孙云华

探究凸透镜成像规律是光学部分的重点内容，

应该在学生对生活中常用的透镜及其成像情况具备一定认识的基础上，用探究的方法得到规律.教师在第一课时一般采用学生自主合作的探究实验方式进行教学，为学生提供大量感性资料，减轻学生抽象思维难度，在接下来课时中教师再评述、小结、巩固.但在实际的教学中有些教师为了省时省事只做演示实验，有些教师也使用探究式教学，但引导不当，最后只能一手包办说出规律，失去探究实验的意义.这样的过程不仅没能让学生体会到用探究方式获得知识的愉悦，而且还失去了培养学生观察、动手、分析、归纳能力的机会，一遇到实际问题就会感到力不从心，产生对物理学科的畏难心理，学习热情大打折扣.为解决这一问题，笔者结合教学实践，总结出了以下几点心得.

一、充分的知识技能准备

本节探究课学生面临着以下困难：（1）实验探究涉及到的物理名词多，如对焦距、物距、像距，实像、虚像，放大、缩小这些物理名词的理解；（2）实验操作要求高，要找到各种像应调整什么，如何调整，学生感到盲目；（3）凸透镜成像的规律复杂，在不同的物距条件下所成像的性质不同.

为能顺利完成教学，课前教师要为学生做好充分的知识技能准备.

1.重视小孔成像规律的探究

在光的直线传播中学生已经接触到了小孔成像，教师要和学生一起做好这个探究实验，把以下几个方面做到位：（1）结合做光路图的方法让学生理解小孔成像的原理和规律；（2）通过这个探究实验建立一些探究、描述成像性质的概念，如物距、像距、实像、放大、缩小、正立、倒立等.知道实像是由真实光线会聚而成，能在光屏上呈现的像.理解放大、缩小、正立、倒立是像以物为参照物比较而得，特别要将放大、缩小和变大、变小区分（变大、变小是像以原来的像为参照物比较而得）.认识到实像是倒立的.（3）学会用光屏接收实像并且如何将其调到最清晰，以及如何测量物距、像距.

2.做好平面镜成像规律的探究

平面镜成像是光的反射形成的虚像.学生第一次了解虚像的概念，虚像是由发散光线的反向延长线会聚而成，无法在光屏上呈现，只能用眼睛观察.认识到平面镜的虚像是正立的.

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，学生往往不知道探究什么，从哪里开始探究.课前教师应该把凸透镜发给学生让他们看一看、做一做，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感性认识，并且意识到这和物距有关，从而便于找到探究实验的方向.

二、精彩的情境引入

俗话说：良好的开端，成功的一半.部分学生由于预习不充分，不知道该实验的目的和具体内容，必须有明确而生动的引入才能达到良好的教学效果.探究前可以先结合PPT展示光路图复习小孔成像、平面镜成像，学生知道它们分别是光的直线传播、光的反射成像，因势利导提出问题：光通过凸透镜发生折射能否成像呢？再让学生用凸透镜看书上的字，透过凸透镜可以看到正立放大的像.再问：凸透镜只能将物体放大吗？再让学生手握凸透镜并伸直手臂透过透镜以观察投影屏幕上的字，在学生意外发现他们所看到的竟然是倒立、缩小的字.再问：除了刚才两种情况，凸透镜还能成其他性质的像吗？凸透镜成不同性质像可能是什么因素改变引起的？（学生很容易意识到凸透镜成不同的像可能与物体到凸透镜的距离有关）.这一连串的提问和活动不仅有效加深了学生对凸透镜能成多种性质像的记忆，强烈激发了他们对凸透镜的探究欲望，也为下面的实验探究明确了方向（即改变物距，找到各种性质的像并记录，分析并总结出规律）.教师设计的问题目的明确，环环相扣，能引发学生的思考，研究过程也就水到渠成了.

三、有效地指导示范

探究凸透镜成像规律的实验中，大部分学校目前所用的器材都是光具座、蜡烛、凸透镜、光屏、火柴等，光具座长度一般是90 cm.为便于学生理解和操作，实验前应帮助学生解决以下问题：

1.实验器材的介绍

（1）物体是什么？为什么选择烛焰？（烛焰是强光源，像亮度高，易于观察；烛焰上下不对称便于比较像的正倒）

（2）光屏的作用是什么？（接收实像）（3）利用什么器材测量物距、像距？（利用光具座）.

2.操作技能的指导

（1）如何组装各个光学原件？（凸透镜固定在中间40 cm的坐标处，螺丝拧紧保持凸透镜位置不变，坐标取整，便于计算.蜡烛安装在凸透镜左侧的滑块上，光屏安装在凸透镜右侧滑块上，光屏需来回移动调节，右手在右侧操作较方便.）（2）如何正确测量物距、像距？（物距、像距是物、像到凸透镜光心的距离，应是二者坐标之差，而不是物体、像对应的坐标，老师可用PPT示范，让学生练习读出物距、像距.）（3）如何使像呈现在光屏中央？（调节烛焰的中心、凸透镜的光心、光屏的中心，使它们在同一高度.）（4）如何改变物距？（由远到近改变物距，不易遗漏成像情况，便于总结规律.）（5）如何在光屏找到清晰的像？（光屏要来回移动直到像最清晰.）

四、合理的探究模式

整个探究过程中存在着一对矛盾：教师的引导过多，留给学生思考、自主探究的机会比较少，但是全部放手让学生探究，学生由于基本知识与技能的缺失，无意义地消耗了时间和精力.对此笔者认为老师们可以通过教学实际采用不同处理方法.

1.从课堂时间角度考虑

（1）将学生分组按指定要求得结论.例如凸透镜成实像时，一半学生探究倒立、放大的实像，另一半学生探究倒立、缩小的实像，这种做法可以节省时间，归纳完整规律；

（2）让学生经历完整的探究过程，先将现象观察清楚，得出正确数据，再总结规律，如果时间不够，规律的总结深化可放到下一节课中.

2.从学生角度考虑

（1）如果学生的基础好一些，可以实行完全开放的探究形式，允许学生在活动中犯错误，走弯路，加深对探究过程的理解和研究方法的掌握；

（2）如果学生的基础差一些，采用“半开放式探究”.课前设计好周密实验方案，预先帮学生绘制好相关图表，引领学生按设计步骤进行实验.为便于分析数据，探究前让学生先固定凸透镜，再用笔标出凸透镜两侧的一倍、两倍焦距的位置，确定好范围，为总结规律布设台阶.

五、多样的辅助手段

对学生而言，如果仅凭感性印象和传统的实验设备，很难对成像原理及整个变化过程有一个系统的理解和记忆，因此还要借助多样的手段来辅助教学.

1.用flash动画向学生展示凸透镜成像的连续变化规律，使学生初步通过凸透镜成像光路图认识到物近像远像变大，两倍焦距是放大实像和缩小实像的分界点，焦点是成虚实像的分界点，什么是实像？什么是虚像？当物体逐渐靠近凸透镜时，入射光线逐渐发散，折射光线也随之发散，会聚成的像也离凸透镜越远，实像越大.物体在两倍焦距外时，像在另一侧一倍焦距和两倍焦距间，用几何知识很容易得出是倒立、缩小的实像.同理可以分析说明倒立、等大的实像和倒立、放大的实像，说明两倍焦距是放大实像和缩小实像的分界点.当物体在一倍焦距内时，折射光线发散开了，无法正向会聚成实像，但能反向会聚成正立，放大的虚像 ，所以这时光屏接收不到，但眼睛看得到.当物体在一倍焦距上时，折射光线互相平行，无法成像，说明一倍焦距是实像和虚像的分界点.

2.凸透镜成像与小孔成像、平面镜成像做对比.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确定成像的性质，这与小孔成像现象相同（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）.凸透镜成像与平面镜成像的比较：虚像是正立的，光屏接收不到，但眼睛看得到.

3.用自制磁性箭头展示成像规律.课前，教师在黑板上画好凸透镜符号，画出主光轴，标出一倍焦距处和两倍焦距处.用大小不同的自制磁性箭头表示物体和像.教师摆好物体，让学生根据凸透镜成像规律把符合要求的磁性箭头贴到黑板上的主光轴上，并说出对应的成像规律.这种方法寓教于乐，学生积极性高.

总之对于凸透镜成像规律教学，教者应有全局思想，从总体上把握前后概念、规律之间的联系，使学生在课堂探究时不必为一些概念花费较多的时间，在教师合理高效的引导下学生集中时间和精力去经历探究的各个环节.教师应重视教学策略的研究，教学的重点不在于知识的完整性和深度，而在于科学研究方法的渗透和引导，培养学生观察动手的能力、分析解决问题的能力、交流合作的能力.