关于《探究透镜成像规律》的教学建议
2017-06-18叶世文
摘 要：“探究凸透镜的成像规律”是初中物理教学的难点，可以从生活中找资源、让学生真探究、安排好探究顺序、改进实验器材，以突破教学难点。
关键词：教学难点；生活资源；三个区域；探究顺序；器材改进
“探究凸透镜的成像规律”是初中物理的经典实验，尽管教学本节之前学生已经学习了小孔成像、平面镜成像，初步认识了透镜，对实像、虚像、物距、像距、焦距的概念也有了认识，然而在教学本节内容时不少老师还是感到棘手。为此，我校对本节课教学进行了专题研讨，下面将讨论后的做法整理如下，供大家商榷。
一、从生活中找资源
本小节教学感到困难的原因之一就是凸透镜成像类型多，学生对凸透镜成像的感性认识不足。为了分解难点，我们认为可以从学生已有的生活经验入手，设计以下的教学活动：（1）上课开始，教师指导学生研究智能手机上的照相功能，观察镜头，比较像与物的大小，让学生体会到凸透镜可以成缩小的像。（2）指导学生研究教室里的投影仪，观察镜头，比较展示台上的物和屏幕上的像的大小，使学生认识到凸透镜还可以成放大的像。（3）指导学生用凸透镜看课本上的字，使学生认识到凸透镜还可以成正立放大的像。（4）引导学生将凸透镜逐渐远离课本上的字，观察像的变化，使学生认识到成像性质与u有关系。
完成以上四步教学活动后，学生认识到了凸透镜至少可以成三种类型的像，同一凸透镜成像性质与物距有关。学生有了这个感性认识，教师可以自然地引出问题：凸透镜成像性质与物距之间存在什么关系呢？
生活经验是重要的教学资源。当教学出现困难时，不妨从学生的视角出发，找出学生熟知而又有助于完成教学任务的生活物品作为桥梁，突破教学难点。
二、让学生真探究
在讨论过程中，我们将以下两种常用的实验方案进行比较。
方案一：（1）学生熟悉实验器材，组装调整器材，出示表格。
（2）学生通过观察找出四种情况下的成像性质。
（3）记录像距与焦距的关系。
（4）总结凸透镜成像规律。
方案二：（1）学生熟悉实验器材，组装调整器材，设计表格。
（2）学生通过实验记录四种情况下多组物距、像距的数据。
（3）分析u、v与f的关系以及像的虚实。
（4）总结凸透镜成像规律。
第一种方案中，教师先给定物距的三个区域，学生按教师的要求将物体分别放在四种区域下，观察像的性质。按照这种方案完成实验，层次分明，花费时间短。但学生常常产生疑问：为什么要分成这三个区域呢？该方案中分区域是教师给定的，没有经过学生的探索、分析、思考，这不符合学生的认知规律；实验结论来得太容易，学生不需要努力，思维得不到训练，因而结论很容易遗忘；实验不需要搜集和处理数据，学生没有参与真正意义上的科学探究，因而学不到科学研究方法。
第二种方案中，实验前由于学生已对照相机、投影仪、放大镜进行了研究，大体知道凸透镜成像的几种情况，体验到成像性质与物距有关。成像性质与物距到底是什么关系？这正是实验要探究的问题。接下来学生要通过实验收集数据，对数据进行分析、比较、归纳，寻找到三个区域。因此，教师事先不能给定物距的三个区域。
三、安排好探究的顺序
本节课令教师感到困难的另一个原因是需要探究的问题多，对于多个问题可以采取小组合作与逐个突破相结合的策略。比如，“探究u对凸透镜成像的影响规律”和“探究f对凸透镜成像的影响规律”是本节课探究的两个主线。为了处理好这两个主线，我们安排了以下的教学活动：
（1）让学生分小组按上述方案二完成第一个问题的探究活动，小组间选择的凸透镜焦距不能全相同。（2）探究第二个问题前，让学生拿两种不同焦距的凸透镜并排着观察课本上的字，增大物距，观察像的变化。学生会发现像的变化不一致，当焦距小的凸透镜成倒立缩小的像时，焦距大的凸透镜仍可能成正立放大的像。学生体验到焦距是影响成像的因素之一。（3）让学生回头观察记录探究第一个问题使用的凸透镜的焦距，在表格上方记录焦距数值。
“探究凸透镜成像的像距规律”是本节课要研究的另一个重要问题，我们认为最好安排在探究了上述两个问题之后，对前面实验收集到的数据进行分析归纳，单独“探究凸透镜成像的像距规律”。
四、改进实验器材
目前，大部分教材中选择烛焰为“物”，可能是考虑到实验器材容易得到，贴切学生生活。但它有几个明显的缺点：（1）实验时烛焰和像总是在不停晃动，学生难准确观察像；（2）烛焰和像的边缘是模糊的，像的亮度不够，难以判定像是否算清晰，难以准确确定像的位置。
我们建议将“物”改換成红色LED灯，做成字母F形状，一是可以增加像的亮度，物和像不晃动，像的边缘清晰；二是物与像不管如何靠近，都不会对器材造成损害；三是不但可以观察到像上下颠倒，也可以观察到像的左右是否颠倒。也可用智能手机，事先在手机中做一个黑色背景和红色字母“F”组成的图片，调整好亮度，代替LED灯。
作者简介：叶世文（1967—），男，江苏省兴化市张郭中心校教师，兴化市初中物理教学学科带头人。
