《六、學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究凸透鏡成像》教學(xué)設(shè)計(jì)(重慶市縣級(jí)優(yōu)課)-八年級(jí)物理教案

規(guī)律課教學(xué)的思考——以《凸透鏡成像的規(guī)律》為例摘要：《凸透鏡成像的規(guī)律》一節(jié)是《透鏡及其應(yīng)用》一章的核心內(nèi)容。針對(duì)實(shí)際教學(xué)中遇到的兩個(gè)難點(diǎn)：=1\*GB3①學(xué)生不會(huì)找像，盲目操作；=2\*GB3②學(xué)生不會(huì)探究，盲目探究。筆者通過(guò)三次活動(dòng)：=1\*GB3①體驗(yàn)成像：使學(xué)生成功呈現(xiàn)三種不同性質(zhì)像的同時(shí)，體驗(yàn)像的性質(zhì)與物距有關(guān)；=2\*GB3②實(shí)驗(yàn)探究：明確指定物距探究其成像性質(zhì)，使課堂有限的實(shí)驗(yàn)探究更有針對(duì)性和實(shí)效性，同時(shí)也兼具實(shí)驗(yàn)的普遍性；=3\*GB3③分析論證：引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納出各種不同成像性質(zhì)的分界點(diǎn)，最終成像規(guī)律水到渠成。三次活動(dòng)，為學(xué)生逐級(jí)搭建臺(tái)階，循序漸進(jìn)，分小步走但卻有大收獲。關(guān)鍵詞：凸透鏡成像規(guī)律；像；實(shí)驗(yàn)探究；分析論證一、問(wèn)題背景《凸透鏡成像的規(guī)律》一節(jié)是《透鏡及其應(yīng)用》一章的核心內(nèi)容。第一節(jié)《透鏡》，介紹了透鏡的基礎(chǔ)知識(shí)及其對(duì)光的作用；第二節(jié)《生活中的透鏡》，介紹了生活中的透鏡，以使學(xué)生對(duì)生活中常用的透鏡及其成像的情況，獲得具體、生動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)。這兩節(jié)分別從知識(shí)方面和探究過(guò)程方面，為第三節(jié)學(xué)生自主探究“凸透鏡成像規(guī)律”做好了鋪墊。第四節(jié)《眼睛和眼鏡》、第五節(jié)《顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡》，作為透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用，進(jìn)一步鞏固了所學(xué)知識(shí)，對(duì)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)透鏡成像規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用，以及讓學(xué)生感受物理是有用的等情感態(tài)度價(jià)值觀方面的教育有著很好的價(jià)值。但在本節(jié)的實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，存在著兩大難點(diǎn)：=1\*GB3①不會(huì)找像：學(xué)生既不清楚什么是像，也不知道怎樣調(diào)節(jié)才能找到像，盲目操作。=2\*GB3②不會(huì)探究：學(xué)生既不清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康模膊恢涝鯓觿澐治锞喾秶?，更不?huì)從大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中分析歸納得出成像規(guī)律等實(shí)驗(yàn)結(jié)論，盲目探究。為此，筆者設(shè)計(jì)了兩次學(xué)生活動(dòng)環(huán)節(jié)：=1\*GB3①體驗(yàn)成像：充分介紹各實(shí)驗(yàn)器材的使用方法、光具座的調(diào)節(jié)方式等，明確實(shí)驗(yàn)操作的步驟和流程，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)節(jié)出三種不同性質(zhì)的像，初步體驗(yàn)找像的成功，明確操作要義。=2\*GB3②實(shí)驗(yàn)探究：明確給定多組物距進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，找出其成像性質(zhì)，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生分析歸納出各種不同成像性質(zhì)的分界點(diǎn)，最終總結(jié)得出成像規(guī)律，明確探究目的。二、設(shè)計(jì)依據(jù)巴甫洛夫曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“重要的是科學(xué)方法，它是思想的總結(jié)。認(rèn)識(shí)一個(gè)科學(xué)家的方法比認(rèn)識(shí)它的成果價(jià)值要大?！彼?，筆者認(rèn)為，教師在教學(xué)過(guò)程中就要結(jié)合物理學(xué)科的特點(diǎn)，選擇科學(xué)有效的教學(xué)方法?！锻雇哥R成像的規(guī)律》一節(jié)的教學(xué)目標(biāo)在于：=1\*GB3①通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律；=2\*GB3②通過(guò)探究活動(dòng)，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程和基本研究方法；=3\*GB3③體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)在認(rèn)識(shí)事物過(guò)程中的重要意義，建立生活與物理知識(shí)的聯(lián)系；樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理。本節(jié)課常見(jiàn)的教學(xué)思路大致分為兩大類：=1\*GB3①“演繹式”，即通過(guò)上一節(jié)《生活中凸透鏡成像》的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生猜想成像性質(zhì)和物距有關(guān)，并進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生猜想出三段物距劃分（二倍焦距以外、一倍焦距和二倍焦距之間、一倍焦距以內(nèi)），隨后指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，驗(yàn)證猜想的正確性；=2\*GB3②“歸納式”，即讓學(xué)生通過(guò)自主探究凸透鏡不同的成像性質(zhì)，從收集的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中分析歸納，進(jìn)而總結(jié)出凸透鏡成像的規(guī)律?！把堇[式”教學(xué)，教師引導(dǎo)性強(qiáng)，便于課堂有限時(shí)間的操作，但猜想物距劃分環(huán)節(jié)尤其是對(duì)“二倍焦距”的猜想稍顯牽強(qiáng)?！皻w納式”教學(xué)，則更能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位和作用，重在學(xué)生自主探究、自主分析、自主總結(jié)，學(xué)生的主動(dòng)性明顯增強(qiáng)，有利于學(xué)生思維能力的發(fā)散提升；但因?yàn)閷W(xué)生自主性強(qiáng)，所以不易把控，可能導(dǎo)致學(xué)生盲目探究、無(wú)法在課堂的有限時(shí)間內(nèi)得出結(jié)論、最終導(dǎo)致課堂無(wú)效，考驗(yàn)著教師的課堂駕馭能力。但正是基于對(duì)本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)的分析，筆者決定嘗試采用“歸納式”教學(xué)方法，希望通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，不僅要使學(xué)生了解凸透鏡的成像規(guī)律，而且要使學(xué)生了解：在科學(xué)探究中，常常要通過(guò)實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)（或證據(jù)），并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后歸納出科學(xué)規(guī)律。在探究過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)凸透鏡的成像規(guī)律進(jìn)行猜想，并初步設(shè)計(jì)方案，最后用實(shí)驗(yàn)探究的方法，得出凸透鏡成像的規(guī)律。三、教育教學(xué)過(guò)程（一）教學(xué)突破點(diǎn)一：不能識(shí)像。學(xué)生并不清楚什么是“像”，更無(wú)法區(qū)分“實(shí)像”、“虛像”和“光斑”。為此，筆者設(shè)計(jì)了新課引入環(huán)節(jié)，力求通過(guò)“傳遞冬奧圣火”的情境引入，將“實(shí)像”、“虛像”和“光斑”一一呈現(xiàn)，并幫助學(xué)生加以鑒別；同時(shí)結(jié)合問(wèn)題引入，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)凸透鏡成像性質(zhì)的不同，為后面的探究猜想做鋪墊?！粜抡n引入1.情境引入——“冬奧圣火”通過(guò)凸透鏡“傳遞”（投射）到白墻上（成像）。即：用大凸透鏡將大燭焰的像成在白墻上，以增強(qiáng)可見(jiàn)度。凸透鏡成像性質(zhì)：（1）遠(yuǎn)——倒立縮小的實(shí)像；（2）中——倒立放大的實(shí)像；（3）近——正立放大的虛像。（強(qiáng)調(diào)“圓斑”不是像，“像”須像物體“燭焰”）2.問(wèn)題引入：為什么同為凸透鏡，但是成像的性質(zhì)卻各不相同？（二）教學(xué)突破點(diǎn)二：不會(huì)調(diào)像。通過(guò)新課引入環(huán)節(jié)，學(xué)生雖然能夠識(shí)別什么是像，能夠辨別像的虛實(shí)，但卻不會(huì)自己調(diào)像。他們總是動(dòng)動(dòng)物體（燭焰）、又調(diào)調(diào)凸透鏡、也移移光屏，盲目地在光具座上調(diào)節(jié)，憑運(yùn)氣找像，卻不能找到那個(gè)最亮最清晰的像，繼而影響后面成像性質(zhì)與物距、像距關(guān)系的探究。為此，筆者設(shè)計(jì)了“學(xué)生活動(dòng)一”，讓學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，按照“凸透鏡、物體、光屏”的先后順序，調(diào)節(jié)其在光具座上的位置，找到那個(gè)最亮、最清晰、最像物體的像，體驗(yàn)三種不同性質(zhì)的像，為后面探究凸透鏡成像規(guī)律打牢實(shí)踐操作基礎(chǔ)。◆新課教學(xué)之學(xué)生活動(dòng)一：觀察思考（體驗(yàn)成像）1.實(shí)驗(yàn)器材：燭焰、凸透鏡、光屏、光具座。把蠟燭、凸透鏡、光屏，順次擺放在光具座上（師演示操作）。2.找像：先固定凸透鏡的位置在光具座中央50.00cm處不動(dòng)，再固定物體的位置不動(dòng)，只調(diào)節(jié)光屏的位置在光屏上找像。（旨在強(qiáng)調(diào)調(diào)節(jié)的先后順序：=1\*GB3①凸透鏡；=2\*GB3②物體；=3\*GB3③光屏。）3.辨像:展示三幅圖，辨別何為“像”——最亮、最清晰、最像物體的才是像。4.調(diào)像：（1）在光屏上調(diào)節(jié)出：倒立縮小的實(shí)像；（2）如何使像成在光屏中央：燭焰的焰心、凸透鏡的光心、光屏的中心，“三心”在同一水平直線上。（3）在光屏上調(diào)節(jié)出：倒立放大的實(shí)像；（4）在光具座上調(diào)節(jié)出：正立放大的虛像：取下光屏，眼睛從光屏一側(cè)，逆著折射光的方向看回去，虛像成在物體的同側(cè)。（三）教學(xué)突破點(diǎn)三：盲目探究。通過(guò)活動(dòng)一，學(xué)生已經(jīng)能夠清晰地呈現(xiàn)出三種不同性質(zhì)的像，同時(shí)也定性地感知并發(fā)現(xiàn)了成像性質(zhì)與物距有關(guān)，但并不能夠定量的確定其具體關(guān)系，也不知該如何劃分物距的范圍。為此，筆者設(shè)計(jì)了“學(xué)生活動(dòng)二”，明確給定多組物距進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，找出其對(duì)應(yīng)的成像性質(zhì)。通過(guò)教師有意識(shí)給定的多組物距進(jìn)行成像性質(zhì)的探究，既保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性，又使實(shí)驗(yàn)探究更具針對(duì)性和實(shí)效性，為有限的課堂教學(xué)節(jié)約了時(shí)間，提升了課堂效率。◆新課教學(xué)之學(xué)生活動(dòng)二：實(shí)驗(yàn)探究（探究凸透鏡成像規(guī)律）1.提出問(wèn)題：凸透鏡成像的正倒、大小、虛實(shí)和什么因素有關(guān)？2.猜想假設(shè)：凸透鏡成像的正倒、大小、虛實(shí)和物距有關(guān)。（1）物距：物體（焰心）到凸透鏡（光心）的距離（以底座中線為準(zhǔn)，學(xué)生練習(xí)讀數(shù)）。（2）像距：像（光屏）到凸透鏡（光心）的距離（以底座中線為準(zhǔn)，學(xué)生練習(xí)讀數(shù)）。3.設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：凸透鏡固定在光具座中央50.00cm處不動(dòng)，將燭焰由遠(yuǎn)移近凸透鏡，學(xué)生分組探究指定物距下的成像性質(zhì)，并測(cè)量其對(duì)應(yīng)的像距，將其記錄在實(shí)驗(yàn)表格中。4.收集證據(jù)（學(xué)生上臺(tái)展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）凸透鏡焦距f＝5、10cm生活中的應(yīng)用物距與焦距的關(guān)系物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm像距與焦距的關(guān)系f＝5f＝10正倒大小虛實(shí)20.0040.0015.0030.0011.0021.009.0019.007.0015.006.0011.004.009.003.005.003.00（四）教學(xué)突破點(diǎn)四：分析論證。本次實(shí)驗(yàn)探究的又一重點(diǎn)在于“分析論證”環(huán)節(jié)。筆者引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)探究獲得的數(shù)據(jù)，找出“縮小實(shí)像”和“放大實(shí)像”的分界點(diǎn)、“倒立實(shí)像”和“正立虛像”的分界點(diǎn)，從而得出凸透鏡成像規(guī)律，實(shí)驗(yàn)結(jié)論水到渠成?！魧?shí)驗(yàn)探究5.分析論證分析表格中的數(shù)據(jù)，找出凸透鏡成像的規(guī)律：（1）像的大小：“縮小實(shí)像”和“放大實(shí)像”的分界點(diǎn)？（師可通過(guò)實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充二倍焦距處成像性質(zhì)：倒立等大的實(shí)像）（2）像的正倒、虛實(shí)：“倒立實(shí)像”和“正立虛像”的分界點(diǎn)？（師可通過(guò)作圖補(bǔ)充一倍焦距處成像性質(zhì)：不成像）（3）成像規(guī)律：當(dāng)物體（物距）……像成在（像距）……成（性質(zhì)）……像。6.交流評(píng)估（學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)中的收獲和不足）◆總結(jié)規(guī)律1.一倍焦距分虛實(shí)；2.一倍焦距分正倒；3.二倍焦距分大??；4.物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變?。▽?shí)像）?！舫上駪?yīng)用生活中的應(yīng)用物距與焦距關(guān)系像的性質(zhì)像距與焦距關(guān)系照相機(jī)u＞2f倒立縮小的實(shí)像f＜v＜2f找焦距u=2f倒立等大的實(shí)像v=2f投影儀2f＞u＞f倒立放大的實(shí)像v＞2fu=f不成像放大鏡u＜f正立放大的虛像◆復(fù)習(xí)鞏固1.P98想想議議。2.拍照：集體合照→單人特寫(xiě)，如何調(diào)節(jié)物距和像距？◆布置作業(yè)1.撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2.照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像光路圖。教育教學(xué)反思《凸透鏡成像的規(guī)律》教學(xué)是本章的重難點(diǎn)內(nèi)容，既是一個(gè)完整的探究性實(shí)驗(yàn)，匯集了實(shí)驗(yàn)研究的所有要素，又重視規(guī)律在生活中的應(yīng)用，也是對(duì)凸透鏡成像光學(xué)原理的升華。為此，本節(jié)第一課時(shí)的教學(xué)重點(diǎn)，筆者把它放在了“實(shí)驗(yàn)探究”上，既讓學(xué)生經(jīng)歷完整的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，又有所側(cè)重，將實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)放在了“收集數(shù)據(jù)”和“分析論證”環(huán)節(jié)，不僅培養(yǎng)了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)的動(dòng)手能力，更培養(yǎng)了學(xué)生從大量紛繁的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中分析論證、提煉結(jié)論的邏輯思維能力和動(dòng)腦能力。同時(shí)通過(guò)“找像”、“辨像”、“調(diào)像”等活動(dòng)，突破了學(xué)生成像困難、不能識(shí)像、無(wú)法辨像、不會(huì)調(diào)像的難點(diǎn)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集提供了強(qiáng)有力的保障。本節(jié)課通過(guò)三次活動(dòng)，為學(xué)生逐級(jí)搭建臺(tái)階，突破難點(diǎn)，循序漸進(jìn)，分小步走但卻有大收獲。五、創(chuàng)新點(diǎn)說(shuō)明本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)將難點(diǎn)有效分解、逐個(gè)擊破，避免了探究的盲目性，提升了課堂教學(xué)的有效性。第一次活動(dòng)，教會(huì)學(xué)生如何識(shí)像、如何辨像、如何找像