“透镜”合作学习的研究

周小广

摘 要：本案例从现象出发，经过对教学进行反思，并通过实验让学生在探究中学习新知，理解透镜对光路的作用。

关键词：透镜;光路图;合作学习

中图分类号：G633.7文献标识码：A     文章编号：1992-7711（2019）03-078-2

一、案例背景

苏科版物理教材八年级上（2012年6月第三版，2017年5月第15次印刷），第四章第二节《透镜》。这一节既是“光的折射规律”的具体应用，又是学习凸透镜成像规律的基础，在本章中起承上启下的作用。由于学生在生活中对放大镜（凸透镜）有所了解，对凹透镜却知之甚少;只是戴近视眼镜的部分同学有肤浅的认识。这一节按照教材的教学设计理念是力求贴近生活，通过两个活动让学生认识两种透镜及其对光的作用（即由观察、了解→区别、比较→实际操作→问题解决→交流合作→学习新知），并了解透镜的焦点和焦距等相关概念。但在实际教学中我发现学生按照教材所提供的器材即普通的圆形透镜在某些实验效果上学生很难理解透镜对光的作用;尤其在学生用凹透镜正对太阳光时出现的实验现象。中间是一个阴影部分，四周有一个较亮的光圈既感到奇怪又很难理解。加之透镜中的光路传播本是一个空间立体的实验现象。小组合作学习也只是看凸透镜的会聚现象较热闹。教学中学生如果按照教材的要求是先猜一猜，再试一试画出光路图，学生很难一步到位。笔者在教学中让学生使用柱透镜和激光灯来亲手探究透镜对光的折射，并进一步得出焦点、焦距及光心等的特点。

二、案例呈现

师：请同学们将柱透镜按在白纸上，并在白纸上描画出透镜的形状。然后拿去透镜，在透镜的一侧画出几条平行光线。

生：动手画图，并直观感受中间厚边缘薄的是凸透镜;中间薄边缘厚的是凹透镜。

师：请同学们将凸透镜放在原来的位置，并用激光笔沿着光线1将光射向凸透镜，观察透镜另一侧的光路传播并描画出此光路。

生：小组合作，回忆以前的活动，交流探讨如何使光路更清晰;并描画出光路。

生：继续合作，换用其他组员探究另外4条光线，并作出光路图。

师：请同学们按照刚才的方法探究凹透镜对光的作用，并画出光路图。

生：小组合作完成光路图。

师：请同学们回忆、合作交流第一节处理玻璃砖内部光路的方法，补画出透镜内部的光路图。对照实验结论理解凸透镜为什么又叫会聚透镜，凹透镜又叫发散透镜。

生：小组讨论交流。

生1：因为凸透镜对光线的会聚，光经过凸透镜折射后都射向中间，所以中间较亮，周围是较暗的阴影。

生2：凹透镜对光有发散作用，所以射向凹透镜的光向周围发散而导致周围较亮，中间出现了阴影是因为光发散了。

师：展示一组学生的凸透镜光路图，讲解凸透镜的实焦点与焦距的概念。

生：小组交流并测量焦距。

师：请同学们将凹透镜的出射光线反向延长，有什么发现。

生：动手作图，小组交流。

师：展示某组的光路图，师生讨论凹透镜的虚焦点与焦距的概念，并与凸透镜进行比较。

师：展示一组学生图片，理解光心、主光轴的概念。并动手探究通过光心的光线有何特点。

生：描画透镜，小组合作探究通过光心的光线。

生：讨论交流通过光心的光线并展示自己的发现。

生3：通过光心的光线几乎传播方向几乎不变。

生4：通过凹凸镜的光线有些发散。

生5：沿主光轴的传播方向几乎不变，斜射入透镜还是有些平移。

师：表扬同学们的表现。我们初中使用的透镜一般理解为薄透镜，认为穿过光心的光线传播方向不变。

师：为什么凸透镜对光有会聚作用，而凹透镜对光有发散作用？引导学生阅读教材“透镜会聚和发散的奥秘”。动手探究一束光斜射入三棱镜中，并观察出射光线的方向。

生：小组合作，动手实验并描画出光路。

师：展示几组光路，进行总结并验证教材中“出射光向底面偏折”的说法。

生：交流讨论，对一张图片产生疑问，看上去好像与其它几张图片不同。

师：这是光在玻璃三棱镜内部发生了全反射（感兴趣的学生课后可以用玻璃砖等实验器材，不斷增大入射角继续研究）。并对提出疑问的学生予以表扬。把课堂作图较好同学的实验结论，要求课后贴在教室物理园地内进行展示、表扬。

生：交流合作学习透镜的奥秘。

师：播放动画来帮助学生理解。

……

三、教学反思

本节课其实是一堂以概念为主的知识。普朗克曾经说过：科学的历史也是一部概念的历史，当我们进入一个新的领域时，常常需要新的概念。过去我在教这一课时就是让学生把透镜拿到教室外面去照一照，看看现象;有时碰到阴雨天没有太阳就播放视频。然后再让学生摸摸透镜，就这样过去了。至于透镜的作图及焦点、焦距、光心的知识，都是在前面示范或者播放动画，再问学生懂不懂，学生当然很“配合”的说懂了。然后我再出一些变换的作图题进行训练，学生在练了几遍后绝大多数也是“懂了”，再小组内交流，彼此盲人摸象地互动了一回，一遇到考试错误率还是很高。究其原因还是学生没有经历亲身的探究过程，有些学生甚至对某些知识就表示怀疑;没有一个完整的概念建立体系。透镜中的光路本身又有空间立体的思想，许多的概念在我们老师看来是很简单的，但是对一个刚刚接触的学生来说确是陌生的。

对于透镜的奥秘教学，我们很多老师也认为多此一举。其实这是对前面光的色散及光的折射的一个总结及应用，又有一种极限分割的思想和可能出现的全反射在里面。在此我增加了一个活动，让光射向三角形的玻璃砖，学生彼此交流收获应该比看视频动画效果好。有时对一个人学习成绩影响最大的可能不是老师精彩的讲解，不是家长的督促，而是和同龄人彼此在活动中交流，才能使知识日积月累，慢慢提升。

物理学是一门科学，学好物理就是一场奋战，强大的对手是自然。密立根曾经说过：科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。有时一条腿走在前面，有时另一条腿走在前面，只有使用两条腿，才能前进。