初中物理生活化教学实践——以“凸透镜成像的规律”的教学为例

文| 赵利平

“凸透镜成像的规律”是初中物理光学部分的重要内容，这一规律不仅在现代科技发展中起着基础性的支撑作用，还在生活中随处可见。本文以“凸透镜成像的规律”为例，探究在初中物理教学中如何通过生活化教学的方式激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效果。

一、展现生活现象，强化物理观念

初中物理涵盖的许多概念和原理具有较强的抽象性，这些内容学生理解起来非常困难，为后续知识的运用带来巨大的挑战。特别是相关知识内容是基于数学模型和符号等方式进行呈现时，对于思维尚未完全成熟、逻辑推理能力正在发展的初中生来说，理解这些概念是较为困难的。“凸透镜成像的规律”涵盖了物距（u）、像距（v）与焦距（f）之间的关系，需要根据物距与焦距的关系，推导出物体经凸透镜所成的实像和虚像的性质及变化规律。通过对这一内容的学习，学生可以掌握物距（u）、像距（v）与焦距（f）之间的关系，并根据物距与焦距的关系推导出物体经凸透镜所成的实像和虚像的性质及变化规律。

利用生活化教学将枯燥的物理原理与生活中的实际现象、案例相结合，可以使抽象的知识变得生动有趣。

教师：同学们，凸透镜成像原理跟手机摄像的原理是一样的，通过调整手机摄像头的距离，可以让镜头里的景物在胶片上形成清晰且大小可变的图像。

学生：老师，您刚才说到手机摄像头的工作原理，那我们平常拍照片时为什么有些照片会出现模糊的情况呢？

教师：这和我们刚才讲的凸透镜成像规律有关系。在拍照时，如果手持手机抖动幅度过大或者物体自身运动速度过快，都可能导致相机与物体之间的距离产生变化，这样会影响光线聚焦的效果，从而导致照片模糊。这也是为什么我们会使用三脚架、防抖功能等方式来固定相机，以保持物体与相机之间的位置不变，确保照片清晰。

学生：老师，如果我们想拍摄远处的景物，应该如何调整手机镜头呢？

教师：非常好的问题！如果要拍摄远处的景物，我们就需要将手机镜头调整为长焦状态，这样就可以使凸透镜的焦距增大，从而扩大物体与镜头的距离，实现对远处景物的清晰捕捉。

教师还可以给出具体的数值参数，让学生根据凸透镜成像公式计算理想情况下物距与像距的比值，以此验证理论知识与实际应用的一致性。这样既能让学生直观感受到物理知识在日常生活中的广泛应用，又能让学生在动手操作中加深对凸透镜成像规律的理解。

二、结合生活经验，培养问题意识

物理教学有时过于侧重理论讲解和习题演练，而忽视了学科本身的趣味性和探索性，导致学生对物理学习产生枯燥的印象。生活化教学鼓励学生从不同角度观察和思考日常生活中的物理现象，运用所学知识去解释、预测和解决实际问题，有助于发展学生的发散性思维、批判性思维和提高解决问题的能力，进而培养学生的创新能力。

教师：同学们，我们在实验中观察到了不同镜片的焦距以及成像性质。接下来我们来说说凸透镜在日常生活中的应用。

学生A：老师，我想起了照相机，它是怎么利用凸透镜来成像的呢？

教师：非常好的问题！照相机是利用凸透镜来聚集光线，从而形成清晰的图像的。你可以想象一下，当我们按下快门时，光线会通过镜头进入照相机，然后通过凸透镜的折射作用，最终在底片上形成一个倒立的实像。这个实像就是我们所拍摄的照片。

学生B：那么，投影仪是怎么工作的呢？

教师：投影仪也利用了凸透镜的成像原理。我们将影像或文字投放在投影仪上时，光源会经过凸透镜，然后从特定的投影镜头射出。这些光线经过透镜的折射和聚焦，最终在幕布上形成一个放大的实像。

学生C：老师，放大镜是怎么放大细节的呢？

教师：放大镜是一种凸透镜，它可以使物体的图像看起来更大。当你将放大镜靠近眼睛并对着某个物体时，放大镜会聚集光线，并使得光线在人的眼睛中形成一个放大的虚像。

教师可以进一步展示不同类型的凸透镜，并请学生观察它们的形状和特点，然后引导学生提出问题：如何确定不同凸透镜的焦距？我们可以通过什么方法实验和测量？学生可以通过实验方法，将透明物体（如蜡烛火焰）放在不同位置，并观察焦点的位置。

实验观察阶段结束后，教师要求学生汇总各自小组记录的物距（u）、像距（v）以及对应的成像性质等数据，引导学生对收集的数据进行整理和分类，制作成图表或者曲线图，以便直观地看出物距变化时像距的变化趋势及实像和虚像的分界点和焦点的位置。在自制实验中，教师可以使用蜡烛和光屏来模拟相机的成像原理，将眼睛作为镜头，将底片作为视网膜，这样可以帮助学生更深入地理解凸透镜在日常生活中的应用。

三、设计问题链，培养科学探究能力

在生活化教学中，教师可以设置问题链，引导学生将课堂上学到的物理知识应用于现实生活中，让学生明白物理不是一种脱离生活的抽象概念，而是具有广泛实用价值的科学工具。这一教学方式的运用不仅可以帮助学生巩固所学知识，还能锻炼他们在实际情境中灵活运用知识的能力，培养学生的实际应用能力。

▲引入问题阶段：

教师：同学们，请大家思考一下，日常生活中的哪些物品用到了凸透镜呢？

学生A：放大镜可以放大小字或细微物体。

教师：非常好。还有其他的例子吗？

学生B：眼镜，特别是老花镜和近视镜，其中就有凸透镜或者凹透镜的使用。

教师：没错，还有照相机镜头也是利用了凸透镜成像原理。在使用这些物品时，你们有没有注意到什么特殊的光学现象呢？

学生C：透过放大镜看文字时，文字会变得更大、更清晰。

▲探索问题阶段：

教师：很好，现在我们深入一点，为什么放大镜能够放大物体图像呢？谁能试着解释一下这个现象背后的原理？

学生D：我想是因为光线通过凸透镜后汇聚在一点，形成放大的虚像。

教师：非常接近答案！接下来，我们可以通过一个实验来模拟照相机变焦的过程，探究不同物距下像距的变化情况。

▲深入探究问题阶段：

教师：当我们掌握了基本原理后，大家能否描述一下焦距是如何影响成像大小的？请尝试绘制一张物距与像距关系图。

学生E：根据凸透镜成像规律，当物距改变时，像距也会随之变化，而且成像大小、正倒立状态都与物距和焦距有关。

通过相关问题的设置，教师可以引导学生对所学知识进行系统的梳理和回顾，深入剖析凸透镜成像规律，让学生进一步思考还有哪些生活场景能体现这个原理。针对学生在学习过程中提出的问题，教师进行集中解答和详细解析，确保每个学生都对凸透镜成像规律有清晰、准确的认识和理解。

四、小组合作，共同探讨物理问题

物理教学中，通过设计与现实生活密切相关的实验活动，如制作简易照相机模型来探究凸透镜成像规律等，可以让学生直接感知和验证物理知识，提升实践操作能力。在通过小组合作的方式探讨“凸透镜成像规律”这一物理问题时，可以进行如下操作：

教师：同学们，今天我们将通过小组合作的方式共同探讨凸透镜成像规律。现在请大家按照预先的分组确定组长、记录员、实验员和报告展示员，完成启动阶段的工作。

组长A（向全组）：好的，各位组员，我们先一起回顾一下凸透镜成像中的基本概念，如什么是焦距，什么是物距和像距。

学生B（回应）：焦距是凸透镜主光轴上从透镜中心到焦点的距离；物距是我们放置物体距离透镜中心的距离；而像距则是像的位置到透镜中心的距离。

教师（提问引导）：非常好，那么接下来，请各小组根据我给出的问题链，讨论：在不同情况下，物距、像距与焦距之间的关系是如何变化的？

（经过一段时间讨论后）

实验员C（提出实验方案）：我们可以在白纸上画出坐标轴，模拟物距和像距的变化，并用一个实际的凸透镜来改变物体位置，观察并测量对应像的位置。

（实验结束后，小组成员分析数据）

记录员D（汇总发现）：根据我们的实验数据，当物距增大时，像距减小，且当物距等于2 倍焦距时，像位于无穷远处，这些都与理论预测一致。

报告展示员E（准备汇报材料）：我们的成果展示包括实验装置的照片、数据图表以及凸透镜成像规律的直观演示模型。

这种小组合作模式不仅可以让学生在实践中深化对物理原理的理解，还能培养他们的团队协作、沟通交流和解决问题的能力。

五、结合跨学科知识，感受物理的实用性

在学习“凸透镜成像的规律”这一内容过程中，教师可以将物理与艺术、科技、历史等多学科结合起来，如研究早期望远镜、显微镜的发展历程及其背后的光学原理。在学生分享各自在拓展应用过程中所取得的成果和遇到的问题后，教师可以对他们所学的内容进行总结，深化其对凸透镜成像规律的理解，鼓励学生在未来的学习和生活中更好地应用。

教师：同学们，我们刚刚讲解了凸透镜成像规律的基本原理和应用。现在，我们来结合其他学科的知识，一起探讨物理在实际生活中的应用。

学生A：老师，我想到了相机拍摄照片时的对焦技术。通过调整镜头的位置，可以使被摄物体清晰地呈现出来。

教师：非常好的例子！相机使用了凸透镜成像规律，利用镜头的对焦来调整物体与成像的距离，从而获得清晰的照片。这就展示了物理在艺术创作中的重要性。还有其他学科的例子吗？

学生B：我听说在古代，人们使用凸透镜制作望远镜来观测星空。

教师：非常棒！你提到了望远镜，它的发展历程确实与物理和历史密切相关。最早的望远镜就是利用凸透镜成像原理来放大遥远物体的。这一发明对天文观测产生了重大影响。

学生C：我想到了眼镜的度数调节。眼科医生会根据患者的视力情况使用不同度数的凸透镜来纠正视力缺陷。

教师：非常好！眼镜的度数调节是物理与医学相结合的例子。利用凸透镜的成像规律，眼科医生可以帮助人们改善视力问题，这也是物理在医学领域的应用之一。通过以上例子，我们可以看到物理的实用性和跨学科的联系。同学们，在平时的学习和生活中，你们还发现了哪些有趣的体现物理实用性的例子呢？

在进行“凸透镜成像的规律”的生活化教学时，为了让学生将物理知识回归生活并感受其实用性，教师让学生运用所学知识去解决问题，提升了学生理论联系实际的能力。

生活化的教学设计，根据学生的认知起点差异性科学划分学习阶段，并构建递进式的学习路径，确保最终达成核心素养培养目标。这种阶梯式教学方式不仅符合初中生的认知发展特点，充分体现了科学教育的核心理念，同时还有力促进了学生的科学思维能力，满足了新时代教育对学生核心素养的培养要求。