大胆改进实验 培养学生思维

张晓怡

摘要：凸透镜成像规律内容多，成像情况复杂，探究凸透镜成像规律的实验设计应当充分分析现行教材的优缺点，考虑学生的认知规律，让学生经历真正的探究过程，自主获取知识。本文就该实验的改进与授课进行了深入讨论。

关键词：改进实验；学生思维

探究凸透镜成像的规律是八年级物理光学部分的重要实验之一，该实验的成像情况复杂、结论内容繁多且容易混淆，按照现行人教版物理教材中的实验方案，学生探究起来难度较大。

从实验器材上看，教材实验存在一些不足。教材选用的光源是蜡烛，其燃烧变短会导致烛焰、透镜、光屏的中心不在同一高度，实验时需要不断调节实验器材，降低实验效率；再者，物理实验室通风条件有限，几十只蜡烛同时燃烧会消耗氧气并产生大量的难闻的气体，降低学生学习效率的同时更危害了其身体健康；另外，本实验的重点在于探究凸透镜成像的规律，并非刻度尺的读数，但通过常规教学来看，在做实验时，学生将更多的时间耗费在了距离的测量之上，未免显得有些本末倒置。

从实验方案上看，教材提到“由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f有关系，所以研究物距“的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离”。在引入环节中，教师可以设计简单的小实验，让学生通过放大镜去观察书本上的文字和窗外的景物，学生很容易得出结论凸透镜的成像情况与物距u有关，但是在学习了光的折射和凸透镜的基本知识之后，学生对凸透镜的成像规律是没有认识的，学生是不知道物距和焦距之间的关系会影响成像性质的，如果按照课本的实验方案，让学生先把蜡烛放在离凸透镜较远的地方，然后逐渐向透镜移动，在移动过程中选取若干位置，并调整光屏的位置，观察成像情况，记录成像性质和物距、焦距、像和物的位置关系等，最后换用不同焦距的透镜重复实验，在大量的实验基础上进行分析、采用同中求异、异中求同和同异综合等物理科学方法寻找统一的凸透镜成像规律，会花费很多的时间，加之学生动手操作能力有限，很可能一节课都不能完成整个的探究过程。尽管物理课堂的精髓在于学生的自主探究，但是在教学进度的要求之下，本实验的探究方案亟待改进。

笔者在认真分析教材和学情的基础上，重点把握新课标关于物理课程性质的描述中所提到的“注意让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题与解决问题的能力”，结合本课题指导进行本节课的教学研究。

本节课的教学目标有：1.通过对日常现象的观察，知道凸透镜成像的大小、倒正与物距和焦距的大小关系有关；2.通过探究活动，体验科学探究的全过程与方法，知道凸透镜成像规律和成实像时像的大小变化规律：物近像远像变大，物远像近像变小，学习从物理现象中归纳科学规律的方法。

1联系生活，激发兴趣

以往与学生交往的经验告诉我，如果向学生提到一个物理学专有名词，他们往往会用沉默来回应，但是只要我随口提到他们生活中常见的物品，他们的激情便马上被点燃，思路也迅速打开。物理本就是一门来源于日常生活的自然科学，只有贴近学生的生活，符合他们的认知特点，课堂教学才有“效”可言。所以在课前热身环节，就将学生的注意力引向生活。

教学片段1：

1.1游戏热身激趣：帮像找妈妈

师：同学们，大家看，屏幕上现在有一个身材像F的光源通过放大镜、投影仪和照相机分别成了3个不同的像，可是老师一不小心将这些像的顺序打乱了，你们能不能帮忙将这些像送回他们自己的小房子里呢？

生：开始对着屏幕比划，尝试着将所成的像与对应的物品用线连接起来。

师：F光源三次都是通过凸透镜成像，成的像却各有不同，真的好奇怪，大家想不想一起来研究一下凸透镜成像的规律？

生：想！

1.2实验热身生疑：同镜异像

师：同学们看到桌面上的凸透镜，大家分别通过它来观察课本上的文字和窗外的景色，看看你有什么发现。

生：纷纷开始动手实验。

生：发现看书本上的字是正的、放大的，看窗外的人是倒过来的。

生：我也是。我也是。而且人变得很小。

师：同一个凸透镜，是什么导致它的成像有大有小，有虚有实呢？

生：书上的字比较近，窗外的人比较远。

简单的实验器材结合生活中的现象，学生的学习兴趣很快被点燃，思路被自然引向课堂。不自觉地，学生已经在教师的引导下，开始了这节课的科学探究之旅。

2科学探究。验证猜想

在物理教学中，我们的首要任务就是提高学生的科学素养，纸上谈兵的物理课，味同嚼蜡，要想和学生一起吃一顿有丰盛“物理味”的大餐，就必须把实验请上桌来。

教学片段2：

师：既然我们通过课前的观察发现凸透镜的成像有大有小，那么放大和缩小之间，肯定存在了一个分界点，你们同不同意这个推理？

生：按理应该是。

师：那我们来假设一下，如果这个点存在，光源位于这个点的成像情况应该是放大还是缩小？

生：思考片刻后回答：又不放大又不缩小。

师：能不能说得更通俗些？

生：跟光源一样大！

师：英雄所见略同，我也是这样认为的。不过再完美的推理也要通過实验验证才行，接下来请我们的同学在光具座上找一找这个点在哪里。

学生动手开始实验

比起课本上的传统实验方案，我将实验器材和方案进行了一些适当地改进。在器材方面，光源改用“F”形LED强光源，与蜡烛相比其亮度高、形状特殊，成像特点更容易观察，且不会产生异味，更不会出现火灾等意外情况。另外，为了节约时间成本，将光具座的刻度尺与数轴模型相结合，用白纸蒙住刻度线，将凸透镜固定在原点处，并将焦点与二倍焦距对应的点以坐标的形式标出，突出实验重点，便于学生探究。在实验方案方面，避免了让学生盲目开始探究，而是通过前置的实验，将学生的目光引到光具座上的两个分界点——虚实分界点F和大小分界点2F处。这样的引导分析能够锻炼学生的逻辑思维能力，也更符合学生的认知规律。在探究分界点的成像情况后，再进一步探究三个区间内的成像情况，使学生的思考更明朗，更易于从实验现象中总结出实验规律。endprint

3巧用模型。助力实验

由于学生接触物理的时间不长，动手操作能力不足，当需要让他们去观察一个动态的实验现象时，他们往往会遇到些麻烦，难以清楚描述实验现象。

教学片段3：

师：同学们，你们探究得怎样？光源移动时，它的成像情况是怎样变化的？

生：低头不语。

师：的确，要观察一个变化的过程的确比较困难，不过老师早有准备。在以前的学习中我们知道，要描述光的径迹和方向，我们引入了一个什么理想模型？

生：光线。

师：好，那现在就來模拟一下光源通过透镜的成像情况。

师：通过Flash动画演示光源在不同位置的成像情况，并移动光源带领学生观察成像的变化情况，学生总结规律。

心理学研究表明，人所接受到的信息绝大部分来源于视觉和听觉，而正常人的视觉给人的信息量和听觉给人的信息量比应该是6.5：3.5。在教学中遇到学生很难观察清楚的现象或是很难用语言解释清楚的原理，巧借多媒体技术，形象地呈现给学生是一个不可多得的好办法。

4回归生活。余味不绝

物理如同一种高境界的魔幻艺术，从生活中来，还要走向生活中去。凸透镜成像是很神奇，但是又有什么用呢？

教学片段4：

师：通过今天的探究，同学们已经探究出了凸透镜成像的规律，我们可不要小看自己的发现，如果没有它，我们就没办法看电影。

生：惊叹而又带些疑惑。

师：不信你们看，老师昨晚就在家用一块凸透镜和—个鞋盒制作了@简易投影仪。（向学生展示实物）生：虚有其表，要能看才行。师：不信，你们看。

师：在暗室中使用简易投影仪播放《倒霉熊》动画片，并用手机投屏到教室屏幕上，学生纷纷惊叹。

师：物理是一门推动社会发展的伟大学科，大家不能单单把目光集中于课本，课后也要多观察、多思考、多动手。

……

物理学一直是人类科学文化的重要组成部分，它一直引领着人类探索大自然的奥秘，是技术进步的重要基础。正是物理学的发展，才推动了材料、能源、信息等科学技术的进步，改变着我们生产和生活的方式。

5教学反思

要处理好“物理味”与教学进度之间可能存在的矛盾，重视学生的感受与体验。物理课堂的基础就是实验，其精髓也在于实验，尽管一周只有四节物理课，还要落实作业与测试，时间非常紧张，但是我们不能让做实验沦为“黑板谈兵”。只有教师在教材实验的基础上进行剖析，有时小小的改进与设计就能大大提升学生实验的效果，真正发展学生的动手实验能力，让学生体会到成功的喜悦。可谓是“教师的一小步，学生的一大步”。

培养学生科学素养是物理教学的重中之重。教师在教学中可以通过多样化的教学方式，提升学生的信息化水平；可以通过对教材内容的分析合理设计问题，使之更符合学生的认知规律，刺激学生思维的生长；可以带领学生对实验装置进行评价，培养学生的批判性思维品质。endprint