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探究式教学案例探究凸透镜成像规律武汉市49初级中学李喜生【教学内容、学情分析及设计思路】本节内容是本章的核心,是初中物理第一个完整的科学探究,也是难点很集中的一节课如实验现象的观察能力,操作技能与技巧的运用,数据的处理,分析归纳规律等传统教学在讲授本课时,往往不去探究,教师直接罗列凸透镜成像的三个区域,让学生按照固有的流程机械操作对2f和f两个分界点的选择理由避而不提,教师替代学生形成规律性认识,使探究性教学变为验证性教学,甚至演变为灌输式教学本节课设计思路则采用教师创设情景,引导学生体验成像情况的多样性,从而发现问题,激发学生自主探索凸透镜成像规律“过程往往比结果更重要”,从这个角度出发,在探究凸透镜成像规律时,必须注重学生的经历和体验让学生通过大量的感性体验、实验数据和现象去发现凸透镜成像规律,特别是2f和f两个关键点同时,考虑到初二学生物理思维方法尚未形成和实验技能的不足,教师对探究过程予以改造,先让学生找各种像(激趣,锻炼动手能力,积累感性认识),再对成像情况变化的原因进行猜想和验证(植入思维方法),然后深入探究物距对成像情况的影响(培养分析归纳能力)逐层深入,凸显重点,既排除探究过程中的某些障碍,又能体验探究的主要思维过程和活动过程,让学生形成丰富的感性认识,再归纳出理性规律【教学目标】.知识与技能
(1)知道凸透镜成像规律;
(2)培养学生初步的观察、实验、分析和归纳能力;
(3)知道物距和像距的概念,知道实像和虚像的区别.过程与方法
(1)通过探究活动,体验科学探究的全过程和方法;
(2)初步学习从物理现象和实验数据分析归纳科学规律的方法.情感态度与价值观
(1)通过科学探究,体验参与的快乐和成功喜悦,并养成积极主动地与人交流合作的习惯;
(2)具有对科学的求知欲,乐于参与观察和实验,勇于探索自然现象和日常生活中的物理学规律【教学重点】探究凸透镜成像的规律【教学难点】对实验数据和现象的分析论证【教学资源】f=10cm的凸透镜30个、f=5cm的凸透镜2个、光具座、光屏、数码管、纽扣电池、白炽灯、投影仪、学案、多媒体课件和电教室等【教学方法】采用以教师引导,学生自主探究和实验为主的发现式教学方法【教学过程】
(一)引入新课复习观察屏幕上用照相机给同学们拍的照片,回顾照相机镜头成什么样的像?(倒立缩小实像)屏幕上的像跟真人比是缩小的吗?(学生发现头顶有投影仪)投影仪又成什么样的像?(倒立放大实像)教师演示让学生在墙壁或光屏上观察灯丝通过凸透镜所成的像,再现上节课凸透镜的成像情况你们能找到这些像吗?介绍器材设计思路复习,激发兴趣,使学生有一种动手实验的欲望课堂实录1:凸透镜成像规律引入.mp4(右键打开超链接)
(二)进行新课.动手试一试看谁先找到上述三种像!学生动手找像,教师及时纠正部分学生找不到像的原因,对成功的和先找到三种像的同学及时表扬,并交流经验设计思路使学生熟悉器材,释放动手操作的欲望,初步提高学生操作能力,让学生获得初步的成就感,并形成感性认识,也为接下来的探究积累经验课堂实录2:学生找像竞赛.mp4(右键打开超链接).提出问题影响凸透镜成像情况变化的原因可能有哪些.学生猜想并设计实验来验证生成像情况可能跟物体到凸透镜的距离有关师你怎么想到的?生刚才实验时改变了物体到凸透镜的距离,成像变化了师还可能跟什么有关?生成像情况可能跟凸透镜的焦距有关?师你为什么这样想?怎样设计实验验证?生动手验证对学生的其他猜想,如跟像距有关(未理解像距的含义),又如跟凸透镜口径大小有关(可能认为口径越大像越大),等等,逐一由学生说出做出这种猜想的依据,并设计实验验证教师注意对控制变量法的渗透教师对学生的猜想及时评价、鼓励,最后小结凸透镜成像情况跟物体到凸透镜的距离和凸透镜的焦距有关凸透镜成像情况跟焦距的关系课后探究,接下来探究凸透镜成像情况跟物体到凸透镜的距离的关系设计思路先初步探究影响凸透镜成像的有关因素,主要目的是培养学生的猜想能力和设计实险的能力,渗透科学研究方法——控制变量法的运用课堂实录3:猜想和设计实验.mp4(右键打开超链接).重点探究凸透镜成像情况跟物距的关系(焦距不变)课件介绍物距、像距实验注意事项
(1)烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心应在同一高度!(否则……)
(2)要逐渐改变物距(由大变小或由小变大,便于寻找规律)
(3)及时记录物距、像距和此时的成像情况(养成良好的实验习惯)学生进行实验,及时将物距、像距和此时的成像情况记录在学案的表格中,教师巡查指导附表一.分析论证巡视各个小组实验情况,选择某小组具有代表性的数据表用实物投影放大引导学生进行分析论证师在什么情况下成虚像?生物体离凸透镜比较近,Ufo师怎么得出的?大家同意吗?再试一试!师成实像的条件是什么?生物距大于焦距师总结“一焦分虚实”对2f点这个分界点,学生不易发现,可以用问题引导师从上述实验得知凸透镜可以成倒立放大的实像,也可以成倒立缩小的实像那么凸透镜能否成等大的实像呢?生应该能师u二Acm时,像比物小(成缩小的像),u=Bcm时,像比物大(成放大的像)如果有等大的像,在哪个范围移动数码管可能会找等大的像?生再次实验在Acm-Bcm之间找等大的像生大约u二Xcm时,成等大的像师Xcm是什么概念?学生难以想到2f这个关键点,提示实验所用的凸透镜的焦距f=10cm生物体到凸透镜的距离等于2倍焦距时,成等大的像!师归纳-一焦分虚实,二焦分大小设计思路在完成实脸并记录后,引导学生分析归纳,成像规律尽量由学生发现,注意学生主体地位课堂实录4分析论证.mp4(右键打开超链接)课件动画展示学生实验的全过程,特别是f和2f这两个关键点对照自己小组的数据并结合刚才发现的两个关键点,总结凸透镜成像规律
1、“两点三区”五种成像规律
2、动态变化规律成实像时,“物近像远像变大”附表二设计思路充分利用课件动画的优势,浓缩学生探究的全过程,化零为整既是学生实验的脸证,又使学生更容易发现凸透镜成像的动态变化规律课堂实录5:动画演示.mp4(右键打开超链接).评估交流你还发现了那些规律?跟同学们交流一下!.应用课件展示照相机、投影仪、放大镜等
(三)课堂小结
1、回顾我们经历的探究过程
2、凸透镜成像的规律及其应用四巩固、作业:例、在观察凸透镜成像的现象时,保持凸透镜的位置不变,先后把发光数码管放在图中的abcde各点,并且分别调整光屏的位置,那么1把发光数码管放在点时,屏上所成的像最大2把发光数码管放在点时,屏上所成的像最小3把发光数码管放在点时,无论怎样调整屏的位置都不能接收到像,眼睛也无论如何看不到像4把发光数码管放在点时,可以用眼睛观察到正立的像教学反思
1、过高估计学生的实验操作能力,探究前设计的竞赛“看谁先找到三种像!”其实很多学生只找到一种或两种像,不知道怎样去观察虚像
2、由于担心时间紧,器材介绍不具体,物距、像距的概念部分学生来不及理解烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心应在同一高度!为什么要调到同一高度?怎么调?细节指导不到位
3、引导学生的分析论证过程中,学生主体意识还不够学生评估、交流、讨论的时间给得太少,凸透镜成像规律还未理解透彻
4、对学生的猜想收和放不自如,科学探究的猜想阶段,如果教师的调动和调控处理不好,可能导致课堂混乱失控探究指导策略评析
1、猜想和假设的指导策略对于学生的猜想,应追问“为什么这样想?,找到学生的原始思维起点师影响凸透镜成像情况变化的原因可能有哪些?生1:成像情况可能跟物体到凸透镜的距离有关师你怎么想到的?生刚才实验时改变了物体到凸透镜的距离,成像变化了师还可能跟什么有关?生2成像情况可能跟凸透镜的焦距有关?师你为什么这样想?怎样设计实验验证?生3跟光屏到凸透镜的距离有关
2、设计实验的指导策略如学生猜想成像情况跟凸透镜的大小有关,但设计实验时未控制变量,教师应指导学生找到问题,及时改进
3、实验操作的指导策略为了便于学生比较像和物的关系,笔者将传统的蜡烛改为数码管,并焊接组成字母F便于观察,安全,又不会污染教室环境由于初二学生实验技能的不足,为便于后面的探究顺利进行,先设计一个动手操作竞赛,看谁先找到三种不同的像!这样既提高学生的操作能力,又让学生获得初步的成就感,并形成感性认识,为接下来的探究积累经验
4、分析论证的指导策略凸透镜成像规律,教材是直接让学生在u2ffu2f和uf三种情况下去找成像情况,而对2f和f这两个关键点的选择理由避而不谈,其实质不是真正的探究,是教师替代学生形成规律性认识,将探究变成验证性实验!实验不一定是探究!在己经获得大量实验数据的情况下,如何分析数据,对学生还是有难度,所以应设计问题来引导师成虚像的条件分别是什么?生uVf怎么得出的?大家同意吗?再试一试!师“一焦分虚实”对2f点这个分界点的问题引导师从上述实验得知凸透镜可以成倒立放大的实像,也可以成倒立缩小的实像,那么凸透镜能否成等大的实像呢?生应该能师u=23cm时,像比物小,u=l8cm时,像比物大如果有等大的像,在哪个范围移动数码管找等大的像?生再次实验在18cm-23cm之间找等大的像生大约u=20cm时,成等大的像师20cm是什么概念?学生难以想到2f这个关键点,提示实验所用的凸透镜的焦距f=10cm生等于2倍焦距师归纳一焦分虚实,二焦分大小总之,在学生还无法独立进行探究的各个环节的情况下,教师适时的指导必不可少,同时还应注意学生的主体意识这样才能逐步培养学生良好的科学探究品质,提高科学探究的能力凸透镜的焦距f/cm次数物体到凸透镜的距离u/cm成像情况像到凸透镜距离v/cm倒立或正立放大或缩小实像或虚像f=10cm12345678物距与焦距的关系成像情况像距与焦距的关系倒立或正立放大或缩小实像或虚像。