基于“教—学—评”一致性的初中物理“凸透镜成像的规律”教学设计与实践

教、学、评的统一性不仅是教学过程的灵魂，也是推动学生深度学习的引擎。在这个过程中，教师的引导需要与学生的自主探索、评价反馈形成闭环，要求教学活动既要高效引领学生探究科学原理，又要激发他们思考，最终通过评价环节全面把握学生学习成效。根据《义务教育物理课程标准（2022年版）》“注重实现‘教—学—评’一致性”的要求，教师需紧紧围绕核心素养的培育，构建贯穿教学全过程的评价体系，真正实现“发挥评价的育人功能，促进学生核心素养发展”的教育目的。

一、教材分析

本节是八年级物理上册第五章第三节的内容，紧随对透镜基本概念及其分类的介绍，旨在深化学生对凸透镜光线会聚作用的理解，并拓展至其在生活中的应用领域。本节不仅承接了前文关于透镜的基础知识，如凸透镜与凹透镜对光线的不同作用，还铺垫了对生活中透镜应用的具体探讨，为学生揭示了放大镜、照相机、投影仪等日常用品背后的科学原理。此外，本节内容巧妙连接了光学知识与人类视觉系统的工作原理，通过讲解凸透镜成像规律，连接后一节人眼成像原理以及近视眼和远视眼成因及其矫正方法的教学内容。如此由浅入深、由具体到抽象的教学安排，旨在促进学生通过观察与实验，掌握透镜在实际应用中的物理原理，激发他们探究光学现象的热情。

二、学情分析

“凸透镜成像的规律”作为光学领域的核心课题之一，其复杂性在于成像性质多变，包括像的大小、正倒、虚实状态的变化，这些性质随物体与镜片的距离而变化，并存在明确的分界点和转变规律。学生在接触此课题前，缺乏相关的经验和理论知识基础，如几何光学中的光路图绘制技能及虚像概念的理解，这些因素加大了学习难度。学生虽然已经有一定的物理基础，对凸透镜与凹透镜的基本功能有所了解，初步认识了特殊光线的处理，但面对更为复杂的成像规律时还是感觉有一定难度。

三、教学目标

1.深入理解物距与像距的定义及其在凸透镜成像过程中的重要性，明确凸透镜如何在不同物距下形成不同性质（正倒、虚实、大小变化）的像，从而掌握光的折射和成像规律。

2.通过实验探究，提出问题、制订假设、观察现象、收集和分析数据的科学思维能力。这一过程中，将特别强调利用类比法、比较法和模型法等科学研究方法，以深化对凸透镜成像规律的理解，并将此类思维应用于更广泛的场景中。

3.能够在小组合作的实验探究中使用F形光源、凸透镜、光座和光屏等实验器材，系统探究物体距离变化时成像的性质变化。

四、教学过程

（一）温旧知，引新学

师：回顾上节课，我们学习了照相机、投影仪和放大镜通过凸透镜成像的特点。让我们先通过几个问题来回顾并检验大家对这些知识的理解。

［展示评测题目：1.选择题：凸透镜在照相机中形成的像是（A.实像 B.虚像）；2.填空题：在投影仪中，凸透镜形成的是______（倒立/正立）放大的______（实像/虚像）；3.判断题：用放大镜观察近处的小物体时，形成的是正立的虚像。（对/错）］

生：照相机和投影仪形成的是倒立的实像，而放大镜形成的是正立的虚像。

师：非常好！这些设备虽然都使用了凸透镜，但成像的特点却有所不同。那么，凸透镜成像的规律是怎样的？为何同一种透镜会有不同的成像效果？接下来，我们通过一个小实验进一步探究。请拿起你们桌上的放大镜，先观察书本上的字，再试着看远处的楼房。

［为每组学生提供一块凸透镜、一个蜡烛（或其他物体）、一张光屏、一把尺子。演示凸透镜和物体的正确放置方法，调整物体与透镜的距离来观察成像的变化。］

学生分组进行实验，一个学生负责调整蜡烛的位置，另一个学生观察光屏上的像，并记录像的性质变化。书本上的字看起来更大了，但远处的楼房却没有明显变化。

师：物体与透镜的距离决定了像的性质。这正是我们今天要探究的主题：凸透镜成像的规律。

（设计意图：通过多媒体资料导入，激发学生的学习兴趣，并利用实际操作的小实验让学生亲身体验和探究凸透镜的成像规律，从而让他们在复习旧知的基础上自然过渡到新知的探索，保证教学内容的连贯性。教师利用针对性的评测习题，既能检验学生对知识点掌握的程度，也能让他们在实际操作和理论学习之间建立联系，提高教学活动的有效性和深度，进而落实“教—学—评”一致性的教学模式。）

（二）讲授课，初探究

师：我们做一个具体的实验。请大家观察这套实验器材（如图1）。我们首先模拟照相机的成像过程。请注意观察，当我移动光屏时，像的清晰度如何变化。

生：像在光屏移动到某一特定位置时变得最清晰。

师：非常好。请同学们分组进行实验，目标是找到像最清晰的位置。

学生按照指示开始实验，尝试找到最清晰的像。

师：记得调整你们的光屏位置，观察从模糊到清晰再到模糊的过程，并尝试确定最清晰像的确切位置。

学生调整光屏，细致观察像的变化，记录数据。

师：当物距小于焦距时，我们无法在光屏上获得清晰的实像，这成像的性质与物体与凸透镜之间的距离有关。当物体过于接近凸透镜时，凸透镜无法将光线会聚在光屏上形成实像，而是形成了虚像。

这就引入了“物距（u）和像距（v）”的概念。这两个参数决定了像的性质、大小和方向。当物体位于焦点之外时，成像又有何不同？

生：在这种情况下，凸透镜在光屏上形成了清晰的实像，并且这个实像是倒置的。

师：实像总是形成在物体位于焦点之外时，这个实像可以是放大的、等大的或缩小的，这取决于物体的具体位置。

［继续实验：指导学生移动光源而非光屏，观察这一变化如何影响成像。］

学生按照指示改变光源位置，并用观察表记录成像的变化，如表1所示。

（三）析规律，助理解

师：凸透镜的成像特点与物距之间存在着怎样的关系呢？让我们分几个角度来探究：凸透镜是如何在不同条件下成放大像、缩小像，以及成正立像和倒立像的？此外，凸透镜成实像与虚像的条件又是什么？

生：当物体在焦点以外时，像是倒立的和缩小的，这意味着物距大于焦距影响了像的性质。

师：很好。基于猜想，我们如何设计实验来验证？我们需要哪些实验器材？实验的目的又是什么？

［介绍实验器材：蜡烛、凸透镜、光屏、尺子；明确实验目的：探究物距对凸透镜成像特点的影响。］

生A：我们需要一个稳定的光源，比如蜡烛，作为我们的物体。然后，我们需要一块凸透镜和一个可移动的光屏来接收成像。

生B：我觉得实验的目的是观察物体在不同位置时凸透镜所形成的像的特点。为了准确记录数据，我们还应该使用一把尺子来测量物距和像距。

生C：我们可以将物体放在凸透镜的不同位置，比如开始时距离凸透镜很远，然后逐渐靠近凸透镜。每次移动后，我们都调整光屏位置，直到在光屏上得到清晰的像，然后记录下物距和像距。

生D：我们可以设计一个表格，列出物距、像距和成像的特点，如是否倒立、大小变化以及是实像还是虚像。

师：在进行实验时，我们需要注意什么？

［补充实验注意事项：确保蜡烛的火焰、凸透镜和光屏中心在同一高度上，以便观察到清晰的像。同时，调整物距，并观察与记录像的变化。］

学生分享观察结果，对凸透镜成像规律进行归纳。如表2所示。

（四）忆生活，掌应用

师：在生活中，凸透镜的应用无处不在，根据我们学习的凸透镜成像规律，谁能告诉我放大镜是如何放大我们看到的物体的？

生：放大镜是利用凸透镜当物体位于焦点以内时，凸透镜可以形成放大的虚像，所以我们看到的物体被放大了。

师：相机和投影仪是如何应用这一规律的？

生：相机通过调整镜头与物体之间的距离，使物体的像正好成在感光元件上，形成清晰的实像。投影仪内部的凸透镜接收小图像，然后根据物距和像距的关系，调整以获得屏幕上较大的倒立实像。

师：［展示天文望远镜的工作原理图，如图2。］天文望远镜利用大型凸透镜或凹透镜来收集远处星体的光线，通过成像规律将其聚焦在一个点上，形成清晰的实像。天文学家通过这种方式观察到许多远处的星系和天体，拓展了我们对宇宙的认识。如哈勃空间望远镜，它在轨道上观测宇宙，发送回了许多宝贵的图像。

师：让我们通过几个例题来进一步检验我们对凸透镜成像规律应用的理解。

例题1：如果一个物体放在凸透镜的两倍焦距之外，那么成像的特点是什么？

A.正立、放大的虚像

B.正立、放大的实像

C.倒立、缩小的实像

D.倒立、放大的实像

例题2：使用放大镜观察小字时，放大镜与字的大致距离应该是多少，假设放大镜的焦距为10 cm？

A.小于10 cm

B.等于10 cm

C.大于10 cm但小于20 cm

D.大于20 cm

（设计意图：将抽象的物理规律与学生的日常生活经验相结合，提高学生学习的兴趣和实际应用能力。通过与真实生活紧密相关的问题，学生能够更深刻地理解凸透镜成像的规律，并认识到学习物理的实用价值，实现“教—学—评”相一致。）

（作者单位：平凉市崆峒区上杨乡学区）

编辑：李琴芳