凸透鏡成像教學(xué)

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[摘要]凸透鏡成像規(guī)律是初中物理教學(xué)難點，本文首先從多方面分析該規(guī)律成為教學(xué)難點的原因。然后說明有關(guān)概念、規(guī)律的結(jié)構(gòu)關(guān)系，最后介紹化解難點的教學(xué)策略。

[關(guān)鍵詞]上位知識下位知識成像規(guī)律

凸透鏡成像規(guī)律是初二物理的教學(xué)重點也是教學(xué)難點。突破這個難點，對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，對樹立學(xué)生的自信心，對提高整體教學(xué)質(zhì)量有著積極的意義。

（一）該規(guī)律成為教學(xué)難點的原因分析

1.從規(guī)律本身找原因：概念多、易混淆，如焦距、物距和像距，實像和虛像，放大和縮小。規(guī)律多，在不同的物距條件下所成像的性質(zhì)不同。

2.從學(xué)生的思維特點找原因：初二年級正處在形象思維向抽象思維過渡的階段，學(xué)生分析數(shù)據(jù)歸納規(guī)律的能力不強。而理解并熟練掌握該規(guī)律必須具備一定的歸納能力和抽象思維能力。

3.從教師的教學(xué)策略找原因：有些教師自己做演示實驗，只讓學(xué)生觀看，學(xué)生只能死記硬背成像規(guī)律。有些教師也使用探究式教學(xué)，但由于引導(dǎo)學(xué)生分析的方法不當(dāng)，最后只能由教師包辦說出規(guī)律，失去探究實驗的意義。有些教師不能深入研究新教材，對探究凸透鏡成像實驗前教材中要求學(xué)生做的一些成像實驗重視不夠，如小孔成像。

（二）教學(xué)策略的理論根據(jù)

新學(xué)習(xí)的物理概念、規(guī)律將進(jìn)入學(xué)生的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)，引起認(rèn)知結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展、更新或重建。不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容、不同的學(xué)習(xí)順序使認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)生改變的方式也不同。根據(jù)奧蘇伯爾的命題學(xué)習(xí)理論，新的學(xué)習(xí)內(nèi)容同認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的原有內(nèi)容相結(jié)合的方式可以分為下位關(guān)系、上位關(guān)系和并列關(guān)系三種類型。

（三）講究教學(xué)策略，化解教學(xué)難點

1.重視小孔成像規(guī)律的探究，初步建立實像的概念。

在蘇科版物理教材八年級（上）第四章、第三節(jié)《光的直線傳播》的課后習(xí)題中安排這樣一道習(xí)題：在空的易拉罐的底部中央，用釘子敲個小孔，蒙上一層塑料薄膜，這樣就制作一個針孔照相機。利用它觀察窗外的景物，你看見了什么？記下所成像的特點，并試著加以解釋。

與舊教材中有關(guān)小孔成像直接告訴學(xué)生相比，新教材這樣處理小孔成像現(xiàn)象有它的絕妙之處。利用小組合作方式先讓學(xué)生課后制作好實驗裝置，觀察遠(yuǎn)處景物，記錄看到像的特點，在課堂匯報、展示實驗成果。由于觀察窗外景物時，物距大于像距，學(xué)生只能看到倒立、縮小的實像。實驗如果到此結(jié)束只能算完成一個階段。應(yīng)該用燭燃代替景物，讓學(xué)生繼續(xù)探究小孔到燭燃距離不同時像的特點，最終歸納出像的特點和物距、像距的關(guān)系。學(xué)生通過這個探究實驗建立描述像特點的概念：如實像、放大和縮小、倒立等，認(rèn)識到像不總是縮小。為以后探究凸透鏡成像做好上位知識準(zhǔn)備。

2.做好平面鏡成像的探究，通過比較認(rèn)識實像與虛像的不同。

平面鏡成像一直是初中物理的重要探究實驗。把該探究實驗孤立看只不過是平面鏡成像特點，但從完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)分析，該實驗使學(xué)生第一次知道虛像概念，認(rèn)識比較實像與虛像的方法，為以后探究凸透鏡成像規(guī)律又準(zhǔn)備了一個上位知識點。

3.讓學(xué)生用凸透鏡進(jìn)行課前預(yù)探究，形成初步感性認(rèn)識。

學(xué)生對凸透鏡成像沒有感性認(rèn)識，讓他們直接探究凸透鏡成像規(guī)律，學(xué)生往往覺得無所適從不知道從哪里開始探究，不知道究竟探究什么。仔細(xì)研究蘇科物理八年級上第五章第一節(jié)的課后習(xí)題第四題：通過放大鏡觀看物體時，若適當(dāng)增加放大鏡與物體間的距離，看到的像是增大呢，還是縮??？若繼續(xù)不斷地增大放大鏡與物體間的距離，看到的像將怎樣變化呢？本題也屬于實驗類作業(yè)，這是在學(xué)生探究凸透鏡成像規(guī)律前預(yù)備實驗，教師應(yīng)該把凸透鏡發(fā)給學(xué)生讓學(xué)生做一做、看一看，學(xué)生認(rèn)識到放大鏡屬于凸透鏡，凸透鏡不總是成放大的正立像，還能成放大的倒立像、縮小的倒立像，使學(xué)生對凸透鏡能成不同的像有了感性認(rèn)識。

4.精心設(shè)計《凸透鏡成像規(guī)律》教案，為課堂探究做準(zhǔn)備。

物理規(guī)律的教學(xué)適宜用探究式教學(xué)方法，如何在課堂上讓學(xué)生探究凸透鏡成像規(guī)律，這是長期困擾初中物理教師的難題。為讓學(xué)生能順利探究出此規(guī)律，教師要全盤考慮前后概念的聯(lián)系，還要在新授課前進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，主要考慮以下幾點：如何創(chuàng)設(shè)提問題的情境？引導(dǎo)學(xué)生提什么樣的問題？采用什么實驗裝置？如何用器材進(jìn)行探究？探究時需要觀察、記錄哪些數(shù)據(jù)和現(xiàn)象？如何引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、歸納出規(guī)律？其中提問題和分析數(shù)據(jù)是最易被忽視的教學(xué)環(huán)節(jié)。如上文所述，學(xué)生在探究此規(guī)律前應(yīng)該知道凸透鏡能成不同的像，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生提出這樣的問題：當(dāng)物體到凸透鏡的距離不同時，物體通過凸透鏡成的像有什么不同呢？這樣提問題能使學(xué)生知道探究的目的，能引導(dǎo)學(xué)生尋找探究的方法，比其他提問方法效果好。當(dāng)學(xué)生得到許多實驗數(shù)據(jù)后，老師這樣問學(xué)生：“凸透鏡究竟能成幾種像呢？”引導(dǎo)學(xué)生先把像的種類分析出來，共有四種。繼續(xù)追問：“在什么條件下凸透鏡成倒立、縮小的實像呢？”激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)的興趣。其余類推。

由于此實驗得到的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)規(guī)律不是明顯的正比或反比定量關(guān)系，數(shù)據(jù)中蘊藏的規(guī)律屬于界定范圍的定性規(guī)律，學(xué)生從來沒有遇到，所以分析數(shù)據(jù)是本節(jié)課的最大難點，引導(dǎo)學(xué)生正確分析出數(shù)據(jù)的規(guī)律是本節(jié)課的關(guān)鍵一環(huán)。教師如果直接讓學(xué)生分析，學(xué)生很難得出正確的結(jié)論。教師要發(fā)揮主導(dǎo)作用，引入分析數(shù)據(jù)的技術(shù)工具。

方法一：用電腦中的Excel軟件分析，優(yōu)點是在短時間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù)，學(xué)生興趣濃厚。缺點是學(xué)生從屏幕上看到的仍然是數(shù)據(jù)信號，分析能力不強的學(xué)生還是得不出結(jié)論。

方法二：用貼圖片法展示成像規(guī)律。課前，教師準(zhǔn)備下列教具，在一張大白紙上畫好凸透鏡符號，畫出主光軸，用1∶2的比例尺在主光軸上標(biāo)出刻度線，標(biāo)出一倍焦距處和兩倍焦距處，目的是增大可見度。用不干膠紙制作表示物體和實像的小圖片，小圖片形狀是：☆△↑↓，每種形狀的圖片多做幾個。當(dāng)成縮小像時，用大☆表示物體，小☆表示像。當(dāng)物體成放大實像時，用小△表示物體，用大△表示像。成等大像時，用↑表示物體，用↓表示像。在課堂上最后分析數(shù)據(jù)時使用這些小圖片，根據(jù)成實像的三種現(xiàn)象，讓學(xué)生根據(jù)物距、像距把小圖片粘貼到白紙主光軸上，每種現(xiàn)象白紙上粘貼的圖片數(shù)不超過十個為宜。最后讓學(xué)生觀察白紙上小圖片的分布，學(xué)生就能方便地說出凸透鏡的成像規(guī)律。

5.深入分析，加深對凸透鏡成像規(guī)律的理解。學(xué)生初步理解凸透鏡成像規(guī)律后，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生深入分析加深對該規(guī)律的理解。

（1）用《凸透鏡成像動畫》課件向?qū)W生展示凸透鏡成像的連續(xù)變化規(guī)律，形成深刻的印象?？偨Y(jié)出成實像或虛像時，當(dāng)物距連續(xù)變化，引起像和像距的變化規(guī)律。利用課件讓學(xué)生觀察出兩倍焦距和一倍焦距處的特殊意義。

（2）凸透鏡所成像性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)。凸透鏡成像的性質(zhì)可從正立或倒立、放大或縮小、虛像或?qū)嵪袢矫婷枋?。這些性質(zhì)之間有關(guān)聯(lián)，例如正立的像一定是放大的虛像，倒立的像一定是實像。通過教師示范，讓學(xué)生再去挖掘其他的關(guān)聯(lián)性質(zhì)就能加深對該規(guī)律的理解。

（3）凸透鏡成像與小孔成像的比較。當(dāng)凸透鏡成實像時，根據(jù)像距與物距的大小關(guān)系可以推定成像的性質(zhì)，這與小孔成像現(xiàn)象相同。兩者的共同點是：像距小于物距時，成倒立、縮小的實像；像距大于物距時，成倒立、放大的實像；像距等于物距時，成倒立、等大的實像。

在整個光學(xué)部分，教者應(yīng)有全局一盤棋的思想，重視教學(xué)策略的研究，從總體上把握前后概念、規(guī)律之間的聯(lián)系，杜絕凸透鏡成像規(guī)律教學(xué)孤立化傾向，把探究凸透鏡成像規(guī)律時涉及的基本概念分散開來，使學(xué)生在課堂探究時不必為一些概念花費較多的時間，讓學(xué)生集中時間和精力去提出問題、設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)、歸納規(guī)律，這樣就能化解探究凸透鏡成像規(guī)律這個教學(xué)難點，使學(xué)生理解這一規(guī)律。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁樹森.物理教學(xué)論[M].南寧：廣西教育出版社1996.