“透鏡”合作學習的研究

周小廣

摘?要：本案例從現象出發，經過對教學進行反思，并通過實驗讓學生在探究中學習新知，理解透鏡對光路的作用。

關鍵詞：透鏡;光路圖;合作學習

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A ????文章編號：1992-7711（2019）03-078-2

一、案例背景

蘇科版物理教材八年級上（2012年6月第三版，2017年5月第15次印刷），第四章第二節《透鏡》。這一節既是“光的折射規律”的具體應用，又是學習凸透鏡成像規律的基礎，在本章中起承上啟下的作用。由于學生在生活中對放大鏡（凸透鏡）有所了解，對凹透鏡卻知之甚少;只是戴近視眼鏡的部分同學有膚淺的認識。這一節按照教材的教學設計理念是力求貼近生活，通過兩個活動讓學生認識兩種透鏡及其對光的作用（即由觀察、了解→區別、比較→實際操作→問題解決→交流合作→學習新知），并了解透鏡的焦點和焦距等相關概念。但在實際教學中我發現學生按照教材所提供的器材即普通的圓形透鏡在某些實驗效果上學生很難理解透鏡對光的作用;尤其在學生用凹透鏡正對太陽光時出現的實驗現象。中間是一個陰影部分，四周有一個較亮的光圈既感到奇怪又很難理解。加之透鏡中的光路傳播本是一個空間立體的實驗現象。小組合作學習也只是看凸透鏡的會聚現象較熱鬧。教學中學生如果按照教材的要求是先猜一猜，再試一試畫出光路圖，學生很難一步到位。筆者在教學中讓學生使用柱透鏡和激光燈來親手探究透鏡對光的折射，并進一步得出焦點、焦距及光心等的特點。

二、案例呈現

師：請同學們將柱透鏡按在白紙上，并在白紙上描畫出透鏡的形狀。然后拿去透鏡，在透鏡的一側畫出幾條平行光線。

生：動手畫圖，并直觀感受中間厚邊緣薄的是凸透鏡;中間薄邊緣厚的是凹透鏡。

師：請同學們將凸透鏡放在原來的位置，并用激光筆沿著光線1將光射向凸透鏡，觀察透鏡另一側的光路傳播并描畫出此光路。

生：小組合作，回憶以前的活動，交流探討如何使光路更清晰;并描畫出光路。

生：繼續合作，換用其他組員探究另外4條光線，并作出光路圖。

師：請同學們按照剛才的方法探究凹透鏡對光的作用，并畫出光路圖。

生：小組合作完成光路圖。

師：請同學們回憶、合作交流第一節處理玻璃磚內部光路的方法，補畫出透鏡內部的光路圖。對照實驗結論理解凸透鏡為什么又叫會聚透鏡，凹透鏡又叫發散透鏡。

生：小組討論交流。

生1：因為凸透鏡對光線的會聚，光經過凸透鏡折射后都射向中間，所以中間較亮，周圍是較暗的陰影。

生2：凹透鏡對光有發散作用，所以射向凹透鏡的光向周圍發散而導致周圍較亮，中間出現了陰影是因為光發散了。

師：展示一組學生的凸透鏡光路圖，講解凸透鏡的實焦點與焦距的概念。

生：小組交流并測量焦距。

師：請同學們將凹透鏡的出射光線反向延長，有什么發現。

生：動手作圖，小組交流。

師：展示某組的光路圖，師生討論凹透鏡的虛焦點與焦距的概念，并與凸透鏡進行比較。

師：展示一組學生圖片，理解光心、主光軸的概念。并動手探究通過光心的光線有何特點。

生：描畫透鏡，小組合作探究通過光心的光線。

生：討論交流通過光心的光線并展示自己的發現。

生3：通過光心的光線幾乎傳播方向幾乎不變。

生4：通過凹凸鏡的光線有些發散。

生5：沿主光軸的傳播方向幾乎不變，斜射入透鏡還是有些平移。

師：表揚同學們的表現。我們初中使用的透鏡一般理解為薄透鏡，認為穿過光心的光線傳播方向不變。

師：為什么凸透鏡對光有會聚作用，而凹透鏡對光有發散作用？引導學生閱讀教材“透鏡會聚和發散的奧秘”。動手探究一束光斜射入三棱鏡中，并觀察出射光線的方向。

生：小組合作，動手實驗并描畫出光路。

師：展示幾組光路，進行總結并驗證教材中“出射光向底面偏折”的說法。

生：交流討論，對一張圖片產生疑問，看上去好像與其它幾張圖片不同。

師：這是光在玻璃三棱鏡內部發生了全反射（感興趣的學生課后可以用玻璃磚等實驗器材，不斷增大入射角繼續研究）。并對提出疑問的學生予以表揚。把課堂作圖較好同學的實驗結論，要求課后貼在教室物理園地內進行展示、表揚。

生：交流合作學習透鏡的奧秘。

師：播放動畫來幫助學生理解。

……

三、教學反思

本節課其實是一堂以概念為主的知識。普朗克曾經說過：科學的歷史也是一部概念的歷史，當我們進入一個新的領域時，常常需要新的概念。過去我在教這一課時就是讓學生把透鏡拿到教室外面去照一照，看看現象;有時碰到陰雨天沒有太陽就播放視頻。然后再讓學生摸摸透鏡，就這樣過去了。至于透鏡的作圖及焦點、焦距、光心的知識，都是在前面示范或者播放動畫，再問學生懂不懂，學生當然很“配合”的說懂了。然后我再出一些變換的作圖題進行訓練，學生在練了幾遍后絕大多數也是“懂了”，再小組內交流，彼此盲人摸象地互動了一回，一遇到考試錯誤率還是很高。究其原因還是學生沒有經歷親身的探究過程，有些學生甚至對某些知識就表示懷疑;沒有一個完整的概念建立體系。透鏡中的光路本身又有空間立體的思想，許多的概念在我們老師看來是很簡單的，但是對一個剛剛接觸的學生來說確是陌生的。

對于透鏡的奧秘教學，我們很多老師也認為多此一舉。其實這是對前面光的色散及光的折射的一個總結及應用，又有一種極限分割的思想和可能出現的全反射在里面。在此我增加了一個活動，讓光射向三角形的玻璃磚，學生彼此交流收獲應該比看視頻動畫效果好。有時對一個人學習成績影響最大的可能不是老師精彩的講解，不是家長的督促，而是和同齡人彼此在活動中交流，才能使知識日積月累，慢慢提升。

物理學是一門科學，學好物理就是一場奮戰，強大的對手是自然。密立根曾經說過：科學靠兩條腿走路，一是理論，一是實驗。有時一條腿走在前面，有時另一條腿走在前面，只有使用兩條腿，才能前進。