摘要：本文以“探索凸透鏡成像規(guī)律”為例，介紹通過實驗尋找規(guī)律的課堂教學設計思路和技巧。
關鍵詞：凸透鏡成像規(guī)律； 探索規(guī)則； 教學設計
2013年，《教學新時空》播出了張愛梅的《探索凸透鏡成像規(guī)律》課堂教學視頻。 筆者聽取了她的介紹并對課程進行了點評。 本文根據(jù)當時的講話編寫。
1 主題分析
探索凸透鏡成像規(guī)律是光折射中的一個重要課題，但對于初學者來說也是一個較難的課題。 原因是：①規(guī)律本身比較復雜，成像的性質(zhì)可能包括放大、縮小等大的、倒立的、正立的、實像、虛像的各種組合； 圖像的屬性隨著物距的變化而劃分為多個區(qū)間，并且存在突變點。 ②學生在學習本課題之前沒有太多的經(jīng)驗，也缺乏相關的理論知識，課程標準沒有要求引入幾何光學的光路圖（僅介紹平行光的會聚及其可逆光路） ，并且真實圖像不能飄忽不定。 因此，這道題目對于中學生來說是比較困難的。 如果讓中學生完全獨立探索，往往會徒勞無功。
面對這種困難，一般有以下一些處理模式：
（1）變探索性實驗為驗證性實驗，即直接引入化學家得到的凸透鏡成像規(guī)律，然后用實驗來驗證。 這樣，中學生的實驗思路就非常清晰了，預期的結(jié)果也非常明確。 一步步操作并不難。 除了體驗知識的事實基礎和訓練一些實驗技能外凸透鏡成像的規(guī)律板書設計，中學生的探索動機不強，探究能力無法進一步培養(yǎng)。 在某些情況下，中學生的認知水平遠未達到要求時，可以采用這些模式。
(2)采用中學生在班主任指導下自主探究的模式，張愛梅老師進行的課堂教學可以歸功于這種模式。 老師首先搭建了一個非常有趣的鍋里烏龜?shù)挠^察實驗，并介紹了成像這一主題，然后以投影儀為例進行演示，介紹了成像的本質(zhì)以及與激勵相關的問題，并在同時對中學生即將進行的實驗進行技術指導。 通過開始階段的教學可以看出，中學生探索的問題和初步推測已經(jīng)形成，探索的思路也初步清晰。 在探索過程中，教師引導中學生首先探索形成倒像和放大的條件，通過在數(shù)軸上記錄數(shù)據(jù)，給出采集數(shù)據(jù)的區(qū)域，然后逐漸發(fā)現(xiàn)u >2f,u
可見，由于老師的設計，中學生實驗探索的難點被分散，手腦并用，使中學生逐漸有序地了解凸透鏡成像規(guī)律，并得到訓練。在科學方法和思維上。
在班主任指導下的中學生自主探究模式中，尤其是歸納式探究中，如何設計探究過程，使探究過程不僅能緊貼中學生的認知水平，激發(fā)中學生的探究動機，又突出科學探究的本質(zhì)特征？ 這里說一點個人的看法，包括這堂課的成功經(jīng)驗。
2 教學策略
本班采用中學生在班主任指導下自主探究的模式。 班主任的指導作用體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)創(chuàng)設一個能讓中學生發(fā)現(xiàn)問題的情境，然后讓中學生圍繞問題進行探索。
（2）在規(guī)劃中學生探究過程中，向中學生提出具有挑戰(zhàn)性、逐步深入的任務，抓住幾個關鍵點，引發(fā)思維沖突，引導中學生操作、獲取信息、思考同時。
(3)及時對中學生實驗技能進行指導，使其順利進行實驗探索。
（4）組織中學生交流討論，分析所獲得的事實和數(shù)據(jù)，總結(jié)并表達形象的規(guī)律，讓中學生從靜態(tài)、動態(tài)、空間的角度理解規(guī)律的內(nèi)涵，并給出充分發(fā)揮中學生的思維和想象力。
3 工藝設計
在這類話題的教學過程設計中，班主任最重要的就是跳出“有學問的人”的身份，站在“沒學問的人”的立場上思考問題。 由于班主任對自己所學的知識過于熟悉，他常常自覺不自覺地要求中學生按照自己的思維來學習知識，所以給予中學生的探究并不能成為中學真正的探究。學生。
探索凸透鏡成像規(guī)律是一個涉及探究各個要素的全過程探究。 讓中學生體驗全過程，并不是體驗全過程的方法。 相反，中學生應該在這個過程中體驗和理解個體元素的本質(zhì)。 內(nèi)涵。
（1）從中學生當前認知狀況出發(fā)，爆發(fā)思維沖突，讓中學生提出需要解決的問題。
課后，老師常常要引入話題，介紹各種想法。 應該選擇哪些？ 本節(jié)課，張老師選擇了“觀察球罐里的烏龜”來進行介紹。 還可以激發(fā)中學生的興趣。 也可用于將放大的正立實像與凸透鏡形成的圖像進行比較，起到指導作用。 但中學生看到的缸中烏龜?shù)膱D像并不是凸透鏡的圖像，它是光通過兩種介質(zhì)一次折射形成的現(xiàn)象，用它來指導探索存在一定的局限性凸透鏡成像定律。 我認為像這樣的話題，最好選擇一個能夠引發(fā)中學生特定認知沖突的情境。 應該和實驗的目的很接近。 例如：
如何區(qū)分凸透鏡和凹透鏡？
用透鏡看文字時，被放大的是凸透鏡。 生活經(jīng)驗中的放大鏡是凸透鏡。
那么凸透鏡成像的規(guī)律板書設計，凸透鏡形成的圖像是放大的正立的嗎？
你可以插入“小明小花的意外發(fā)現(xiàn)”，讓中學生嘗試一下，或者進行下面的演示。
演示：將書寫投影儀倒置，將幻影kt板直接投影到墻上，圖像是什么樣的？ 讓中學生觀察。
看來凸透鏡所形成的像的性質(zhì)不僅僅是“正立放大”那么簡單。 你猜還有什么？
可能有“正立、放大”、“倒立、縮小”、“倒立、放大”、“正立、縮小”等。
如何獲得不同性質(zhì)的圖像？ 改變物距，找到圖像的位置并觀察圖像的屬性。
這就是我們明天要研究的課題——探索凸透鏡成像規(guī)律。
此前，中學生對放大鏡比較熟悉，對其放大倍數(shù)印象深刻。 事實上，在入門課的活動和初次接觸鏡頭的活動中，少數(shù)中學生會意外地發(fā)現(xiàn)它。 因此，建議創(chuàng)造可能爆發(fā)認知沖突、提出問題和猜測的情境。 這樣的設計不僅有利于迸發(fā)出探究的動機，也有利于明確探究的目的和思路。
(2)給予中學生必要的技能指導，為探究提供實驗技能支持。
科學探究需要技術支持，這個研究課題也需要技術支持。 例如：
介紹一下實驗設備：……。
這個實驗的關鍵技巧是找到發(fā)光物體的圖像。 請將發(fā)光體、凸透鏡和屏幕安裝在光具座上。 光屏，盡量在光屏上顯示清晰的圖像。
來說說尋找清晰圖像的感受。 ①調(diào)整“光學同軸度”：不僅是“中心高”，鏡面與主軸的垂直度也很重要； ②移動光幕，由模糊到清晰，再由清晰到模糊，反向聯(lián)通，逐漸縮小范圍。
這一步看似耽誤了一點時間，但“磨刀不誤砍柴工”，會讓后續(xù)的操作更加順利。
（3）逐步向中學生提出一系列具有挑戰(zhàn)性的任務，使獲取事實（數(shù)據(jù)）的操作過程成為動手動腦的主動過程，讓中學生體驗如何運用歸納法尋找事實（數(shù)據(jù)）。法律。
一般，人們將實驗過程分為四個階段，形式物距調(diào)整為u>2f，u=2f，f
①調(diào)整物距，使蠟燭火焰在光幕上形成上下顛倒的縮小圖像。 如此操作數(shù)次，檢測并記錄物距和像距。
②再次調(diào)整物距，在光幕上形成倒置放大圖像，反復多次，檢測并記錄物距和像距。
③分析上述兩步觀察到的實驗現(xiàn)象和測試數(shù)據(jù)，你認為在什么情況下有可能得到倒立且等大小的圖像？ 試一下，倒立時的物距和像距是多少，相當于一個大像？ 與焦距有什么關系？ （此時只找到了反轉(zhuǎn)、放大、縮小的分界點。）
④到目前為止，你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了倒立縮小像、倒立等大像、倒立放大像，你認為凸透鏡能形成什么樣的像？ 嘗試一下，你能在屏幕上找到它嗎？ （將發(fā)光物體推向凸透鏡的方向，當其在焦點內(nèi)時，將找不到圖像，并形成新的問題）。
想一想，當你用放大鏡觀察正立放大的像時，你是如何觀察的呢？ 再試一次并記錄你觀察到的情況。
因為實驗設計為中學生提供了探究的機會，使中學生積極思考，獲得深層次的探究能力訓練。
（4）通過積極的溝通和討論，把看似和平的規(guī)律生成過程變成理解規(guī)律、發(fā)展思維和想象力的過程。 例如：
交流討論：
①試一下，如果將發(fā)光物體從光具座上端逐漸向凸透鏡方向連接，所形成的圖像的性質(zhì)會發(fā)生怎樣的變化？
②用自己的語言討論凸透鏡成像的規(guī)律。 要區(qū)分成像的性質(zhì)，有兩個關鍵位置。 你認為哪兩個立場？ 它們的屬性的分界點是什么？
③比較不同焦距鏡頭的實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象，看看有什么異同。
④在整個實驗過程中，你有什么意想不到的發(fā)現(xiàn)？ 您對調(diào)查規(guī)則有何看法？
規(guī)律的概括不僅僅是記憶演繹，更應該引導中學生聯(lián)系探究過程，從不同角度、不同方法加深對規(guī)律的理解。 另外，通過中學生的切身體會、交流陰道會，有利于提高中學生的科學素質(zhì)。
可見，中學生在本項目的探索過程中，可能會無意中發(fā)現(xiàn)以下幾點：
① 跳出放大鏡的思維定勢，發(fā)現(xiàn)凸透鏡并不總是能形成正立的放大圖像。 這次事故讓探索的動力更加強烈，目標更加明確。
② 根據(jù)倒置縮小圖像和倒置放大圖像的數(shù)據(jù)，也可以提出倒置等尺寸圖像的猜測??。 推理即可得到原來的雙焦距點。 有了這個發(fā)現(xiàn)，接下來的操作就更有方向性了。 科學探究的過程不僅僅是從頭到尾的歸納，而往往涉及到多種思維的參與，這對于不完全歸納探究很重要。
③當圖像具有以上三個屬性時
找到后，中學生改變物距，移動光幕，卻再也找不到圖像了。 凸透鏡雖然只能形成倒立的像，但為什么用放大鏡看卻能看到正立的放大像呢？ 這一發(fā)現(xiàn)將探索提升到了另一個層次。
教學設計充滿創(chuàng)意，在發(fā)現(xiàn)問題的基礎上圍繞問題進行探究； 操作是眼、手、腦共同運用的過程，積極思考是核心； 總結(jié)和實驗的思路可以完全不同，比如在這個實驗中，實驗操作是“尋找不同屬性的圖像”，而總結(jié)過程是“討論圖像屬性隨物距》，不僅產(chǎn)生了系統(tǒng)的理解，而且回顧了這些理解是如何而來的，從而獲得了一些無法用言語表達的收獲。
上述具體步驟并不是絕對的，教師可以根據(jù)實際情況進行更改，僅供參考。
參考：
[1]劉冰生，李蓉． 義務教育課程標準教材化學八年級第二卷[M]． 北京：山東科學技術出版社，2013。
[2] 劉冰生. 繼承與創(chuàng)新——初中數(shù)學新課程建設的理論與實踐研究[M]． 北京：山東科學技術出版社，2006。
[3]劉冰生. 注重探究式教學過程設計[J]． 數(shù)學教學，2008，（2）。
編輯|
制作人|蘇克化學之友
Suco 化學之友