利用綜合實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行初中物理單元復(fù)習(xí)的教學(xué)實(shí)踐①
——以“凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用”為例

朱春輝 徐美蓉

(1. 江蘇省江陰初級(jí)中學(xué),江蘇 無(wú)錫 214400;2. 江蘇省江陰市禮延實(shí)驗(yàn)學(xué)校,江蘇 無(wú)錫 214400)

1 引言

復(fù)習(xí)教學(xué)在初中物理教學(xué)中具有舉足輕重的作用,目前初中物理復(fù)習(xí)教學(xué)常采用“知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)——典型例題講解——學(xué)生練習(xí)——教師講解”的模式,學(xué)生感覺單調(diào)乏味,缺乏新意。如何激發(fā)復(fù)習(xí)課堂的活力,讓學(xué)生在原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上有所提升呢?

物理教學(xué)離不開“實(shí)驗(yàn)”和“思維”這兩條線,劉炳昇先生指出:“為了拓寬物理課程的視野,發(fā)展學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)和優(yōu)化物理課程的探究性學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu),有必要在教材中設(shè)置物理綜合實(shí)踐活動(dòng),為學(xué)生提供更加開放的學(xué)習(xí)平臺(tái)。”筆者嘗試在復(fù)習(xí)課中融入綜合實(shí)踐活動(dòng)的元素,構(gòu)建“在做中學(xué)”的復(fù)習(xí)教學(xué)模式。

凸透鏡成像規(guī)律是初中光學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),需要學(xué)生具有一定的科學(xué)思維能力。凸透鏡成像規(guī)律在生活中應(yīng)用廣泛,如照相機(jī)、幻燈機(jī)、放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等。以凸透鏡為核心,采用綜合實(shí)踐活動(dòng)形式進(jìn)行復(fù)習(xí),開展小組分工合作,進(jìn)行項(xiàng)目化實(shí)踐與制作,意在總結(jié)和應(yīng)用所學(xué)知識(shí),突出實(shí)踐過(guò)程和體驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng);通過(guò)課堂展示與交流,引發(fā)學(xué)生思維的碰撞,以幫助學(xué)生化解難點(diǎn)、加深理解,體會(huì)物理學(xué)習(xí)的實(shí)用性,形成關(guān)鍵能力。

2 課程標(biāo)準(zhǔn)分析

《義務(wù)教育物理程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》強(qiáng)調(diào)“以主題為線索,構(gòu)建課程結(jié)構(gòu)”,注重“知行合一、學(xué)以致用”,體現(xiàn)物理課程的基礎(chǔ)性、實(shí)踐性等特點(diǎn)。其中關(guān)于“凸透鏡成像規(guī)律”的表述如表1。課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用,照相機(jī)、投影儀、放大鏡、近視眼鏡、遠(yuǎn)視眼鏡、望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡等均是凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用,而且制作簡(jiǎn)單,可培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和工匠精神,也能在實(shí)踐中深化對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的認(rèn)識(shí),故“凸透鏡成像規(guī)律”復(fù)習(xí)可采用綜合實(shí)踐活動(dòng)的形式展開。

表1

3 利用綜合實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行初中物理單元復(fù)習(xí)

3.1 利用真實(shí)情境,引發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)

教師播放魔術(shù)視頻“火柴自燃現(xiàn)象”,讓學(xué)生來(lái)揭秘。學(xué)生指出:利用了凸透鏡對(duì)太陽(yáng)光的會(huì)聚作用。教師繼續(xù)播放視頻來(lái)揭秘火柴自燃現(xiàn)象。

教師介紹：我國(guó)古書記載將堅(jiān)冰削磨成球狀,對(duì)著太陽(yáng),將干草放在最小、最亮的光斑處,能將干草點(diǎn)燃,這是古人利用冰透鏡取火的生動(dòng)事例,剛才的魔術(shù)也是應(yīng)用了這一原理。

說(shuō)明：教師用魔術(shù)演繹了古書《淮南萬(wàn)畢術(shù)》所表述的情境:“削冰令圓,舉以向日,以艾承其影,則火生。”把晦澀難懂的文字用生動(dòng)活潑的實(shí)驗(yàn)展示出來(lái),同時(shí)通過(guò)火柴自燃現(xiàn)象,請(qǐng)出本課的“主角”——凸透鏡。把學(xué)生課前拍的視頻分成兩段播放,第一段引起學(xué)生思考,利用所學(xué)知識(shí)提出猜想;第二段揭示火柴自燃的奧秘,檢驗(yàn)學(xué)生猜想的正確與否。

3.2 小組展示項(xiàng)目成果,在實(shí)踐應(yīng)用中發(fā)展核心素養(yǎng)

項(xiàng)目1：巧取自然之火——凸透鏡的聚光作用。

學(xué)生展示：凸透鏡有聚光的功能,太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后會(huì)聚于焦點(diǎn)處,此處的光能最為集中,若是將易燃物品放在焦點(diǎn)處,極容易引燃。

說(shuō)明：根據(jù)火柴自燃現(xiàn)象很容易想到用凸透鏡會(huì)聚太陽(yáng)光取火,幫助學(xué)生加深對(duì)凸透鏡的聚光作用和焦點(diǎn)的理解。

項(xiàng)目2：給你一個(gè)放大的世界——凸透鏡的放大作用。

教師提問(wèn)：凸透鏡不僅有聚光作用,還能成像。你們知道凸透鏡能成哪些性質(zhì)的像嗎?如何才能成正立、放大的虛像呢?

學(xué)生展示：(1) 放大鏡的常見制作材料為玻璃、塑料、礦石、水等。

(2) 放大鏡在生活中的應(yīng)用實(shí)例。

說(shuō)明：學(xué)生能根據(jù)教師提出的問(wèn)題自主思考凸透鏡成像的規(guī)律,放大鏡是凸透鏡最簡(jiǎn)單的應(yīng)用。滿足什么條件時(shí)凸透鏡可以當(dāng)作放大鏡使用?怎樣使成像更大?利用問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考,利用光路圖將思維顯性化,以解決問(wèn)題。

項(xiàng)目3：銀幕上的世界——利用凸透鏡制作幻燈機(jī)。

情境創(chuàng)設(shè)：新年將至,很多賀歲片即將上映,我們可以一飽眼福了!

教師提問(wèn)：那你們知道電影院里的電影放映機(jī)是應(yīng)用什么原理,讓我們看到屏幕上那么大的影像呢?

學(xué)生展示：(1) 制作幻燈機(jī)的材料:機(jī)身(紙盒)、光源(手電筒、電珠、燈泡)、凸透鏡(放大鏡、球形玻璃器皿)、幻燈片(透明塑料片)、剪刀、尺子等。

(2) 制作步驟:在紙盒左右兩側(cè)分別開洞,在一側(cè)安裝凸透鏡,在另一側(cè)安裝手電筒;剪出一條透明塑料片,畫上圖案,抽拉式的幻燈片就做好了;在紙盒正反兩面,割出對(duì)稱的細(xì)長(zhǎng)口子,將幻燈片穿插進(jìn)去。

(3) 用自制幻燈機(jī)進(jìn)行演示(圖1)。

圖1

說(shuō)明：學(xué)生在制作、改進(jìn)、優(yōu)化和演示中逐步深化對(duì)凸透鏡成像規(guī)律的理解,從知識(shí)層面上升到技術(shù)層面,引導(dǎo)學(xué)生思考在調(diào)試自制幻燈機(jī)中出現(xiàn)的問(wèn)題,促進(jìn)學(xué)習(xí)真實(shí)有效發(fā)生。

項(xiàng)目4：走進(jìn)微觀世界——利用凸透鏡制作顯微鏡。

教師提問(wèn)：放大鏡和幻燈機(jī)都成放大的像,如果我們要看到更加細(xì)小物體比如洋蔥的表皮細(xì)胞,需要借助于什么儀器觀察呢?

學(xué)生展示：(1) 顯微鏡的發(fā)明歷史及結(jié)構(gòu)。

(2) 顯微鏡成像的原理:實(shí)物AB位于物鏡的一倍焦距和二倍焦距之間,成倒立放大的實(shí)像A1B1;A1B1位于目鏡焦點(diǎn)之內(nèi),被再次放大,成正立放大的虛像A2B2(圖2)。物鏡放大m倍,目鏡放大n倍,則顯微鏡的總放大倍數(shù)為mn。

圖2

(3) 自制顯微鏡:制作材料為目鏡(焦距為30 cm的凸透鏡)、物鏡(焦距為5 cm的凸透鏡)、筒狀塑料瓶、硬紙板等。將塑料瓶攔腰剪斷,留下蓋子作置物臺(tái)備用。在硬紙板上畫同心圓,剪出四個(gè)墊片,把物鏡、目鏡兩鏡片分別夾在墊片中間,并固定。將物鏡、目鏡分別從紙筒兩端平放嵌入,先固定目鏡,調(diào)節(jié)兩鏡片及與物體的距離,當(dāng)目鏡上成清晰倒立放大的像時(shí)固定目鏡和置物臺(tái)。

(4) 邀請(qǐng)同學(xué)通過(guò)顯微鏡觀看草莓種子、手上的掌紋等。

說(shuō)明：學(xué)生對(duì)顯微鏡的歷史、結(jié)構(gòu)、成像原理娓娓道來(lái),并展示自制顯微鏡。選擇焦距多大的凸透鏡作為顯微鏡的目鏡和物鏡比較合適,是學(xué)生在制作過(guò)程中要解決的技術(shù)難點(diǎn)。學(xué)生不斷嘗試到制作成功,過(guò)程雖然艱辛但不乏驚喜之體驗(yàn)。

項(xiàng)目5：鏡頭中的世界——利用凸透鏡制作照相機(jī)。

教師提問(wèn)：利用兩個(gè)透鏡的組合竟然能將物體放大那么多倍,我們?cè)陬I(lǐng)略微觀世界之美的同時(shí),請(qǐng)不要忽略身邊的美景,并且將其適時(shí)記錄下來(lái)。要迅速記錄下身邊的美景,我們需要什么器械呢?

學(xué)生展示：(1) 介紹世界上第一臺(tái)照相機(jī)、照相機(jī)的演變和應(yīng)用歷史。

(2) 利用光路圖解釋照相機(jī)成像的原理。

(3) 自制照相機(jī),并展示效果。

說(shuō)明：照相機(jī)是學(xué)生身邊常見的物品。有學(xué)生在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)成像不清晰,也有學(xué)生產(chǎn)生了疑惑:是通過(guò)移動(dòng)凸透鏡改變像距,還是移動(dòng)膠片改變像距?面對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題,教師不要急于解答,讓學(xué)生自己運(yùn)用所學(xué)知識(shí)自主解決問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和分析解決問(wèn)題的能力。

項(xiàng)目6：拓展人眼的視野——利用凸透鏡制作望遠(yuǎn)鏡。

教師提問(wèn)：人類在探索微觀世界的同時(shí)也在眺望星空,如果要觀察遙遠(yuǎn)的星球,我們應(yīng)該用什么器械呢?

學(xué)生展示：(1) 望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展歷史。

(2) 常見望遠(yuǎn)鏡的種類。

(3) 開普勒望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造和工作原理。

(4) 自制望遠(yuǎn)鏡,并展示效果(圖3)。

圖3

說(shuō)明：在“凸透鏡成像規(guī)律”復(fù)習(xí)中融入綜合實(shí)踐元素,圍繞6個(gè)項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生開展展示和交流活動(dòng)。在展示匯報(bào)前,學(xué)生或查找資料、制作PPT,或小組合作,利用身邊的物品拼拼湊湊自制、調(diào)試、改良照相機(jī)、幻燈機(jī)、顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡等,直至制作成功,小組成員辛勤勞作,體現(xiàn)了集體智慧。學(xué)生在合作中提高了團(tuán)隊(duì)意識(shí)與協(xié)作能力,在查找資料過(guò)程中培養(yǎng)了信息收集和處理能力,在展演匯報(bào)過(guò)程中鍛煉了膽識(shí),提高了口頭表達(dá)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

利用綜合實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行初中物理單元復(fù)習(xí),教師事先布置開放性強(qiáng)的任務(wù),學(xué)生根據(jù)自己的興趣和經(jīng)驗(yàn)自發(fā)組成項(xiàng)目小組,自主選擇任務(wù),如遇到有的項(xiàng)目選擇人數(shù)過(guò)多、有的項(xiàng)目則無(wú)人問(wèn)津的情況,為保證復(fù)習(xí)課的高效性,教師要進(jìn)行協(xié)調(diào),確保每個(gè)項(xiàng)目都有學(xué)生進(jìn)行研究。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)、書本等搜集信息,在制作實(shí)踐中創(chuàng)新,通過(guò)展講、提問(wèn)、交流、辯論,在此過(guò)程中教師僅僅起點(diǎn)撥、評(píng)價(jià)的作用。學(xué)生在活動(dòng)結(jié)束時(shí)有所知、有所得、有所悟,提升了核心素養(yǎng),體現(xiàn)了復(fù)習(xí)課的育人價(jià)值。