大膽改進實驗 培養學生思維

張曉怡

摘要：凸透鏡成像規律內容多，成像情況復雜，探究凸透鏡成像規律的實驗設計應當充分分析現行教材的優缺點，考慮學生的認知規律，讓學生經歷真正的探究過程，自主獲取知識。本文就該實驗的改進與授課進行了深入討論。

關鍵詞：改進實驗；學生思維

探究凸透鏡成像的規律是八年級物理光學部分的重要實驗之一，該實驗的成像情況復雜、結論內容繁多且容易混淆，按照現行人教版物理教材中的實驗方案，學生探究起來難度較大。

從實驗器材上看，教材實驗存在一些不足。教材選用的光源是蠟燭，其燃燒變短會導致燭焰、透鏡、光屏的中心不在同一高度，實驗時需要不斷調節實驗器材，降低實驗效率；再者，物理實驗室通風條件有限，幾十只蠟燭同時燃燒會消耗氧氣并產生大量的難聞的氣體，降低學生學習效率的同時更危害了其身體健康；另外，本實驗的重點在于探究凸透鏡成像的規律，并非刻度尺的讀數，但通過常規教學來看，在做實驗時，學生將更多的時間耗費在了距離的測量之上，未免顯得有些本末倒置。

從實驗方案上看，教材提到“由于凸透鏡對光的偏折程度跟透鏡的焦距f有關系，所以研究物距“的變化時，焦距可能是個應該注意的參照距離”。在引入環節中，教師可以設計簡單的小實驗，讓學生通過放大鏡去觀察書本上的文字和窗外的景物，學生很容易得出結論凸透鏡的成像情況與物距u有關，但是在學習了光的折射和凸透鏡的基本知識之后，學生對凸透鏡的成像規律是沒有認識的，學生是不知道物距和焦距之間的關系會影響成像性質的，如果按照課本的實驗方案，讓學生先把蠟燭放在離凸透鏡較遠的地方，然后逐漸向透鏡移動，在移動過程中選取若干位置，并調整光屏的位置，觀察成像情況，記錄成像性質和物距、焦距、像和物的位置關系等，最后換用不同焦距的透鏡重復實驗，在大量的實驗基礎上進行分析、采用同中求異、異中求同和同異綜合等物理科學方法尋找統一的凸透鏡成像規律，會花費很多的時間，加之學生動手操作能力有限，很可能一節課都不能完成整個的探究過程。盡管物理課堂的精髓在于學生的自主探究，但是在教學進度的要求之下，本實驗的探究方案亟待改進。

筆者在認真分析教材和學情的基礎上，重點把握新課標關于物理課程性質的描述中所提到的“注意讓學生經歷實驗探究過程，學習科學知識和科學探究方法，提高分析問題與解決問題的能力”，結合本課題指導進行本節課的教學研究。

本節課的教學目標有：1.通過對日常現象的觀察，知道凸透鏡成像的大小、倒正與物距和焦距的大小關系有關；2.通過探究活動，體驗科學探究的全過程與方法，知道凸透鏡成像規律和成實像時像的大小變化規律：物近像遠像變大，物遠像近像變小，學習從物理現象中歸納科學規律的方法。

1聯系生活，激發興趣

以往與學生交往的經驗告訴我，如果向學生提到一個物理學專有名詞，他們往往會用沉默來回應，但是只要我隨口提到他們生活中常見的物品，他們的激情便馬上被點燃，思路也迅速打開。物理本就是一門來源于日常生活的自然科學，只有貼近學生的生活，符合他們的認知特點，課堂教學才有“效”可言。所以在課前熱身環節，就將學生的注意力引向生活。

教學片段1：

1.1游戲熱身激趣：幫像找媽媽

師：同學們，大家看，屏幕上現在有一個身材像F的光源通過放大鏡、投影儀和照相機分別成了3個不同的像，可是老師一不小心將這些像的順序打亂了，你們能不能幫忙將這些像送回他們自己的小房子里呢？

生：開始對著屏幕比劃，嘗試著將所成的像與對應的物品用線連接起來。

師：F光源三次都是通過凸透鏡成像，成的像卻各有不同，真的好奇怪，大家想不想一起來研究一下凸透鏡成像的規律？

生：想！

1.2實驗熱身生疑：同鏡異像

師：同學們看到桌面上的凸透鏡，大家分別通過它來觀察課本上的文字和窗外的景色，看看你有什么發現。

生：紛紛開始動手實驗。

生：發現看書本上的字是正的、放大的，看窗外的人是倒過來的。

生：我也是。我也是。而且人變得很小。

師：同一個凸透鏡，是什么導致它的成像有大有小，有虛有實呢？

生：書上的字比較近，窗外的人比較遠。

簡單的實驗器材結合生活中的現象，學生的學習興趣很快被點燃，思路被自然引向課堂。不自覺地，學生已經在教師的引導下，開始了這節課的科學探究之旅。

2科學探究。驗證猜想

在物理教學中，我們的首要任務就是提高學生的科學素養，紙上談兵的物理課，味同嚼蠟，要想和學生一起吃一頓有豐盛“物理味”的大餐，就必須把實驗請上桌來。

教學片段2：

師：既然我們通過課前的觀察發現凸透鏡的成像有大有小，那么放大和縮小之間，肯定存在了一個分界點，你們同不同意這個推理？

生：按理應該是。

師：那我們來假設一下，如果這個點存在，光源位于這個點的成像情況應該是放大還是縮小？

生：思考片刻后回答：又不放大又不縮小。

師：能不能說得更通俗些？

生：跟光源一樣大！

師：英雄所見略同，我也是這樣認為的。不過再完美的推理也要通過實驗驗證才行，接下來請我們的同學在光具座上找一找這個點在哪里。

學生動手開始實驗

比起課本上的傳統實驗方案，我將實驗器材和方案進行了一些適當地改進。在器材方面，光源改用“F”形LED強光源，與蠟燭相比其亮度高、形狀特殊，成像特點更容易觀察，且不會產生異味，更不會出現火災等意外情況。另外，為了節約時間成本，將光具座的刻度尺與數軸模型相結合，用白紙蒙住刻度線，將凸透鏡固定在原點處，并將焦點與二倍焦距對應的點以坐標的形式標出，突出實驗重點，便于學生探究。在實驗方案方面，避免了讓學生盲目開始探究，而是通過前置的實驗，將學生的目光引到光具座上的兩個分界點——虛實分界點F和大小分界點2F處。這樣的引導分析能夠鍛煉學生的邏輯思維能力，也更符合學生的認知規律。在探究分界點的成像情況后，再進一步探究三個區間內的成像情況，使學生的思考更明朗，更易于從實驗現象中總結出實驗規律。endprint

3巧用模型。助力實驗

由于學生接觸物理的時間不長，動手操作能力不足，當需要讓他們去觀察一個動態的實驗現象時，他們往往會遇到些麻煩，難以清楚描述實驗現象。

教學片段3：

師：同學們，你們探究得怎樣？光源移動時，它的成像情況是怎樣變化的？

生：低頭不語。

師：的確，要觀察一個變化的過程的確比較困難，不過老師早有準備。在以前的學習中我們知道，要描述光的徑跡和方向，我們引入了一個什么理想模型？

生：光線。

師：好，那現在就來模擬一下光源通過透鏡的成像情況。

師：通過Flash動畫演示光源在不同位置的成像情況，并移動光源帶領學生觀察成像的變化情況，學生總結規律。

心理學研究表明，人所接受到的信息絕大部分來源于視覺和聽覺，而正常人的視覺給人的信息量和聽覺給人的信息量比應該是6.5：3.5。在教學中遇到學生很難觀察清楚的現象或是很難用語言解釋清楚的原理，巧借多媒體技術，形象地呈現給學生是一個不可多得的好辦法。

4回歸生活。余味不絕

物理如同一種高境界的魔幻藝術，從生活中來，還要走向生活中去。凸透鏡成像是很神奇，但是又有什么用呢？

教學片段4：

師：通過今天的探究，同學們已經探究出了凸透鏡成像的規律，我們可不要小看自己的發現，如果沒有它，我們就沒辦法看電影。

生：驚嘆而又帶些疑惑。

師：不信你們看，老師昨晚就在家用一塊凸透鏡和—個鞋盒制作了@簡易投影儀。（向學生展示實物）生：虛有其表，要能看才行。師：不信，你們看。

師：在暗室中使用簡易投影儀播放《倒霉熊》動畫片，并用手機投屏到教室屏幕上，學生紛紛驚嘆。

師：物理是一門推動社會發展的偉大學科，大家不能單單把目光集中于課本，課后也要多觀察、多思考、多動手。

……

物理學一直是人類科學文化的重要組成部分，它一直引領著人類探索大自然的奧秘，是技術進步的重要基礎。正是物理學的發展，才推動了材料、能源、信息等科學技術的進步，改變著我們生產和生活的方式。

5教學反思

要處理好“物理味”與教學進度之間可能存在的矛盾，重視學生的感受與體驗。物理課堂的基礎就是實驗，其精髓也在于實驗，盡管一周只有四節物理課，還要落實作業與測試，時間非常緊張，但是我們不能讓做實驗淪為“黑板談兵”。只有教師在教材實驗的基礎上進行剖析，有時小小的改進與設計就能大大提升學生實驗的效果，真正發展學生的動手實驗能力，讓學生體會到成功的喜悅。可謂是“教師的一小步，學生的一大步”。

培養學生科學素養是物理教學的重中之重。教師在教學中可以通過多樣化的教學方式，提升學生的信息化水平；可以通過對教材內容的分析合理設計問題，使之更符合學生的認知規律，刺激學生思維的生長；可以帶領學生對實驗裝置進行評價，培養學生的批判性思維品質。endprint