在“生活中的透镜”一节课中如何培养学生的探究能力*

田海霞

(北京市东城区教育研修学院 北京 100037)

现代社会在科学技术的影响下变化迅猛，一个人终身享用在校习得的知识已不再可能，这促使教育工作者逐步认识到，科学教育应从原来的以知识为中心，转向在重视知识教学的同时，应关注学生能力的培养．

新基础教育课程改革倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集处理信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力．在物理教学中，教师如何引导学生应用知识自主探索，培养学生探索精神，发展学生创新能力．笔者认为在物理课堂教学中教师应从激发学生学习兴趣入手，着重引导学生主动参与，应给学生实实在在的探究空间，让学生去自主探究，从而有效地促进他们创新思维的发展和实践能力的提升．

下面，就以“生活中的透镜”一节课为例，谈谈在初中物理课堂教学中如何激发学生的学习兴趣，培养学生观察、制作及探究能力．

人教版(八年级上)将“生活中的透镜”一节放在了“探究凸透镜的成像规律”之前，教材中设计本节课的目的是为了让学生先从凸透镜在生活中的实际应用入手，对凸透镜的成像特点有个感性的认识，从而激发学生进一步探究凸透镜规律的欲望，为下一节课的学习做铺垫．本节课的教学设计是针对学生已经知道了光的折射和透镜对光的作用，在生活中对照相机、幻灯机和放大镜3类光学仪器也有所了解但了解得并不完整这一具体情况进行的．

1 创设贴近学生生活的情境 激发学生自主探究的欲望

教师：播放一段关于使用老式照相机拍照的视频，提醒学生注意观看．并在播放视频后向学生展示视频中照相机照出的照片的样子．

学生：学生观看视频中的人是如何照相和照出来的像的样子.

教师：我们看到影片里的照片和我们使用数码相机照相时看到的照片一样吗？

学生：影片中的照片上的人头朝下，是倒立的，而我们用数码照相机照相时看到的像是正立的．

本环节中教师通过让学生观看视频不仅仅是为了激发学生的学习兴趣，更主要的是使学生产生初步的认知冲突，带着这样的疑问有利于学生后续的学习．

教师:展示自制照相机(如图1所示).

图1 自制照相机

教师：老师所展示的照相机的镜头部分应用了一个什么光学原件？(同时在PPT上展示照相机镜头的照片如图2所示)

图2 展示的照相机镜头

学生：观察PPT上的镜头照片和老师自制的照相机，照相机的镜头是应用到了凸透镜．

教师：刚才我们观察了生活中常用的照相机，镜头用到了凸透镜，今天我们就来学习“生活中的透镜”(板书课题：生活中的透镜).

本环节中教师通过让学生观察教师自制的照相机，除了要引出凸透镜这一主题外，还是要借助这一教学环节培养学生勤于观察、善于思考的习惯．

2 给学生自主探索的空间和时间 激发学生的学习兴趣 培养学生观察制作和探究的能力

2.1 激发学生的学习兴趣 培养学生观察和制作的能力

(1)制作简易照相机

学生：在老师的指导下制作简易照相机，如图3所示.

图3 学生制作的简易照相机

教师：现在咱们用自制的简易照相机给桌子上的光源“照相”如果看不清楚可以抽拉纸筒调节光屏与凸透镜的距离来让磨砂纸上的像更清楚.

学生：在老师的指导下观察照相机成像的特点，如图4所示.

图4 观察照相机成像的特点

教师：从视频中的照片和我们制作的简易照相机所成的像我们可以总结出照相机成像的特点是什么？

学生：成倒立的、缩小的像．

板书：照相机成倒立缩小的像

本环节中教师通过自制照相机的活动帮助学生了解照相机的基本结构，通过前面教学环节中视频所展示的照片及学生自制照相机所成的像的比较，归纳总结照相机的成像特点．既验证了前面视频中照相机成倒立像的真实性，又进一步加强学生对于“为什么我们的照相机成正立的像”一探究竟的愿望．

(2)在光具座上模拟照相机

教师：在PPT上展示照相机成像的光路图让学生观察，如图5所示.

图5 照相机成像的光路图

教师：我们已经了解了照相机的光路是怎么样的，下面我们就用桌面上的光具座来模拟一下照相机的成像，那么桌子上的哪个元件相当于照相机的镜头呢？

学生：凸透镜.

教师：哪个相当于底片呢？

学生：光屏.

教师：那好！咱们现在就组装元件，然后给光具座上的发光板拍张照片.

学生：组装光具座上的元件，然后把所有元件的中心调整到同一水平高度(自制LED发光板、凸透镜和光屏，如图6所示，然后调整光具座上的光学元件，直至找到清晰的缩小的倒立的像．

图6 在光具座上模拟照相机成像

教师：在实验中怎么才算是找到像了呢？(用PPT引导学生观察并区分清晰的像与不清晰的光斑)

学生：将自己的像调整至清晰．

本环节中教师通过指导学生在光具座上模拟照相机，再次让学生确认照相机成像特点，并为下一节使用光具座探究凸透镜成像规律做铺垫．

教师：我们照相的时候有时候拍全身照，有时候拍半身照，有的时候会拍特写．大家想想如果遇到这种情况咱们会怎么样做呢？

学生：让照相机离人近一点．

教师：那么咱们把光具座上的凸透镜往灯板方向移动1 cm看看像怎么样了？

学生：将凸透镜向物体移动1 cm后发现光屏上的像不清晰了．

教师：如何调节使像再次清晰？

学生：只要调节光屏就可以再次找到清晰地像(使光屏向后移动)．

教师：(提问学生)之前播放的视频以及自己制作的照相机成的像都是倒立的，而生活中用的照相机成的像却是成正立的，为什么呢？今天老师还给大家带来了一个投影仪(向学生展示投影仪，如图7所示，并演示：投影仪如何通过平面镜改变光路让倒立的像变成正立的).

图7 演示投影仪成像

本教学环节中，教师通过学生在光具做上模拟的照相机让学生了解照相机的结构．同时通过演示投影仪如何将倒立的像变成正立的像的过程和对现在所使用的照相机的结构及功能的介绍终于为学生解惑，让学生不仅认清了照相机成倒立的像的事实，而且对现在的照相机为什么成正立的像也有所了解．

2.2 激发学生的学习兴趣 培养学生的探究能力

(1)探究幻灯机的成像特点

教师：老师也是一个喜欢摄影的人，大家来看看老师照的底片(如图8).

图8 给学生展示的相片的底片

学生：底片太小看不清楚.

教师：那大家想想办法(指导学生用幻灯机观看，并让学生帮助老师把底片放入幻灯机内).

学生：把底片放入幻灯机内，发现投影出来的图像是倒立的(学生放底片时因为没有注意底片的倒正，因此，在播放的时候有些幻灯片是倒着的，学生重新放，反复几次发现幻灯片应该倒着放在幻灯机中才能在屏幕上看到正立的像)．

本教学环节中教师通过让学生亲自往幻灯机里放幻灯片(底片)，体验幻灯机的使用，不仅激发了学生的兴趣与求知欲，而且通过幻灯片的放置过程让学生深刻认识到幻灯机成倒立的像的事实．

教师：那么我们现在看一看幻灯机的结构图(在PPT上向学生展示幻灯机的结构，如图9所示)，同学们，你们是否能尝试着把你们刚刚制作的简易照相机改造成一个简易的幻灯机呢？

图9 幻灯机的结构图

学生：自己动手改把照相机改造成幻灯机，并使用自制的幻灯机把影像投射在屋顶或者墙上.

教师：那么幻灯机的成像特点是什么呢？

学生：成倒立放大的像.

板书：幻灯机成倒立放大的像.

本环节中教师让学生使用刚刚制作的简易照相机的镜头将手电筒的像投影到房顶或者墙壁上，使学生近一步认识到幻灯机成放大的像．

(2)探究幻灯机和照相机成像不同的原因

教师：同一个凸透镜为什么有时候能做照相机的镜头，有的时候能做幻灯机的镜头呢？

学生：与像到凸透镜的距离有关．照相机所成的像离凸透镜近，幻灯机所成的像离凸透镜远．

由于年龄的特点，初中学生在观察、思考回答问题时考虑的往往不够周全，教师在此教学环节中注意到了学生的问题，在后续的教学中做了细致的引导．

教师：那么，大家来观察一下光具座上的照相机，再看看手中的幻灯机，它们有什么不同呢？

学生：同一个凸透镜当照相机使用时物远像近，当幻灯机使用时物近像远.

根据学生的总结情况在黑板上分别对应的画出同一个凸透镜当照相机使用时的物距与像距及当幻灯机使用时的物距与像距,如图10所示．

图10 同一凸透镜作为照相机和幻灯机使用物距与像距的关系

教师：这里我们引入物距和像距的概念，人们规定物体到凸透镜的距离叫物距，用u表示，像到凸透镜的距离叫像距，用v表示．

本环节中教师通过让学生比较同一个凸透镜在分别做照相机和幻灯机使用时所成的成像的特点不同，并引导学生寻找原因，帮助学生进一步归纳凸透镜的成像特点，使学生初步认识到同一个凸透镜成不同像的原因，并使学生意识到照相机和幻灯机是利用了凸透镜成像特点的原理制成的．为下一节课“凸透镜成像规律”的学习做铺垫．

(3)探究放大镜的成像特点

教师：同学们，刚才咱们已经说了物距小于像距的时候凸透镜相当于幻灯机的镜头，那么现在来把光具座上的LED光板调到距离凸透镜3 cm远的地方然后观察像．

学生：LED发光板移动到指定位置，发现找不到像(光具座上的凸透镜焦距为10 cm)

教师：既然看不到像，就先看看老师在桌子上留给大家的话．

学生：老师字太小了看不清楚.

教师：那大家能不能想想办法利用桌面上老师给你们的物品清晰的读出这句话的内容呢？

学生：把凸透镜当成放大镜，观察桌面上的话(如图11所示)．

图11 凸透镜当作放大镜使用

教师：大家能不能总结一下放大镜的成像特点呢？

学生：放大镜成正立放大的像.

板书：放大镜成正立放大的像.

教师：咱们已经知道了，照相机、幻灯机和放大镜的成像特点，这3种光学仪器的成像特点除了我们看到的不同点以外还有没有不同的地方呢？提示学生：怎么看到他们所成的像？

学生：照相机和幻灯机成的像能用光屏接到，放大镜成的像用光屏接不到．

教师：而这个区别也是像的一种性质，咱们管能用光屏呈接到的像叫做实像，不能用光屏呈接到的像叫虚像，所以照相机成像的特点是倒立、缩小的实像，幻灯机成像特点是倒立、放大的实像，放大镜成像特点是正立、放大的虚像(补全板书上的实像和虚像)

本环节中教师通过一个日常的行为：让学生想办法看清楚纸条上非常小的字，使学生认识到凸透镜的第三个应用——放大镜，也使学生了解放大镜的成像特点，并且使学生再次体验同一个凸透镜成不同的像，更加深刻的使学生意识到同一个凸透镜成像可以成放大或缩小的像、倒立或正立的像也可以是实像或虚像．

2.3 激发学生的学习兴趣 促进学生自主探究

教师：首先用flash(如图12所示)引导学生小结本节课学习的内容．

图12 用flash小结讲课内容

学生：我们这节课学到了：

(1)照相机：物距大于像距成缩小倒立的实像．

(2)幻灯机：物距小于像距成放大倒立的实像．

(3)放大镜：成正立的放大的虚像．

教师：同一个凸透镜为什么能成3种不同的像呢？这之间是否有一定的规律呢？下节课我们将进一步“探究凸透镜成像的规律”．课后大家可以查阅资料了解更多的生活中的透镜．

本环节中教师通过flash课件帮助学生总结本节课中所学到的知识，并为下节课“凸透镜成像规律”的学习做铺垫．

3 小结

本案例是一节物理知识的应用课，教师在教学中重视学生观察、制作能力和从实践中总结知识的能力的培养．在课堂上通过让学生亲自动手制作简易照相机和使用自己制作的简易照相机的镜头改装成简易的幻灯机，并观察其成像特点，帮助学生了解照相机和幻灯机各自的结构特点与区别．通过让学生利用光具座模拟照相机、幻灯机和放大镜成像让学生能够更好的体会3种仪器成像时物距与像距的关系．

这节课中学生学习方式多样化，既有听讲与观察思考，又有实际操作和动手制作、实验等，使接受、探究、体验3种学习方式有机融合．学生在课堂学习中既动脑又动手，学得生动活泼；既学到了知识，增长了能力，又体验到了科学研究与创新的过程，既学得活泼而轻松，又获得多方面的发展．同时思维参与贯穿教学的各个环节，理论对于实践的指导作用使学生始终处于积极主动的思维状态.可见，教师在课堂教学设计中应富有创新意识，创设形象生动的教学情境，激发学生的学习兴趣和强烈的探索欲望，使学生处于一种积极的思维状态，这样才能有利于培养学生的创造能力．

参考文献

1 燕国材.非智力因素与学习.上海：上海教育出版社，2006

2 皮连生主编.教育心理学.上海：上海教育出版社，2004

3 (前苏)苏霍姆林斯基著.学习兴趣是学习活动的重要动力.刘伦振译.外国中小学教育，1990(1)