“透镜对光的作用”教学实践与思考

(江苏省苏州工业园区星海实验中学，江苏 苏州 215021)

在2013年11月江苏省教育学会主办的一次教研活动中，笔者开设了苏科版物理(八年级上册)“透镜”的公开课.“透镜对光的作用”是“透镜”这一节教学的重点、难点，在以往的教学中，学生普遍感到，这一内容很抽象、难理解，如何让学生在轻松、愉悦的过程中深刻理解这一规律？笔者就“透镜对光的作用”的教学，分“实践前的准备”、“教学片断简录”和“教学反思”三个环节，交流自己的做法.

1 实践前的准备

1.1 教学策略的制定

笔者查阅了大量网络资料和各类教育教学杂志，收集各种教法和学法，并与同事进行广泛、深入的研讨，最终形成了“主导—主体”的教学思路，即由教师主导(“问题驱动”的形式)教学过程，引导学生的主体活动(“分组探究”的形式)，将实验用具作为学生的认知工具，让学生在活动中学习，并获得深刻的认知体验，从而建构透镜对光的作用的规律，达成教学目标.

1.2 实验用具的选择

图1

“透镜对光的作用”的教学内容包含：概念——焦点，规律——凸(凹)透镜对光的作用.常见的做法是用手电筒配合透镜，通过观察光斑大小的变化进行讲授，这种做法的不足之处有两点：(1)无法直接看见光的传播路径，即“可视性”比较差；(2)学生很难根据光斑大小的变化归纳出透镜对光的作用规律，即“太抽象”.无论是概念的建立，还是规律的掌握，学生都需要丰富的感性认识，因此“可视性”在本节课的教学中有举足轻重的地位.笔者采用了“做中学”光学实验仪器(如图1).该器材与以往器材相比较有三个明显优势：(1)它有三个平行的激光光源，且可独立控制；(2)它的光源是有一定长度且竖直安装的线光源，光与桌面形成较长的交线，可显示其行进路径；(3)价格比较低廉(约四五十元)，学校可以多购置几套，满足学生分组实验的需要.在“可视性”上的根本性突破，是本课例最大的亮点之一.

2 教学片断

片断一：凸透镜的焦点

师：播放冰透镜向日取火的视频.并提问：若把太阳光近似看作平行光，设想太阳光通过凸透镜后会如何传播？请把你的猜想用简图形式画下来.

学生分组探究，观察平行光通过凸透镜后的传播路径.

①让三束平行光(但与主光轴不平行)射向凸透镜，观察实验现象(如图2a)；

②调整凸透镜的位置，让三束平行光与主光轴平行并射向凸透镜，观察实验现象并把现象画下来(如图2b).

图2

师：如果有第四束平行于主光轴的光经凸透镜后，过不过这个点？

生(猜测)：过这个点？

师：大家做一做，试试看.

图3

生：(验证)……哇，果然如此(如图3).

师：所有平行于主光轴的光经凸透镜后都聚焦在这个点上，你能给这个点取个名字吗？

生(异口同声)：焦点.

师：很好！平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点，这个点叫做焦点(符号：F),焦点到光心的距离叫做焦距(符号：f).

师：你能确定桌上凸透镜的焦点或焦距吗？若能，请确定焦点，并测出焦距的数值.

学生分组探究，小组代表发言，交流探究结果(如表1).

表1

片断二：探究凸透镜对光的会聚作用

图4

教师利用实物投影仪呈现实验现象(如图4).

学生观察实验现象，并叙述之：①沿着主光轴通过光心的光经凸透镜后，传播方向保持不变；②平行于主光轴的光经凸透镜后，靠近主光轴方向偏折；③凸透镜对平行光束有会聚作用.

师：凸透镜对发散光束、会聚光束是否也有会聚作用呢？

教师利用实物投影仪展示实验现象(如图5).

图5

小组讨论、交流，代表发言.会聚光束经凸透镜后靠近主光轴方向偏折，发散光束经凸透镜后也向靠近主光轴方向偏折.

师生共同总结：平行光束、发散光束、会聚光束经凸透镜后都靠近主光轴方向偏折，凸透镜对光有会聚作用.

师：凸透镜对光有会聚作用，是折射光相对于入射光更偏向主光轴，不一定非要有交点.

片断三：探究凹透镜对光的作用

师：凸透镜对光有会聚作用，光通过凹透镜后发生怎样的现象呢？

学生分组探究，观察光通过凹透镜后的传播路径.

①让三束平行于主光轴的光射向凹透镜，并把观察到的现象画下来.

②分别让会聚光束、发散光束射向凹透镜.

图6

小组代表展示探究①结果(如图6).

师：凹透镜有焦点吗？

生：有.将图中的折射光线反向延长，相交于主光轴上的同一点，这点就是凹透镜的焦点.

师：你认为凹透镜的焦点与凸透镜的焦点有什么不同？

小组代表展示探究②结果(如图7).

图7

生：平行光束、会聚光束和发散光束经凹透镜后均向远离主光轴偏折，凹透镜对光有发散作用.

师生共同总结：凹透镜对光的发散作用是相对于原来的传播方向，不一定非要成发散状.

3 教学反思

3.1 巧设问题，保护和培养学生的学习兴趣

“学起于思，思起于疑”，问题驱动是学习的外驱力，而学习兴趣则是学习的内驱力.以实验为基础的物理学科教学，课堂上可以通过问题引领，启发学生观察、思考.在本文展示的三个教学片断简录中有八处设问，若从一整节课来讲，实际设问保守估计可达15次左右.本课例中笔者抓住学生的疑虑、困惑，进行有效的设问和追问，引发学生积极思考，激发出他们高涨的探究热情，并推动他们深思求解的探究行为，让学生体验到了学习过程的快乐和获得成功的喜悦.例如：在“焦点概念”的教学中，提出“如果有第四束平行于主光轴的光经凸透镜后，过不过这个点？”再如：“凸透镜对光的作用”教学中，提出“凸透镜对发散光束、会聚光束是否也有会聚作用呢？”让学生在探究解决问题的过程中构建知识结构，培养学习兴趣.

3.2 合作探究，落实学生主体地位

一堂好课不是看教师教得多么精彩，而是看学生能否以主体的身份参与课堂，是否学得主动、快乐、有效.合作学习、探究学习是新课程倡导的两种重要学习方式，而合作探究(或小组探究)则是落实学生主体地位的最常见、最有效的方式.在本课例中，每位学生都参与了小组的实验探究，体验、感悟和领会其中的真谛，真正成为课堂的主人.无论是“凸透镜对光的作用”、“凹透镜对光的作用”，还是“焦点”概念的教学，都是学生通过小组实验、观察、合作讨论主动获取的.在合作探究中，培养了学生合作交流、自主学习的能力.

3.3 高效主导，渗透科学素养教育

物理教学的任务分显现任务(学习学科知识和提高解决问题的能力)和隐性任务(培养科学素养，如科学研究方法和逻辑思维能力)两部分.学科知识可以通过一两节课的学习让学生掌握，解决问题的能力可以通过一阶段的培养让学生获得明显进步，但科学素养的培养则不是一朝一夕的事情.在本课例中，多次利用观察、比较、实验等科学研究方法突破教学重点、难点.

例如，“凸透镜焦点概念的教学”是在学生实验发现三束平行于主光轴的光经凸透镜会聚于一点的基础上，引入第四束平行于主光轴的光.通过平移第四束光发现任何一束平行于主光轴的光经凸透镜后都交于这个点，从而水到渠成地建立了焦点的概念；再如，“凸透镜对光的作用”是学生在观察平行光束、会聚光束和发散光束经凸透镜后的实验现象的基础上，通过比较、分析、归纳等逻辑思维过程，概括出凸透镜对光有会聚作用.在研究中潜移默化地渗透了科学方法教育，提升了学生的逻辑思维能力和科学素养.