引导学生探究凸透镜成像规律策略解析

贝婧一

摘 要：初中物理规律主要是由学生利用实验探究来认识的。在此过程中，教师应当让学生真正成为探究的主体。本文阐述了引导学生探究凸透镜成像规律的策略和具体过程，以期为广大物理教育同仁提供有益参考。

关键词：规律探究;实验教学;教学策略;思维发展

中图分类号：G633.7文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2020）13-095-2

物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学，初中物理更是主要由观察生活中的现象和探究实验组成，在初中实验教学中，实验的主要目的分为以下几种：一是通过实验验证已有经验或现象;二是通过实验得出实验的结果，例如多次测量得出物体的长度等等;三是通过实验得出一個普遍规律。三种实验教学中以第三种的目的最为常见，同时实验规律的探究也是初中实验教学的重点，上好一堂探究规律课不仅可以提高学生的动手能力，还能提高学生的思维能力、合作能力、归纳总结能力等，笔者以《探究凸透镜成像规律》一课教学为例，谈谈具体的做法。

一、重视已有经验，引发学生思考

生活中处处存在着物理现象，但是对学生来说他们可能并不认为这是物理现象，他们会觉得这只是生活常识。此时，我们可以利用学生熟悉的生活情境引导学生思考问题，甚至可以用一些物理现象来颠覆学生认知，让他们产生思维冲突，从而对物理现象进行更深的思考和理解，引发他们对物理的兴趣。在本节内容的开始，教师没有采用一般的讲授或者是直接拿一个凸透镜让学生进行探究，而是利用生活中的透镜——装水的水杯，再次探究透过水杯看书本上的字，引导学生思考问题，利用学生熟悉的生活情景，引发学生思考。

教学片段1 再次感知透过水杯看书本上的字

教师：透过水杯看书本上的字，我们看到的字是什么样的？

学生：正立放大的。

教师：说明水杯是一个凸透镜，现在老师想问问你们，是不是只能看到正立放大的字呢？

学生讨论。

学生：不一定。

教师：请同学们试试看。

设计意图：在原先已有认知基础上，再一次深入挖掘，使学生在重温旧知识的同时为新知识的学习进行铺垫。通过问题情景和实验再探究，可以让学生有充分的体验，从而引出凸透镜可以成不同的像，为实验设计做思路准备。

二、重视实验设计，促进思维发展

科学探究的第一步是提出问题，有了问题，才会为了解决问题进行思考。在生活中，学生们往往只关注表面的现象特点，但是对于现象产生的原因或者解释缺乏深入的思考，这就需要教师去引导学生进行思考的。初中物理学习的主要特点是以实验为基础，学生实验更是实验课的重要组成部分，现在教材上的实验多为探究实验。何为探究，就是学生自己去寻找现象，在寻找实验结果的过程中发现问题，解决问题，一步步走向成功，实验不一定会得出正确的结论，也不一定会有明显的现象，甚至可能会找不到结果。但是很多时候我们为了追求所谓的结果往往忽略了过程，常常在课堂中教师一开始告诉学生如何去做，然后学生按照老师的方法按部就班地去做，虽然减少了很多误区和学生犯错的可能，也会使得实验的成功率大大提高，但是这种方法也使得实验缺少了探究的味道，学生只是在老师的把控下把实验重新复制了一遍，对学生动手动脑及逻辑思维能力都没有很大的帮助。我们应该重视探究的过程，而不是结果。实验过程中解决问题是一个思辨的过程，一个培养思维的过程，提升思维能力的过程。在本堂课中，教师先设计问题链，引导学生设计实验，接着教师没有直接讲授实验的方法以及注意事项，而是让学生先动手，教师在学生实验的过程中观察，最后让学生自己谈实验中存在的问题，让学生们自己去纠错，完善实验过程，在这个过程中不断强化学生的动手能力、小组合作能力，同时培养学生的思维能力。

教学片段2 问题链引出实验设计，完善实验探究

教师：通过刚才的活动，我们发现凸透镜不光可以成正立放大的像，还能成倒立的像，甚至缩小的像。那么你们认为凸透镜成不同性质的像与什么因素有关？

学生：可能与距离有关？

教师：什么距离？物体与透镜的距离还是眼睛与透镜的距离？

学生：物体与透镜的距离。

教师：具体是和物距有什么关系呢？主要就是物距是多少的时候是正立的像;物距多大时是倒立的像等等。

学生：需要通过实验寻找规律。

教师：请同学们分组讨论，并设计实验过程。

教师：接下来我们来说说看如何设计？需要什么器材？

学生：需要尺、凸透镜、物体、光屏，通过改变物体与透镜之间的距离，观察光屏上的像。

教师出示光具座、凸透镜、F字样的LED灯、光屏，学生对已有实验方案进行改进，然后分组实验。

教师：在实验过程中有没有发现问题或者遇到难题呢？

学生：像不完整，移来移去像总是不清晰，不清楚怎样才算“清晰的像”;像太大了……

教师：针对这些问题，其他同学有没有解决方案？

学生思考并回答，总结出最佳方案，然后分组进行实验。

设计意图：在此段教学过程中，采用的是问题链的方式，步步深入，学生通过回答问题解决相关的实验问题，同时利用小组合作，讨论解决方案，即有学生单独思考的过程，也有同伴之间的互相帮助，提高了小组中学生的合作能力。在实验探究过程中，放开手让学生去做，在实验中发现问题，然后解决问题，不断优化自己的实验设计，从而完成实验。虽然这样有可能会衍生出许多问题，学生实验完成度会大大降低，但是让学生经历错误的实验过程，会让他们对正确的实验过程有更好的理解和解读，同时还促进了学生的逻辑思维能力。针对实验完成度降低的问题，本堂课采用的是分小组解决不同的成像问题，一半学生找放大的实像，另一半找缩小的实像，分组活动大大节约了时间，完成度也提高了。最后在一起找等大的实像和不成像的情况。

三、重视实验总结，培养思辨能力

以往我们的教学总是偏重于实验的过程，对于实验总结往往都是老师在学生实验基础上直接总结出来的，学生对于总结的过程总是被动的，其实我们都知道总结是很重要的，总结是指我们在某个实验完成一段落或者全部完成后进行回顾检查、分析评价，从而肯定实验过程，得到经验，找出差距，得出一些规律性认识的一种书面材料。实验总结不光可以考察学生的分析总结能力，还能进一步培养学生的思辨能力。实验规律的总结是重点更是难点，如何突破，是我们需要研究的，在本次实验课中，教师采用的是数据与图像相结合，寻找实验规律。

教学片段3 数形结合，便于寻找规律

将光具座的标尺做成如图1所示的硬泡沫板，贴在黑板上，让学生上黑板用不同颜色的钉子在板上面。最后得到效果图如图2。

从图上可以清晰地看到凸透镜成像的分布规律，让学生自己分析，根据图像马上就可以得出一倍焦距和两倍焦距之间是倒立放大的实像，两倍焦距之外是缩小的实像。

设计意图：为了让学生找到规律，我设计了一个放大的坐标，让多组同学上黑板，这样就能得到很多的数据，同时不同颜色的钉子让直观感觉更鲜明，学生很快就能找到其中的规律，简单明了。

四、重视实验拓展，回归生活物理

物理学科与生活息息相关，我们研究生活中的物理，同样也要将物理知识应用到生活中，从生活走向物理，从物理走向生活，将自己的教学内容与生活紧密结合，这样才能更好的提高学生学习物理的兴趣。在本堂课的结尾，教师采用了一个小小的实验，将知识延续到生活。

教学片段4

教师：今天我们学习的凸透镜成像的基本规律，生活中有很多的物体可以看成或者做成凸透镜，现在我们就来做一个凸透镜，现在有一根铜丝，利用桌上的水，思考一下，能不能做成一个凸透镜呢？

学生讨论思考，然后让学生利用手中的铁丝，做一个简单的水透镜，利用水透镜在桌面上得到日光灯的像。

设计意图：学生看到的都是现成的透镜，但是在生活中怎样能够得到一个透镜呢？通过做一个简单的水透镜让学生对物理更感兴趣，同时观察日光灯又能巩固本节课所學的知识点，既动手又动脑，同时培养学生热爱科学，勇于探究的精神。

在本堂课中，教师主要采用的是问题链的方式展开实验教学，利用学生已有的认知和经验提出实验猜想，同时设计问题链，一步步引导学生进行深入思考。教师在改进实验设计，完善实验探究过程后，采用让学生比较容易接受和记住的方式寻找凸透镜成像规律。在这一过程中，教师要注意淡化自己的作用，突出学生主体地位，将实验探究与发现过程交给学生，让学生真正成为为探究的主体，从而培养学生物理学科素养。

（作者单位：苏州市吴江区笠泽实验初级中学，江苏 苏州215200）