浅谈教学《探究凸透镜成像规律》的意外收获

张雅卓

摘 要：针对《探究凸透镜成像规律》中学生观察到的“凸透镜可以同时成三个像”的现象，掌握科学探究的方法，同时有助于培养学生的科学技能和科学探究精神，开展科学探究，让学生亲历科学探究的过程，学习科学探究的方法，形成尊重事实、探究真理的科学态度，既可引导学生亲历科学探究过程，同时有助于培养学生的科学技能和科学探究精神。

关键词：中学科学课程；《探究凸透镜成像规律》；三个像的原因

一、案例介绍

1.案例主题。在《探究凸透镜成像规律》时，同学们提出实验过程中观察到的“凸透镜可以同时成三个像”这一新问题 。

2.案例背景。在《探究凸透镜成像规律》是义务教育课程标准教科书《物理》中的一个重要的科学探究内容，在人教版教科书《物理》八年级上册有这一内容，在其它版本的教材中也可看到这一内容。这个探究既要在知识与技能的目标上达到知道凸透镜的成像规律，还要在过程与方法的目标上达到既能在探究活动中初步获得提出问题的能力。又能通过探究活动，体验科学探究的全过程和方法。在情感、態度与价值观的目标上达到既具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品中的物理学原理；又能乐意参加观察、实验等科学实践。在教学这一节内容时，教师们都会注重这一个完整的探究教学，引导学生把握科学探究的几个要素得出结论。但是在教学中，学生却出现了新动向：对教材上的结论不很认同，并提出实验时发现的一个新问题：凸透镜可以同时成三个像产生问题的情景：在探究凸透镜成像规律的实验课上，同学们都做得很认真，分别得出了当蜡烛放在两倍焦距以外、焦距和两倍焦距之间以及焦点以内三种情况下的成像特点。在全班同学交流时，有两个小组的同学提出了，这一课程的学习过程中，学生分别得出了当蜡烛放在焦距 、两倍焦距以外和焦点以内以及两倍焦距之间这三种情况下的成像特点全班学生在相互交流的过程中，有两个小组提出了以下问题 ：当蜡烛放在焦点以外的位置时，在光屏上可以同时观察到三个像。该问题提出之后 ，其他小组开始进行实验观察。最终论证了这一问题，但是另外一个小组又接着提出了问题：当蜡烛放在焦点以外的位置时，在光屏上同样可以同时观察到三个像，因此，全班学生都认为凸透镜可以成三个像要想弄清楚其中的原因.则必须进行让学生进行科学探究，于是教师要求学生利于课余时间对另外两个像的成像原理进行认真讨论，并提出自己的猜想，在下一堂课的教学中再进行实验探究。

3.实验器材每个实验小组的实验器材均为光具座1个，蜡4根，凸透镜、平面镜、凹面镜和凸面镜各1个。

产生问题的情景：在探究凸透镜成像规律的实验课上，同学们都做得很认真，分别得出了当蜡烛放在两倍焦距以外、焦距和两倍焦距之间以及焦点以内三种情况下的成像特点。在全班同学交流时，有两组的同学提出了问题：当蜡烛放在焦点以外时，可以同时观察到三个像，即在光屏上有一个倒立的像，在蜡烛的这一侧观察，还可以看到一个倒立的像和一个正立的像。真是这样的吗？于是其他小组也开始做实验观察，结论真的是这样的。不过另外几个小组马上又提出问题：当把蜡烛放在焦点以内时，也可以看到三个像，在蜡烛的另一侧可以通过凸透镜看到一个正立、放大的虚像，这肯定是凸透镜成的像，另外两个和前面一样。于是，同学们都觉得凸透镜可以成三个像。 恰好这时下课了，要想弄清是什么原因，就必须进行科学探究，于是老师布置学生课后讨论并猜想另外两个像的成像原理，下一节课进行实验探究。

二、科学探究过程

1.学生猜想学生甲的猜想：这三个像可能与凸透镜的结构有关，与之前所学的凹面镜成像和凸面镜成像相似，但是却能够找到凹面镜和凸面镜的位置，学生乙的猜想：可能是由于光的反射形成了正立的像，依据是平面镜的规律，但是却未能够指出平面镜的位置学生，所提出的这些猜想并没有超出我的意料以外，这主要是由于学生还无法将一个凸透镜分解成为一个凹面镜和一个凸面镜，而且还不能够清晰的认识到凹面镜成像和凸面镜成像的倒正规律针对这样的情况笔，者首先向学生介绍了所有的实验器材之后，学生仔细观察凸面镜的外表面和内表面告知学生，可以将其看作是一个凸面镜和一个凹面镜。

2.设计实验方案：先让学生对如何进行实验方案的设计开展积极讨论，然后全班进行交流。小组甲：先将1支蜡烛分别放在凸透镜 、凸面镜、凹面镜以及平面镜的前面，仔细观察它们的成像情况，是倒立的还是正立的是缩小的还是放大的，然后再将它与凸透镜所成的两个像进行对比分析，努力找到凸透镜成像的原理。小组乙：应该同时将4支蜡烛点燃。并分别放在凸透镜 、凸面 镜、凹面镜以及平面镜的前面，仔细观察它们的成像情况是倒立的还是立的，是缩小的还是放大的，然后再将它与凸透镜所成的两个像进行对比分析。经大家讨论之后 ，一致认为乙组的方案更加可取 。

3.学生进行实验探究 每组学生均严格按照设计的实验方案开展实验探究，并且将所观察到的成像特点详细地记录下来，学生在整个科学探究过程中，教师进行巡回指导。

4.分析论证：学生通过对所观察到的实验现象进行认真分析得出了以下结论：在蜡烛的这一侧通过凸透镜所观察到的正立的像是由于凸透镜在蜡烛的这一侧向外突出的面在光的反射作用下形成的与凸面镜成的像一样 ：而通过凸透镜所观察到的倒立的像，是由于凸面镜凸透镜在蜡烛的这一侧内表面在光的反射作用下形成的，与凹凸镜成的像一样 ：而关屏上所呈现的倒立的像则是凸透镜的成像结果。

5.交流评估学生向大家分享自己得出的实验结论，最终达成了共识，取得了满意的学习效果。因此，教师在实际教学过程中。应该注重培养学生的观察能力，使他们逐渐形成发现问题的能力，不管是在探究实验或演示事实当中还是在日常的生活当中教师都应该有意识的培养学生各个方面的能力，使学生得到更加全面的发展。与此同时，当学生在科学探究过程中提出某个疑问或观察到某种现象时，教师必须在第一时间给予学生鼓励，并及时作出科学合理的回答和解释如果学生不能够完全信服所给出的解释，教师则应该鼓励并积极引导学生进行实验方案的设计，让学生亲身经历整个科学探究的过程，找到令自己满意的答案。

三、结语综上所述

对科学探究进行延伸，不仅可以引导同学们亲身经历科学探究的整个过程，掌握科学探究的方法，同时，有助于培养学生的科学技能和科学探究精神，在教学实践当中收获到了良好的教学效果。