我们在探究中成长《凸透镜成像》设计

1我们在探究中成长一节物理探究课的设计及教学反思上海市民办立达中学冀雅卿任欢菁上海市中学物理二期课改的实施，改变了教师教的方式和学生学的方式，促进了新型的师生关系的建立，有着强大的生命力。新课程标准要求教师改变过去过分强调知识传授的倾向，注重让学生亲自经历科学探究过程，学习科学研究的方法，培养学生的探索精神，实践能力以及创新意识。下面就《凸透镜成像》一节课，谈谈我们对这节课的设计思路和课后的反思体会。一、教学设计1.教学目标制定要指向全体学生素质的全面发展，教学目标必须指向促进人的发展，从知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三维目标的内在统一、协调去确定。本节课的知识与技能目标：知道物距、像距、实像、虚像；理解凸透镜成像的规律；学会“探究凸透镜成像的规律”实验的操作技能。过程与方法目标：在探究凸透镜成像规律的实验、尤其在寻找像的过程中，感受观察、比较、推理的科学方法；通过对实验数据的记录、分析，经历归纳得出凸透镜成像规律的科学过程。情感、态度与价值观目标：在探究“凸透镜成像的规律”的过程中，养成认真负责、实事求是的科学态度；通过小组讨论、全班交流的过程，体验合作交流的重要性。教学难点：在探究成像规律的过程中，像与物所在范围的确定。教学重点：探究凸透镜成像规律的实验过程。2.教学内容组织要得当，首先要符合课程标准的基本要求，更要贴近绝大多数学生的认识水平；还要留给教师开发拓展教学内容和学生在一定范围内选择学习内容的空间。为体现以学生发展为本的教学理念。本节教学内容是上教版第四章第七节“凸透镜成像”,教材的第八、九节是凸透镜成像的应用，所以本节教学的重点是凸透镜成像的规律。3.教学方式方法选择要贴切，运用要有科学性、艺术性以自主、合作、探究为原则，教师要注意结合学生和教材的特点选择不同的教学方法，以达到激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，让学生饶有兴趣地参与教学的全过程，本教案的设计以科学探究为主线，在教师的指导下，学生通过合作探究实验，自主得出凸透镜成像的规律，体验和感悟科学探究的过程和方法。经过思维活动和动手操作获得知识，从而体验到参与科学探究全过程的乐趣和成功感。4.根据以上原则，制定如下大体教学过程：首先，教师让学生用手中的凸透镜在一张白纸上承接用发光二极管制成的迷你版“东方明珠”的像（见图1），当绚丽多彩的“东方明珠”出现在白纸上时，学生振奋了，求知欲由然而生，此时引出课题，激发学生的质疑，接着老师也用此方法演示凸透镜成像，并且将呈现在大屏幕上的像跟同学们承接到的像进行对比，学生提出“凸透镜可以成放大的像，也可以成缩小的像，那么凸透镜成放大、缩小的像应遵循怎样的规律2呢？”接着，教师介绍实验器材、调试实验装置的方法和注意事项，为学生的探究打下基础。本课的大部分时间用于学生分组探究得出凸透镜成像的规律：学生经历了提出问题、作出假设、制定计划、动手实验、搜集数据和分析数据等探究过程。四人小组中每两人分别进行缩小像和放大像的实验既解决了时间紧的矛盾，又在彼此交换实验纪录共同分析归纳的过程中，让学生体验到合作交流在科学探究中的作用。其中针对学生出现的思维障碍，教师要适时适度进行点拨、引导。对学生中表现出的智慧所在和点滴闪光点，教师要予以充分的肯定和表扬，以达到激励学生的目的。为突破“像与物所在范围确定”的难点，本课有以下改进和设计：1.对光屏的改进：以往光屏上成像大小需要用尺测量。改进后的光屏上标注了跟物体（发光体）上等间距的刻度。方便观察、比较和记录成像大小（见图2）。2.对物体（发光体）的改进：将实验中的发光物体用四个发光二极管排列而成，用红、白两种颜色区别像的倒正，同时在发光体和光屏上都标上同样高度的格子，这样做，相比传统实验用蜡烛作为发光体，明显在稳定、量化、无污染等方面得到了根本的改善，而有了稳定和量化的像，突破本节课的难点就有了保证（见图3）。3.对光具座的改进：原来光具座的标尺，零刻度的位置在光具座的最左端，一次实验，物距和像距的读数要读取四个数据，并进行两次减法运算。改进后的标尺将零刻度定在原来40厘米的地方，把凸透镜定在那里，向左向右分别标出刻度值，从左往右数字逐渐增大，通过移动发光物体和光屏的位置找到像后，一次实验只要读出两个数据，不经过任何运算，就可以得到物距和像距，减少实验以外的干扰因素，降低难度，节省时间有利于学生把主要精力用在科学探究上。图1图2图34.设计并制作了多媒体课件：在探究实验的交流评估阶段，学生对放大实像和缩小实像量变过程的连续性以及由实像到虚像质变过程的转折都存在认知上的不足。如有的同学提出：当物距大于两倍焦距时，凸透镜成缩小的实像，为什么物距大于三倍、四倍焦距时还是成缩小的像呢?当物距大于一倍焦距，小于两倍焦距时，成放大的实像，为什么物距小于一倍焦距时在光屏上找不到像了呢？学生发现了这两个关键的点，但讲不清楚，而教学仪器本身的精密程度不足使得f这一实像和虚像转折点的特殊成像情况很难实现。这时我们利用自制的多媒体课件，形象、直观地处理了多组实验数据，将学生在实验中测得的数据填入相应的u和v中（见图4），真实再现了3学生探究过程中实验情景，并将他们每次实验的情况叠加在同一幅画面上，帮助学生理解两倍焦点处是凸透镜成放大和缩小实像的分界点。一倍焦点处是凸透镜成虚像和实像的分界点。使学生认识到物体经凸透镜在光屏上成放大的像满足的条件是一个f‹u‹2f的闭区间，而物体经凸透镜在光屏上成缩小的像满足的条件是一个u›2f的半开区间。实验规律显而易见（见图5），大大提升了探究的质量。这样的整合，比一般做法从分析表格中的实验数据，归纳实验规律要直观得多，高效得多。图4图52006年10月，此课件在全国物理青年教师教学比赛中引起了强烈的反响，同时执教者任欢菁老师也在本届大赛中获得了全国一等奖。在课的最后，为检验学生在这节课中，经过探究学习，知识与技能落实的情况，老师没有用常见的习题进行教学反馈，而是利用现成的教具-----“东方明珠”电视塔巧设问题，让学生在活动中“解题”，使得整节课前后呼应，体现了教学设计的巧妙性。总之，这堂课的情景创设体现了对问题具有启发、对内容具有引导、对活动具有激励的作用。二、本节课后的反思和体会：1.在本节学习活动的设计中，我们紧紧围绕知识与技能、过程与方法、情感、态度与价值观三维教学目标的达成。制定了如下的三套方案：方案一、按照教材给定f和2f，指定学生在u2f，fu2f，uf的范围内研究成像情况。方案二、直接探究放大实像和缩小实像的分界点2f，再去探究f，再去找成像规律。方案三、先探究成放大和缩小实像的规律。凸现2f这一成放大和缩小实像的分界点。再探究f是成虚像和实像的分界点。最后通过专家和同行们的反复论证、反复试讲、跟同学交流及学生的实际水平，确定为第三套方案。2.教学中，教师应该转变自己的角色，教师首先是一个参与者、其次才是合作者、组织者、引导者、评价者。要相信学生的能力，让学生在“实验课题”的统领下，以自己的方式、自己的习惯、自己的情感和自己的认知规律去探索、去研究、去发现、去感悟、去体验。“体验”是每个学生成长过程必需的，学生只有在参与中自己深刻体验成功，体验挫折，体验合作，体验质疑，体验挑战，才能健康成长。科学探究教学模式正重点探究凸透镜成像规律的实验过程。难点在探究成像规律的过程中，像与物所在范围的确定。4是为每个学生提供了平等“参与”的机会，通过“体验”促进学生的健康成长，以更好地适应现代社会对人才发展的需要。学生发展的同时也促进了教师和整个教学的发展。3.在学生的探究过程中，学生提出了“实验时，每一组至少应提供两种焦距的凸透镜，使得探究结果更具有普遍性。”这一具有建设性的建议。同时又提出“如何测得虚像的像距？”等问题。对学生提出的问题是否能及时的做出反应；根据学生的实际情况怎样及时调整教学计划，是衡量教师教学功底重要标志。这就激励老师不断地努力学习，提高驾驭课堂能力、应变能力、实验能力，使自己成为一名优秀的物理老师。4.分清知识直接给学生和引导学生的区别，教给学生的知识要符合学生的认识规律。不应把注意力放在教师自己身上，为完成教学任务而赶进度，教师应随机应变，不能过分的依赖教材，关键是要看到每一节课的教育价值，灵活地根据《课程标准》来调整教学内容和教学进度。要能根据不同班的具体情况来安排教学环节。5.实验探究课中存在的问题：(1)时间问题：学生活动本身就很耗时间，再加上学生这么大面积地进行科学探究活动，时间变成了突出问题。传统课堂40分钟，已经无法满足科学探究的需要。要给学生充分活动的时间，要进行大面积完整的探究活动，80分钟一节课或者将两堂课连在一起上比较合适。(2)控制问题：在这种教学模式中，教师是引导者，组织者。就算教师准备非常充分，也难免会经常发生一些意外。再加上四五十人一班，活动空间又那么小，教师组织起来就非常费劲，很难顾及到每个学生，往往会出现失控的场面。那么这时候就出现了被学生牵着鼻子走的局面了。建议最好在分层教学或者小班教学中开展比较适合。