八年级物理《探究凸透镜成像规律》教学构思.doc

(省二等奖)《探究凸透镜成像规律》教学构思
一.课题探究的基调
在探究凸透镜成像规律的过程中，初中学生首次在物理学习上遇到多层难题的密集碰撞，如操作技能与技巧的运用，实验现象的发现与分析，数据的处理等。尤其是理论研究作为重要方法融入本课题中，由具体转为抽象，增加了学生思维的难度。传统教学在讲授本课题时，往往不着探究，生硬地罗列出凸透镜成像的所有区域，对分区内因的思考经历和分界点的选择的理由避而不提,让学生按照固有的流程机械操作，按照教师指定的方式观察成像特点，教者替代学生形成规律性认识。前卫的设计思路则采用教师给课题，学生自由探索的教学方式,从问题的提出，到实验的组织和数据的分析，以及虚实像的研判，整个过程完全放开。
传统教学的优点在本课题研究中的优势在于省时、有序，课堂成果的接受通过习题的训练同样能够得以巩固。但这种教学手段很大程度上使探究性教学变为验证性教学，甚至演变为灌输式教学。学生失去对过程体验的亲身经历，很难直接感知对庞大实验数据处理时所面临的困扰，无法通过对初步的实验现象及数据内在规律的分析、比较,培养学生对探究过程中困难局面的心理承受力和研究方向的决断能力。“过程往往比结果更重要”，从这个角度出发，在探究凸透镜成像规律时，必须汪重学生的经历和体验。即使多花费一些时间也应当坚持做下去。完全放手的探究模式下的课题展开，课堂氛围热热闹闹，然而基于学生认知的局限和实验技能的不足，更为重要的是初二学生物理思维方法尚未形成，学生的探究活动极有演化为毫无章法的盲动。经验表明五层以上的学生在这样的“自主”环境下无法正确进行成像的实验操作，九层以上的学生不能对实验数据有效处理。课堂教学的目标达成效果令人担忧。
探究就是用自己的方法解决未知的问题。但是学生进行的科学探究有别于科学家的探究，这种探究应当建立在多数学生潜能所及的范围内，并由教师对所探究的课题情境予以改造,去除枝节,凸显重点,形成真实探究的“理想模型”，既排除探究过程中的某些障碍,又能体验探究的主要思维过程和活动过程,让学生形成鲜明的感性认识,并在感性的基础上归纳出理性思维.
基于以上思考,可以确定本节课探究的基调为：在操作技能层面作示范并予以指导,在探究实验的过程中让学生自主思考,对实验数据通过信息技术和多媒体手段呈现,让学生在直观台阶上通过交流合作得出结论.艾伦.柯林斯告诉我们:“这是一种费时的教学,但如果我们的目标是培养学生创造性的解决问题和发现理论,那么这是我们拥有的唯一方法.”
二.课题的分解
本课题的探究,面临众多的难题,如蜡烛,凸透镜,光屏位置(放置顺序、高度)的选择和确定;物距、像距的调节对像的大小影响问题;成像区域特点的分析和临界点的确立;虚像的寻找和虚像与实象的区分问题等等。
教科书提供的流程,难点过于集中,像的正、倒立问题,放大与缩小的问题,像距、物距与焦距关系问题同时呈现在同一份表格中。这样的处理方法，让学生或者束手无策,或者顾此失彼.多个变量同时关联改变，数据分析处理的难度陡现高峰，不利于学生的接受。解决问题的思路是“分散难点，突出重点”，把凸透镜成像规律的探究的难点分解为六个板块，予以各个击破。其结构如下：
感知凸透镜成像
关注凸透镜成像
感知像的多样性
实像和虚像的再认识
总结凸透镜成像规律
探究凸透镜成像规律

第一版块，借助多媒体展示小孔成像、平面镜成像，自然过渡到使用凸透镜观察邮票放大的像，接着展示照像胶片实物和投影仪屏幕上的大小不一的像，使学生感受像的多样性，为凸透镜成像的多样性做铺垫，并提供探究凸透镜成像的知识储备。这样做,起点底,步伐小,既和学生已有知识链有机琏接,又为接下来的探究埋下伏笔.
第二版块的设计思路是，由教者演示凸透镜成像的实验过程，通过器材排列方式的展示和语言动作的节奏变化等方面的暗示和强化，凸显在光屏上获取清晰像的技巧。教者对物体、凸透镜和光屏高度的调节，以及对光屏或透镜移动形成的视觉冲击，自然而然在学生大脑中形成强烈的烙印，激发他们产生自己动手尝试的冲动，同时高效地化解学生操作技能不足的难题，为集中力量深入探究凸透镜成像的规律本身（而不是实验技能）提供充足的时间。接着放手让学生合作实验，自己在光屏上寻找一个清晰的像，并通过学生实验中出现问题的剖析再次强化实验中操作要点。本版块的意图有两个：一是利用初中生善于模仿的特点使其初步掌握凸透镜成像操作的实验技能，二是让学生亲身感受捕获清晰的像的过程,体验成功的快乐。
第三版块可以设计这样的问题：如何使像比现在大（小）一些？怎样更大（小）一些？在实验的过程中，什么物理量不变？改变了哪些物理量？控制变量法允许几个变量对结果产生影响?如何通过一次操作只改变一个物理量?通过目标的达成，引导学生对影响像的大小的因素的关注，探究猜想的思路顺理成章地聚焦到对像距、物距、焦距的关系上，排除其它因素的干扰，确立探究的主线。
第四版块分解为三个小版块：1.利用第三版块探究成果的基础，进一步探究在光屏上获取放大的像所需满足的距离关系。2.探究在光屏上获取缩小的像所需满足的距离关系。在此基础上，通过Excel表格对大量的实验数据进行同步跟踪分析，获取比较精确的数学关系。3.数形结合，把数学关系结论通过形象的多媒体图形展示物距在两倍焦距之外及物距在一倍焦距到两倍焦距之间时成像情况。由此引发思考：两个临界点（焦点和两倍焦距所对应的点），两个不同性质的成像区，分别在多媒体图像中呈现，焦点以内的区域可不可以成像？是否一定要遵循视线与物必须在凸透镜同侧、透过凸透镜观察成像情况的方式？能否尝试通过另一种方式观察凸透镜成像？根据这样的思考，再由具体实验表明：当物距小于焦距时，成正立放大的像。
第五版块，利用多媒体展示小孔所成的像，并展示小孔成像的光路图，回顾并分析得出小孔成像的特点：1.能用光屏承接2.像是实际光线会聚而形成的。3.由以上两种原因可知小孔成像成实像。
接着多媒体展示平面镜所成的像，同时展示平面镜成像的光路图，回顾并分析得出平面镜成像的特点：1.人眼能看见，但不能用光屏承接。2.像是反射光线的反向延长相交而成，并非实际光线会聚相交形成。3.由此可知平面镜成虚像。
反思凸透镜所成倒立的像能用光屏承接，它由折射光线相交形成，是实际光线会聚所得，因此是实像;而凸透镜所成正立的像却不能用光屏承接, 更深层的原因是，它由折射光线反向延长相交形成，不是实际光线会聚所得，因此是虚像.本版块以回顾知识着手，唤醒学生记忆，提供知识积累，并为知识的迁移作铺垫，构建多层台阶，从应用层面和理论层面强化凸透镜所成实像虚像的理解。
第六版块对本节探究成果进行有效整合，还原被分解的知识结构,形成系统的知识体系。
三.教学设计
学习目标
1．初步学会用光具座、烛焰、凸透镜等器材探究凸透镜成像规律；
2．知道凸透镜成各种像的条件；
3．经历探究过程，体验探究乐趣和成功喜悦。
学习重点和难点
根据实验数据，分析归纳凸透镜成像的规律。
学习活动过程
[活动1] 感受像的多样性
回顾与再现——动画辅助
1．小孔成像情景
2．平面镜成像情景
3．通过凸透镜观察邮票的情景
展示与引入——实物直观
1．照相机---胶卷底片上的像
2．投影仪---屏幕上的像
[活动2] 感知凸透镜成像
实践与体验——自主活动
1．在光屏上寻找清晰的像
2．描述你所观察到的像
3．教师根据巡视中发现的典型问题作点评指导。例如：像不能呈现在光屏中央须强调实验前调节的必要性及调节的方法。
[活动3] 关注凸透镜成像
１.每个实验小组，分别在光屏上寻找放大和缩小的清晰像，并关注蜡烛、光屏到透镜的距离。
２.请大家议一议：成放大或缩小的像可能与哪些因素有关？
[活动4] 探究凸透镜成像规律
在实验探究中，除了操作与观察外，还应进行相关的测量与记录。介绍焦距（f）、物距（u）、像距（v），交待物距、像距是相对于凸透镜而言的。
１.探究成倒立放大像的规律
（1）“成倒立放大像”的观察与测量——学生记录（表一）
f=10cm
像的性质
物距（u/cm）
像距（v/cm）
倒立放大

（2）收集部分实验小组的实验记录，引导分析，初步得出规律——多媒体辅助。
（3）物区、像区图形展示——多媒体呈现。
２.探究成倒立缩小像的规律
（1）“成倒立缩小像”的观察与测量——学生记录（表二）
f=10cm
像的性质
物距（u/cm）
像距（v/cm）
倒立缩小

（2）收集部分实验小组的实验记录，引导学生自主分析得出规律——多媒体辅助。
（3）物区、像区图形展示——多媒体呈现。
３.探究物距小于焦距时的成像情况
（1）同时展示成放大和缩小像的物区、像区，引发学生尝试对“物体处于小于焦距”时的成像观察，形成认知冲突。
（2）点拨：在光屏一侧，透过透镜观察。
（3）发现：当物距小于焦距时,成正立放大的像。
[活动5] 实像和虚像再认识
从小孔成像和平面镜成像→凸透镜成像的几种情况——实现认知“迁移”。
[活动6] 总结凸透镜成像规律
整合探究成果——表格形式；巩固对凸透镜成像规律的适时记忆。
实验结论
成像条件
成像性质
物距（u）
像距（v）
正立或倒立
放大或缩小
实像或虚像
u>2f

f<u<2f

u<f

课外练习：实验报告形式。
四.教学反思
探究凸透镜成像实验的操作时，由于成像实体烛焰在燃烧时表现出的不稳定性，使光屏上所成的像同样具有不确定性，加上像和物大小关系的比较仅仅依赖个人的直觉，会给像距和物距的测量带来不小的偏差，因此有以下建议：
1． 把作为成像实体的烛焰用烛形电灯代替，保证像和物大小的稳定性和可测量性。同时可尝试使用测量工具量化比较像和物的大小关系，增强实验的说服力。
2． 鉴于实验所能达到的精度以及理论分析的难度，可以把二倍焦距所在点的成像情况作为以后学习内容暂不讨论。
3．倡导“归纳/发现”的教学风格。不受已有知识和经验的局限，鼓励突破和创新；不受现有答案的局限，鼓励发表自己的新见解；不受思维定式的局限，鼓励进行移植和新的组合思维的直觉性和跳跃性。观察实验过程从“整体”到“局部”；在对凸透镜成各种不同性质像的研究过程中，操作的思路是，先使凸透镜成某种性质的像，然后再收集相关数据，从而提高探究性；强调由学生自己分析数据，归纳出相关规律；教师应创设和抓住机会，让学生经历从物理现象和实验数据归纳出科学规律的过程。同时，应该认识到从透镜成像的有关数据归纳出相关的规律对学生来说并非易事，这就要求教师提供足够的时间和空间，宽松的环境让学生对有关数据进行分析比较，提出自己的猜测，然后借助交流与合作，并进行适当的点拨，不宜急求结果，不要因怕乱求稳而将这一探究过程简单化。欧洲谚语提醒我们:“我们起始于混乱，终止于更高水平的混乱。”
美国著名教育家杜威指出：“只有人们心甘情愿地忍受疑难的困惑，不辞劳苦地进行研究，他才可能有反思的思维。”凸透镜成像的教学是初中物理教学上的一块难啃的骨头,课题中仍有不少疑惑在困扰着笔者,在此抛砖引玉,希望能够得到专家的批评指正.

笔者声明：本文所提供的很多方案和构思，是以全民老师、许亚平老师、丁传华老师为代表的姜堰二附中物理教研组集体智慧的结晶，正是他们的创造性劳动和上课实践为笔者提供了学习和写作的源泉。在此对他们表示诚挚的感谢。