摘要：本文以“探索凸透鏡成像規(guī)律”為例，介紹通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找規(guī)律的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)思路和技巧。
關(guān)鍵詞：凸透鏡成像規(guī)律； 探索規(guī)則； 教學(xué)設(shè)計(jì)
2013年，《教學(xué)新時(shí)空》播出了張愛(ài)梅的《探索凸透鏡成像規(guī)律》課堂教學(xué)視頻。 筆者聽(tīng)取了她的介紹并對(duì)課程進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)。 本文根據(jù)當(dāng)時(shí)的講話(huà)編寫(xiě)。
1 主題分析
探索凸透鏡成像規(guī)律是光折射中的一個(gè)重要課題，但對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)也是一個(gè)較難的課題。 原因是：①規(guī)律本身比較復(fù)雜，成像的性質(zhì)可能包括放大、縮小等大的、倒立的、正立的、實(shí)像、虛像的各種組合； 圖像的屬性隨著物距的變化而劃分為多個(gè)區(qū)間，并且存在突變點(diǎn)。 ②學(xué)生在學(xué)習(xí)本課題之前沒(méi)有太多的經(jīng)驗(yàn)，也缺乏相關(guān)的理論知識(shí)，課程標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有要求引入幾何光學(xué)的光路圖（僅介紹平行光的會(huì)聚及其可逆光路） ，并且真實(shí)圖像不能飄忽不定。 因此，這道題目對(duì)于中學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較困難的。 如果讓中學(xué)生完全獨(dú)立探索，往往會(huì)徒勞無(wú)功。
面對(duì)這種困難，一般有以下一些處理模式：
（1）變探索性實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，即直接引入化學(xué)家得到的凸透鏡成像規(guī)律，然后用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。 這樣，中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思路就非常清晰了，預(yù)期的結(jié)果也非常明確。 一步步操作并不難。 除了體驗(yàn)知識(shí)的事實(shí)基礎(chǔ)和訓(xùn)練一些實(shí)驗(yàn)技能外凸透鏡成像的規(guī)律板書(shū)設(shè)計(jì)，中學(xué)生的探索動(dòng)機(jī)不強(qiáng)，探究能力無(wú)法進(jìn)一步培養(yǎng)。 在某些情況下，中學(xué)生的認(rèn)知水平遠(yuǎn)未達(dá)到要求時(shí)，可以采用這些模式。
(2)采用中學(xué)生在班主任指導(dǎo)下自主探究的模式，張愛(ài)梅老師進(jìn)行的課堂教學(xué)可以歸功于這種模式。 老師首先搭建了一個(gè)非常有趣的鍋里烏龜?shù)挠^察實(shí)驗(yàn)，并介紹了成像這一主題，然后以投影儀為例進(jìn)行演示，介紹了成像的本質(zhì)以及與激勵(lì)相關(guān)的問(wèn)題，并在同時(shí)對(duì)中學(xué)生即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。 通過(guò)開(kāi)始階段的教學(xué)可以看出，中學(xué)生探索的問(wèn)題和初步推測(cè)已經(jīng)形成，探索的思路也初步清晰。 在探索過(guò)程中，教師引導(dǎo)中學(xué)生首先探索形成倒像和放大的條件，通過(guò)在數(shù)軸上記錄數(shù)據(jù)，給出采集數(shù)據(jù)的區(qū)域，然后逐漸發(fā)現(xiàn)u >2f,u
可見(jiàn)，由于老師的設(shè)計(jì)，中學(xué)生實(shí)驗(yàn)探索的難點(diǎn)被分散，手腦并用，使中學(xué)生逐漸有序地了解凸透鏡成像規(guī)律，并得到訓(xùn)練。在科學(xué)方法和思維上。
在班主任指導(dǎo)下的中學(xué)生自主探究模式中，尤其是歸納式探究中，如何設(shè)計(jì)探究過(guò)程，使探究過(guò)程不僅能緊貼中學(xué)生的認(rèn)知水平，激發(fā)中學(xué)生的探究動(dòng)機(jī)，又突出科學(xué)探究的本質(zhì)特征？ 這里說(shuō)一點(diǎn)個(gè)人的看法，包括這堂課的成功經(jīng)驗(yàn)。
2 教學(xué)策略
本班采用中學(xué)生在班主任指導(dǎo)下自主探究的模式。 班主任的指導(dǎo)作用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)創(chuàng)設(shè)一個(gè)能讓中學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的情境，然后讓中學(xué)生圍繞問(wèn)題進(jìn)行探索。
（2）在規(guī)劃中學(xué)生探究過(guò)程中，向中學(xué)生提出具有挑戰(zhàn)性、逐步深入的任務(wù)，抓住幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，引發(fā)思維沖突，引導(dǎo)中學(xué)生操作、獲取信息、思考同時(shí)。
(3)及時(shí)對(duì)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行指導(dǎo)，使其順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。
（4）組織中學(xué)生交流討論，分析所獲得的事實(shí)和數(shù)據(jù)，總結(jié)并表達(dá)形象的規(guī)律，讓中學(xué)生從靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、空間的角度理解規(guī)律的內(nèi)涵，并給出充分發(fā)揮中學(xué)生的思維和想象力。
3 工藝設(shè)計(jì)
在這類(lèi)話(huà)題的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)中，班主任最重要的就是跳出“有學(xué)問(wèn)的人”的身份，站在“沒(méi)學(xué)問(wèn)的人”的立場(chǎng)上思考問(wèn)題。 由于班主任對(duì)自己所學(xué)的知識(shí)過(guò)于熟悉，他常常自覺(jué)不自覺(jué)地要求中學(xué)生按照自己的思維來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)，所以給予中學(xué)生的探究并不能成為中學(xué)真正的探究。學(xué)生。
探索凸透鏡成像規(guī)律是一個(gè)涉及探究各個(gè)要素的全過(guò)程探究。 讓中學(xué)生體驗(yàn)全過(guò)程，并不是體驗(yàn)全過(guò)程的方法。 相反，中學(xué)生應(yīng)該在這個(gè)過(guò)程中體驗(yàn)和理解個(gè)體元素的本質(zhì)。 內(nèi)涵。
（1）從中學(xué)生當(dāng)前認(rèn)知狀況出發(fā)，爆發(fā)思維沖突，讓中學(xué)生提出需要解決的問(wèn)題。
課后，老師常常要引入話(huà)題，介紹各種想法。 應(yīng)該選擇哪些？ 本節(jié)課，張老師選擇了“觀察球罐里的烏龜”來(lái)進(jìn)行介紹。 還可以激發(fā)中學(xué)生的興趣。 也可用于將放大的正立實(shí)像與凸透鏡形成的圖像進(jìn)行比較，起到指導(dǎo)作用。 但中學(xué)生看到的缸中烏龜?shù)膱D像并不是凸透鏡的圖像，它是光通過(guò)兩種介質(zhì)一次折射形成的現(xiàn)象，用它來(lái)指導(dǎo)探索存在一定的局限性凸透鏡成像定律。 我認(rèn)為像這樣的話(huà)題，最好選擇一個(gè)能夠引發(fā)中學(xué)生特定認(rèn)知沖突的情境。 應(yīng)該和實(shí)驗(yàn)的目的很接近。 例如：
如何區(qū)分凸透鏡和凹透鏡？
用透鏡看文字時(shí)，被放大的是凸透鏡。 生活經(jīng)驗(yàn)中的放大鏡是凸透鏡。
那么凸透鏡成像的規(guī)律板書(shū)設(shè)計(jì)，凸透鏡形成的圖像是放大的正立的嗎？
你可以插入“小明小花的意外發(fā)現(xiàn)”，讓中學(xué)生嘗試一下，或者進(jìn)行下面的演示。
演示：將書(shū)寫(xiě)投影儀倒置，將幻影kt板直接投影到墻上，圖像是什么樣的？ 讓中學(xué)生觀察。
看來(lái)凸透鏡所形成的像的性質(zhì)不僅僅是“正立放大”那么簡(jiǎn)單。 你猜還有什么？
可能有“正立、放大”、“倒立、縮小”、“倒立、放大”、“正立、縮小”等。
如何獲得不同性質(zhì)的圖像？ 改變物距，找到圖像的位置并觀察圖像的屬性。
這就是我們明天要研究的課題——探索凸透鏡成像規(guī)律。
此前，中學(xué)生對(duì)放大鏡比較熟悉，對(duì)其放大倍數(shù)印象深刻。 事實(shí)上，在入門(mén)課的活動(dòng)和初次接觸鏡頭的活動(dòng)中，少數(shù)中學(xué)生會(huì)意外地發(fā)現(xiàn)它。 因此，建議創(chuàng)造可能爆發(fā)認(rèn)知沖突、提出問(wèn)題和猜測(cè)的情境。 這樣的設(shè)計(jì)不僅有利于迸發(fā)出探究的動(dòng)機(jī)，也有利于明確探究的目的和思路。
(2)給予中學(xué)生必要的技能指導(dǎo)，為探究提供實(shí)驗(yàn)技能支持。
科學(xué)探究需要技術(shù)支持，這個(gè)研究課題也需要技術(shù)支持。 例如：
介紹一下實(shí)驗(yàn)設(shè)備：……。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵技巧是找到發(fā)光物體的圖像。 請(qǐng)將發(fā)光體、凸透鏡和屏幕安裝在光具座上。 光屏，盡量在光屏上顯示清晰的圖像。
來(lái)說(shuō)說(shuō)尋找清晰圖像的感受。 ①調(diào)整“光學(xué)同軸度”：不僅是“中心高”，鏡面與主軸的垂直度也很重要； ②移動(dòng)光幕，由模糊到清晰，再由清晰到模糊，反向聯(lián)通，逐漸縮小范圍。
這一步看似耽誤了一點(diǎn)時(shí)間，但“磨刀不誤砍柴工”，會(huì)讓后續(xù)的操作更加順利。
（3）逐步向中學(xué)生提出一系列具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，使獲取事實(shí)（數(shù)據(jù)）的操作過(guò)程成為動(dòng)手動(dòng)腦的主動(dòng)過(guò)程，讓中學(xué)生體驗(yàn)如何運(yùn)用歸納法尋找事實(shí)（數(shù)據(jù)）。法律。
一般，人們將實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為四個(gè)階段，形式物距調(diào)整為u>2f，u=2f，f
①調(diào)整物距，使蠟燭火焰在光幕上形成上下顛倒的縮小圖像。 如此操作數(shù)次，檢測(cè)并記錄物距和像距。
②再次調(diào)整物距，在光幕上形成倒置放大圖像，反復(fù)多次，檢測(cè)并記錄物距和像距。
③分析上述兩步觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和測(cè)試數(shù)據(jù)，你認(rèn)為在什么情況下有可能得到倒立且等大小的圖像？ 試一下，倒立時(shí)的物距和像距是多少，相當(dāng)于一個(gè)大像？ 與焦距有什么關(guān)系？ （此時(shí)只找到了反轉(zhuǎn)、放大、縮小的分界點(diǎn)。）
④到目前為止，你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了倒立縮小像、倒立等大像、倒立放大像，你認(rèn)為凸透鏡能形成什么樣的像？ 嘗試一下，你能在屏幕上找到它嗎？ （將發(fā)光物體推向凸透鏡的方向，當(dāng)其在焦點(diǎn)內(nèi)時(shí)，將找不到圖像，并形成新的問(wèn)題）。
想一想，當(dāng)你用放大鏡觀察正立放大的像時(shí)，你是如何觀察的呢？ 再試一次并記錄你觀察到的情況。
因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為中學(xué)生提供了探究的機(jī)會(huì)，使中學(xué)生積極思考，獲得深層次的探究能力訓(xùn)練。
（4）通過(guò)積極的溝通和討論，把看似和平的規(guī)律生成過(guò)程變成理解規(guī)律、發(fā)展思維和想象力的過(guò)程。 例如：
交流討論：
①試一下，如果將發(fā)光物體從光具座上端逐漸向凸透鏡方向連接，所形成的圖像的性質(zhì)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？
②用自己的語(yǔ)言討論凸透鏡成像的規(guī)律。 要區(qū)分成像的性質(zhì)，有兩個(gè)關(guān)鍵位置。 你認(rèn)為哪兩個(gè)立場(chǎng)？ 它們的屬性的分界點(diǎn)是什么？
③比較不同焦距鏡頭的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，看看有什么異同。
④在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，你有什么意想不到的發(fā)現(xiàn)？ 您對(duì)調(diào)查規(guī)則有何看法？
規(guī)律的概括不僅僅是記憶演繹，更應(yīng)該引導(dǎo)中學(xué)生聯(lián)系探究過(guò)程，從不同角度、不同方法加深對(duì)規(guī)律的理解。 另外，通過(guò)中學(xué)生的切身體會(huì)、交流陰道會(huì)，有利于提高中學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。
可見(jiàn)，中學(xué)生在本項(xiàng)目的探索過(guò)程中，可能會(huì)無(wú)意中發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：
① 跳出放大鏡的思維定勢(shì)，發(fā)現(xiàn)凸透鏡并不總是能形成正立的放大圖像。 這次事故讓探索的動(dòng)力更加強(qiáng)烈，目標(biāo)更加明確。
② 根據(jù)倒置縮小圖像和倒置放大圖像的數(shù)據(jù)，也可以提出倒置等尺寸圖像的猜測(cè)??。 推理即可得到原來(lái)的雙焦距點(diǎn)。 有了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，接下來(lái)的操作就更有方向性了。 科學(xué)探究的過(guò)程不僅僅是從頭到尾的歸納，而往往涉及到多種思維的參與，這對(duì)于不完全歸納探究很重要。
③當(dāng)圖像具有以上三個(gè)屬性時(shí)
找到后，中學(xué)生改變物距，移動(dòng)光幕，卻再也找不到圖像了。 凸透鏡雖然只能形成倒立的像，但為什么用放大鏡看卻能看到正立的放大像呢？ 這一發(fā)現(xiàn)將探索提升到了另一個(gè)層次。
教學(xué)設(shè)計(jì)充滿(mǎn)創(chuàng)意，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的基礎(chǔ)上圍繞問(wèn)題進(jìn)行探究； 操作是眼、手、腦共同運(yùn)用的過(guò)程，積極思考是核心； 總結(jié)和實(shí)驗(yàn)的思路可以完全不同，比如在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)操作是“尋找不同屬性的圖像”，而總結(jié)過(guò)程是“討論圖像屬性隨物距》，不僅產(chǎn)生了系統(tǒng)的理解，而且回顧了這些理解是如何而來(lái)的，從而獲得了一些無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的收獲。
上述具體步驟并不是絕對(duì)的，教師可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更改，僅供參考。
參考：
[1]劉冰生，李蓉． 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)教材化學(xué)八年級(jí)第二卷[M]． 北京：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2013。
[2] 劉冰生. 繼承與創(chuàng)新——初中數(shù)學(xué)新課程建設(shè)的理論與實(shí)踐研究[M]． 北京：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2006。
[3]劉冰生. 注重探究式教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)[J]． 數(shù)學(xué)教學(xué)，2008，（2）。
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制作人|蘇克化學(xué)之友
Suco 化學(xué)之友