兩側的一倍、兩倍焦距的位置，確定好范圍，為總結規律布設臺階.

五、多樣的輔助手段

對學生而言，如果僅憑感性印象和傳統的實驗設備，很難對成像原理及整個變化過程有一個系統的理解和記憶，因此還要借助多樣的手段來輔助教學.

1.用flash動畫向學生展示凸透鏡成像的連續變化規律，使學生初步通過凸透鏡成像光路圖認識到物近像遠像變大，兩倍焦距是放大實像和縮小實像的分界點，焦點是成虛實像的分界點，什么是實像？什么是虛像？當物體逐漸靠近凸透鏡時，入射光線逐漸發散，折射光線也隨之發散，會聚成的像也離凸透鏡越遠，實像越大.物體在兩倍焦距外時，像在另一側一倍焦距和兩倍焦距間，用幾何知識很容易得出是倒立、縮小的實像.同理可以分析說明倒立、等大的實像和倒立、放大的實像，說明兩倍焦距是放大實像和縮小實像的分界點.當物體在一倍焦距內時，折射光線發散開了，無法正向會聚成實像，但能反向會聚成正立，放大的虛像 ，所以這時光屏接收不到，但眼睛看得到.當物體在一倍焦距上時，折射光線互相平行，無法成像，說明一倍焦距是實像和虛像的分界點.

2.凸透鏡成像與小孔成像、平面鏡成像做對比.凸透鏡成像與小孔成像的比較：當凸透鏡成實像時，根據像距與物距的大小關系可以確定成像的性質，這與小孔成像現象相同（像距小于物距時，成倒立、縮小的實像；像距大于物距時，成倒立、放大的實像；像距等于物距時，成倒立、等大的實像）.凸透鏡成像與平面鏡成像的比較：虛像是正立的，光屏接收不到，但眼睛看得到.

3.用自制磁性箭頭展示成像規律.課前，教師在黑板上畫好凸透鏡符號，畫出主光軸，標出一倍焦距處和兩倍焦距處.用大小不同的自制磁性箭頭表示物體和像.教師擺好物體，讓學生根據凸透鏡成像規律把符合要求的磁性箭頭貼到黑板上的主光軸上，并說出對應的成像規律.這種方法寓教于樂，學生積極性高.

總之對于凸透鏡成像規律教學，教者應有全局思想，從總體上把握前后概念、規律之間的聯系，使學生在課堂探究時不必為一些概念花費較多的時間，在教師合理高效的引導下學生集中時間和精力去經歷探究的各個環節.教師應重視教學策略的研究，教學的重點不在于知識的完整性和深度，而在于科學研究方法的滲透和引導，培養學生觀察動手的能力、分析解決問題的能力、交流合作的能力.