凸透镜成像教学

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[摘要]凸透镜成像规律是初中物理教学难点，本文首先从多方面分析该规律成为教学难点的原因。然后说明有关概念、规律的结构关系，最后介绍化解难点的教学策略。

[关键词]上位知识下位知识成像规律

凸透镜成像规律是初二物理的教学重点也是教学难点。突破这个难点，对培养学生学习物理的兴趣，对树立学生的自信心，对提高整体教学质量有着积极的意义。

（一）该规律成为教学难点的原因分析

1.从规律本身找原因：概念多、易混淆，如焦距、物距和像距，实像和虚像，放大和缩小。规律多，在不同的物距条件下所成像的性质不同。

2.从学生的思维特点找原因：初二年级正处在形象思维向抽象思维过渡的阶段，学生分析数据归纳规律的能力不强。而理解并熟练掌握该规律必须具备一定的归纳能力和抽象思维能力。

3.从教师的教学策略找原因：有些教师自己做演示实验，只让学生观看，学生只能死记硬背成像规律。有些教师也使用探究式教学，但由于引导学生分析的方法不当，最后只能由教师包办说出规律，失去探究实验的意义。有些教师不能深入研究新教材，对探究凸透镜成像实验前教材中要求学生做的一些成像实验重视不够，如小孔成像。

（二）教学策略的理论根据

新学习的物理概念、规律将进入学生的物理认知结构，引起认知结构的扩展、更新或重建。不同的学习内容、不同的学习顺序使认知结构的发生改变的方式也不同。根据奥苏伯尔的命题学习理论，新的学习内容同认知结构中的原有内容相结合的方式可以分为下位关系、上位关系和并列关系三种类型。

（三）讲究教学策略，化解教学难点

1.重视小孔成像规律的探究，初步建立实像的概念。

在苏科版物理教材八年级（上）第四章、第三节《光的直线传播》的课后习题中安排这样一道习题：在空的易拉罐的底部中央，用钉子敲个小孔，蒙上一层塑料薄膜，这样就制作一个针孔照相机。利用它观察窗外的景物，你看见了什么？记下所成像的特点，并试着加以解释。

与旧教材中有关小孔成像直接告诉学生相比，新教材这样处理小孔成像现象有它的绝妙之处。利用小组合作方式先让学生课后制作好实验装置，观察远处景物，记录看到像的特点，在课堂汇报、展示实验成果。由于观察窗外景物时，物距大于像距，学生只能看到倒立、缩小的实像。实验如果到此结束只能算完成一个阶段。应该用烛燃代替景物，让学生继续探究小孔到烛燃距离不同时像的特点，最终归纳出像的特点和物距、像距的关系。学生通过这个探究实验建立描述像特点的概念：如实像、放大和缩小、倒立等，认识到像不总是缩小。为以后探究凸透镜成像做好上位知识准备。

2.做好平面镜成像的探究，通过比较认识实像与虚像的不同。

平面镜成像一直是初中物理的重要探究实验。把该探究实验孤立看只不过是平面镜成像特点，但从完善学生的认知结构分析，该实验使学生第一次知道虚像概念，认识比较实像与虚像的方法，为以后探究凸透镜成像规律又准备了一个上位知识点。

3.让学生用凸透镜进行课前预探究，形成初步感性认识。

学生对凸透镜成像没有感性认识，让他们直接探究凸透镜成像规律，学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始探究，不知道究竟探究什么。仔细研究苏科物理八年级上第五章第一节的课后习题第四题：通过放大镜观看物体时，若适当增加放大镜与物体间的距离，看到的像是增大呢，还是缩小？若继续不断地增大放大镜与物体间的距离，看到的像将怎样变化呢？本题也属于实验类作业，这是在学生探究凸透镜成像规律前预备实验，教师应该把凸透镜发给学生让学生做一做、看一看，学生认识到放大镜属于凸透镜，凸透镜不总是成放大的正立像，还能成放大的倒立像、缩小的倒立像，使学生对凸透镜能成不同的像有了感性认识。

4.精心设计《凸透镜成像规律》教案，为课堂探究做准备。

物理规律的教学适宜用探究式教学方法，如何在课堂上让学生探究凸透镜成像规律，这是长期困扰初中物理教师的难题。为让学生能顺利探究出此规律，教师要全盘考虑前后概念的联系，还要在新授课前进行教学设计，主要考虑以下几点：如何创设提问题的情境？引导学生提什么样的问题？采用什么实验装置？如何用器材进行探究？探究时需要观察、记录哪些数据和现象？如何引导学生分析数据、归纳出规律？其中提问题和分析数据是最易被忽视的教学环节。如上文所述，学生在探究此规律前应该知道凸透镜能成不同的像，教师应该引导学生提出这样的问题：当物体到凸透镜的距离不同时，物体通过凸透镜成的像有什么不同呢？这样提问题能使学生知道探究的目的，能引导学生寻找探究的方法，比其他提问方法效果好。当学生得到许多实验数据后，老师这样问学生：“凸透镜究竟能成几种像呢？”引导学生先把像的种类分析出来，共有四种。继续追问：“在什么条件下凸透镜成倒立、缩小的实像呢？”激发学生进一步分析数据的兴趣。其余类推。

由于此实验得到的数据量大，数据规律不是明显的正比或反比定量关系，数据中蕴藏的规律属于界定范围的定性规律，学生从来没有遇到，所以分析数据是本节课的最大难点，引导学生正确分析出数据的规律是本节课的关键一环。教师如果直接让学生分析，学生很难得出正确的结论。教师要发挥主导作用，引入分析数据的技术工具。

方法一：用电脑中的Excel软件分析，优点是在短时间内处理大量数据，学生兴趣浓厚。缺点是学生从屏幕上看到的仍然是数据信号，分析能力不强的学生还是得不出结论。

方法二：用贴图片法展示成像规律。课前，教师准备下列教具，在一张大白纸上画好凸透镜符号，画出主光轴，用1∶2的比例尺在主光轴上标出刻度线，标出一倍焦距处和两倍焦距处，目的是增大可见度。用不干胶纸制作表示物体和实像的小图片，小图片形状是：☆△↑↓，每种形状的图片多做几个。当成缩小像时，用大☆表示物体，小☆表示像。当物体成放大实像时，用小△表示物体，用大△表示像。成等大像时，用↑表示物体，用↓表示像。在课堂上最后分析数据时使用这些小图片，根据成实像的三种现象，让学生根据物距、像距把小图片粘贴到白纸主光轴上，每种现象白纸上粘贴的图片数不超过十个为宜。最后让学生观察白纸上小图片的分布，学生就能方便地说出凸透镜的成像规律。

5.深入分析，加深对凸透镜成像规律的理解。学生初步理解凸透镜成像规律后，教师应该引导学生深入分析加深对该规律的理解。

（1）用《凸透镜成像动画》课件向学生展示凸透镜成像的连续变化规律，形成深刻的印象。总结出成实像或虚像时，当物距连续变化，引起像和像距的变化规律。利用课件让学生观察出两倍焦距和一倍焦距处的特殊意义。

（2）凸透镜所成像性质之间的关联。凸透镜成像的性质可从正立或倒立、放大或缩小、虚像或实像三方面描述。这些性质之间有关联，例如正立的像一定是放大的虚像，倒立的像一定是实像。通过教师示范，让学生再去挖掘其他的关联性质就能加深对该规律的理解。

（3）凸透镜成像与小孔成像的比较。当凸透镜成实像时，根据像距与物距的大小关系可以推定成像的性质，这与小孔成像现象相同。两者的共同点是：像距小于物距时，成倒立、缩小的实像；像距大于物距时，成倒立、放大的实像；像距等于物距时，成倒立、等大的实像。

在整个光学部分，教者应有全局一盘棋的思想，重视教学策略的研究，从总体上把握前后概念、规律之间的联系，杜绝凸透镜成像规律教学孤立化倾向，把探究凸透镜成像规律时涉及的基本概念分散开来，使学生在课堂探究时不必为一些概念花费较多的时间，让学生集中时间和精力去提出问题、设计实验、分析数据、归纳规律，这样就能化解探究凸透镜成像规律这个教学难点，使学生理解这一规律。

参考文献：

[1]梁树森.物理教学论[M].南宁：广西教育出版社1996.