利用综合实践活动进行初中物理单元复习的教学实践①——以“凸透镜成像规律的应用”为例

朱春辉 徐美蓉

(1. 江苏省江阴初级中学,江苏 无锡 214400;2. 江苏省江阴市礼延实验学校,江苏 无锡 214400)

1 引言

复习教学在初中物理教学中具有举足轻重的作用,目前初中物理复习教学常采用“知识点复习——典型例题讲解——学生练习——教师讲解”的模式,学生感觉单调乏味,缺乏新意。如何激发复习课堂的活力,让学生在原有知识和经验的基础上有所提升呢?

物理教学离不开“实验”和“思维”这两条线,刘炳昇先生指出:“为了拓宽物理课程的视野,发展学生的个性特长和优化物理课程的探究性学习结构,有必要在教材中设置物理综合实践活动,为学生提供更加开放的学习平台。”笔者尝试在复习课中融入综合实践活动的元素,构建“在做中学”的复习教学模式。

凸透镜成像规律是初中光学教学的重点和难点,需要学生具有一定的科学思维能力。凸透镜成像规律在生活中应用广泛,如照相机、幻灯机、放大镜、显微镜、望远镜等。以凸透镜为核心,采用综合实践活动形式进行复习,开展小组分工合作,进行项目化实践与制作,意在总结和应用所学知识,突出实践过程和体验,培养学生的核心素养;通过课堂展示与交流,引发学生思维的碰撞,以帮助学生化解难点、加深理解,体会物理学习的实用性,形成关键能力。

2 课程标准分析

《义务教育物理程标准(2022年版)》强调“以主题为线索,构建课程结构”,注重“知行合一、学以致用”,体现物理课程的基础性、实践性等特点。其中关于“凸透镜成像规律”的表述如表1。课程标准关注凸透镜成像规律的实际应用,照相机、投影仪、放大镜、近视眼镜、远视眼镜、望远镜和显微镜等均是凸透镜成像规律的应用,而且制作简单,可培养学生的动手能力和工匠精神,也能在实践中深化对凸透镜成像规律的认识,故“凸透镜成像规律”复习可采用综合实践活动的形式展开。

表1

3 利用综合实践活动进行初中物理单元复习

3.1 利用真实情境,引发学生主动学习

教师播放魔术视频“火柴自燃现象”,让学生来揭秘。学生指出:利用了凸透镜对太阳光的会聚作用。教师继续播放视频来揭秘火柴自燃现象。

教师介绍：我国古书记载将坚冰削磨成球状,对着太阳,将干草放在最小、最亮的光斑处,能将干草点燃,这是古人利用冰透镜取火的生动事例,刚才的魔术也是应用了这一原理。

说明：教师用魔术演绎了古书《淮南万毕术》所表述的情境:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”把晦涩难懂的文字用生动活泼的实验展示出来,同时通过火柴自燃现象,请出本课的“主角”——凸透镜。把学生课前拍的视频分成两段播放,第一段引起学生思考,利用所学知识提出猜想;第二段揭示火柴自燃的奥秘,检验学生猜想的正确与否。

3.2 小组展示项目成果,在实践应用中发展核心素养

项目1：巧取自然之火——凸透镜的聚光作用。

学生展示：凸透镜有聚光的功能,太阳光经过凸透镜折射后会聚于焦点处,此处的光能最为集中,若是将易燃物品放在焦点处,极容易引燃。

说明：根据火柴自燃现象很容易想到用凸透镜会聚太阳光取火,帮助学生加深对凸透镜的聚光作用和焦点的理解。

项目2：给你一个放大的世界——凸透镜的放大作用。

教师提问：凸透镜不仅有聚光作用,还能成像。你们知道凸透镜能成哪些性质的像吗?如何才能成正立、放大的虚像呢?

学生展示：(1) 放大镜的常见制作材料为玻璃、塑料、矿石、水等。

(2) 放大镜在生活中的应用实例。

说明：学生能根据教师提出的问题自主思考凸透镜成像的规律,放大镜是凸透镜最简单的应用。满足什么条件时凸透镜可以当作放大镜使用?怎样使成像更大?利用问题引发学生思考,利用光路图将思维显性化,以解决问题。

项目3：银幕上的世界——利用凸透镜制作幻灯机。

情境创设：新年将至,很多贺岁片即将上映,我们可以一饱眼福了!

教师提问：那你们知道电影院里的电影放映机是应用什么原理,让我们看到屏幕上那么大的影像呢?

学生展示：(1) 制作幻灯机的材料:机身(纸盒)、光源(手电筒、电珠、灯泡)、凸透镜(放大镜、球形玻璃器皿)、幻灯片(透明塑料片)、剪刀、尺子等。

(2) 制作步骤:在纸盒左右两侧分别开洞,在一侧安装凸透镜,在另一侧安装手电筒;剪出一条透明塑料片,画上图案,抽拉式的幻灯片就做好了;在纸盒正反两面,割出对称的细长口子,将幻灯片穿插进去。

(3) 用自制幻灯机进行演示(图1)。

图1

说明：学生在制作、改进、优化和演示中逐步深化对凸透镜成像规律的理解,从知识层面上升到技术层面,引导学生思考在调试自制幻灯机中出现的问题,促进学习真实有效发生。

项目4：走进微观世界——利用凸透镜制作显微镜。

教师提问：放大镜和幻灯机都成放大的像,如果我们要看到更加细小物体比如洋葱的表皮细胞,需要借助于什么仪器观察呢?

学生展示：(1) 显微镜的发明历史及结构。

(2) 显微镜成像的原理:实物AB位于物镜的一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实像A1B1;A1B1位于目镜焦点之内,被再次放大,成正立放大的虚像A2B2(图2)。物镜放大m倍,目镜放大n倍,则显微镜的总放大倍数为mn。

图2

(3) 自制显微镜:制作材料为目镜(焦距为30 cm的凸透镜)、物镜(焦距为5 cm的凸透镜)、筒状塑料瓶、硬纸板等。将塑料瓶拦腰剪断,留下盖子作置物台备用。在硬纸板上画同心圆,剪出四个垫片,把物镜、目镜两镜片分别夹在垫片中间,并固定。将物镜、目镜分别从纸筒两端平放嵌入,先固定目镜,调节两镜片及与物体的距离,当目镜上成清晰倒立放大的像时固定目镜和置物台。

(4) 邀请同学通过显微镜观看草莓种子、手上的掌纹等。

说明：学生对显微镜的历史、结构、成像原理娓娓道来,并展示自制显微镜。选择焦距多大的凸透镜作为显微镜的目镜和物镜比较合适,是学生在制作过程中要解决的技术难点。学生不断尝试到制作成功,过程虽然艰辛但不乏惊喜之体验。

项目5：镜头中的世界——利用凸透镜制作照相机。

教师提问：利用两个透镜的组合竟然能将物体放大那么多倍,我们在领略微观世界之美的同时,请不要忽略身边的美景,并且将其适时记录下来。要迅速记录下身边的美景,我们需要什么器械呢?

学生展示：(1) 介绍世界上第一台照相机、照相机的演变和应用历史。

(2) 利用光路图解释照相机成像的原理。

(3) 自制照相机,并展示效果。

说明：照相机是学生身边常见的物品。有学生在调试过程中发现成像不清晰,也有学生产生了疑惑:是通过移动凸透镜改变像距,还是移动胶片改变像距?面对学生出现的问题,教师不要急于解答,让学生自己运用所学知识自主解决问题,培养学生的知识应用能力和分析解决问题的能力。

项目6：拓展人眼的视野——利用凸透镜制作望远镜。

教师提问：人类在探索微观世界的同时也在眺望星空,如果要观察遥远的星球,我们应该用什么器械呢?

学生展示：(1) 望远镜的发展历史。

(2) 常见望远镜的种类。

(3) 开普勒望远镜的构造和工作原理。

(4) 自制望远镜,并展示效果(图3)。

图3

说明：在“凸透镜成像规律”复习中融入综合实践元素,围绕6个项目引导学生开展展示和交流活动。在展示汇报前,学生或查找资料、制作PPT,或小组合作,利用身边的物品拼拼凑凑自制、调试、改良照相机、幻灯机、显微镜和望远镜等,直至制作成功,小组成员辛勤劳作,体现了集体智慧。学生在合作中提高了团队意识与协作能力,在查找资料过程中培养了信息收集和处理能力,在展演汇报过程中锻炼了胆识,提高了口头表达能力。

4 结语

利用综合实践活动进行初中物理单元复习,教师事先布置开放性强的任务,学生根据自己的兴趣和经验自发组成项目小组,自主选择任务,如遇到有的项目选择人数过多、有的项目则无人问津的情况,为保证复习课的高效性,教师要进行协调,确保每个项目都有学生进行研究。在项目实施过程中,学生利用互联网、书本等搜集信息,在制作实践中创新,通过展讲、提问、交流、辩论,在此过程中教师仅仅起点拨、评价的作用。学生在活动结束时有所知、有所得、有所悟,提升了核心素养,体现了复习课的育人价值。