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模拟、实验结合突破教学难点
——多媒体辅助“透镜及其成像”教学实例
安吉县递铺镇中学    许红

  对初二《自然科学》光学部分的“透镜对光的作用及凸透镜成像原理”的知识,学生缺乏感性认识,用传统的教学方法和手段教学,他们总感到那些光线都是老师画出来的,因而难以真正理解。我利用多媒体辅助教学,取得较好的效果。本文谈谈我的教学实践。
  一、教学目的
  1了解凸透镜和凹透镜对光的作用。
  2了解物体在凸透镜前不同位置所成像的规律。
  3让学生进一步认识:一切物质都在不断运动,运动是有一定规律的,规律是可以被认识的。
  4通过研究凸透镜成像规律,培养学生学习科学知识的兴趣,激发他们探索科学奥秘的积极性,并对学生进行从量变到质变规律的教育。
  二、教学难点
  凸透镜和凹透镜对光的作用、凸透镜成像规律等知识是本章的难点。传统的教学方法只能让学生了解条件和结论,而不能了解光的传播过程,学生的认知是建立在教师的讲述和板演基础上的,因此,他们对知识的掌握往往靠死记硬背,难以理解其实质。多媒体辅助教学则可以弥补这一缺陷,通过模拟演示,学生既可以观察到光的传播进程,又可以看到来自不同方向的光线经透镜折射后方向的改变,以及物体成像时的光路。
  三、教法设计
  本课属实验推理课型,主要采用模拟(实验)演示——设疑(启发)——讲解的方法教学。
  通过计算机模拟和实验演示的直观形象教学,探究透镜对光的作用及凸透镜成像。采用分析推理的方法得出:凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用以及凸透镜成像的性质与物距的关系等规律。
  四、学法指导
  学生已具备的知识:了解光的折射定律、光的可逆性;知道光从一种物质进入另一种物质传播方向有所改变。
  学生思维特点:初二学生已具备一定的抽象思维能力,分析、判断、推理能力也有所提高,但形象思维在学习中仍占有重要的地位,尤其对于微观抽象的知识的学习,仍离不开具体形象的支持。
  据此,学法指导的思路是:观察模拟(实物)演示——推理——得出结论。通过观察模拟(实物)演示,创设直观形象的意境,再设置疑问。由于疑问是设置在观察基础上的,学生通过思考可得到可信的结论,因而他们的参与意识很强,积极性也很高。教学过程中,学生不仅形象思维能力得到发展,也培养了抽象思维能力,提高了分析问题的能力。
  五、教学手段
  (一)计算机模拟演示。动画采用PowerPoint、3DS制作,内容包括:
  1凸透镜的结构特点:显示不同形状的凸透镜中间厚、边缘薄的结构特点。
  2凸透镜对光的作用:展示平行光线分别从两侧经过凸透镜折射后的传播过程。
  3非特殊光线经凸透镜折射后的传播方向:展示除三条特殊光线外的其它光线的传播规律。
  4凹透镜的结构特点:展示几种形状的凹透镜。
  5凹透镜对光的作用:模拟演示平行光线经凹透镜折射后发散。
  6凸透镜成像规律:分别演示物体在凸透镜二倍焦距以外、二倍焦距与一倍焦距之间、焦点以内等处成像的性质。
  7物距与像距和像的大小的关系:演示物体向凸透镜靠近过程中,像距和像的大小的变化关系,以及光的传播规律。
  (二)实验演示。利用光具座演示凸透镜成像的性质,介绍实像和虚像的区别。同时结合计算机模拟演示凸透镜成像的光路。通过成像光路图让学生直接感知实物成像的原理。
  六、教学过程的设计与实施
  现代教育理论认为:各种教学手段的合理运用能激励教学系统中各要素的优化组合,从而促进学生智能的发展。根据媒体服务于方法的原则,我采用计算机演示和实验演示相结合的方法,把抽象的教学内容具体地呈现在学生面前,启发引导学生发现问题、找出规律,达到教学目的。
  教学时,首先演示凸透镜在阳光下点燃火柴的实验,由于不少学生都做过用放大镜烧纸片的游戏,他们的情绪很快被调动起来。接着放映光线射向凸透镜的动画,提出问题:这束光线经过凸透镜后会沿着什么方向传播?让学生议论或回答,引入课题。通过观看凸透镜实物和模拟演示,确定凸透镜的特点,进而得出概念。然后,利用光距盘演示平行光线经凸透镜折射后的传播现象,可发现平行光线经过凸透镜后会聚于一点。那么,光线是怎样经过凸透镜而传播的呢?为了解决这一问题,我用PowerPoint设计一束平行光线,利用向右擦除的动画效果使其从左侧射向凸透镜,同时给出观察目标:平行光线经凸透镜折射后传播方向有什么特点?学生通过观察得出正确结论——平行光线经凸透镜折射后会聚一点。这时我趁机介绍了焦点、焦距、光心、光轴等概念,又进一步演示一束平行光线从右侧射向凸透镜,学生观察后得出凸透镜两侧各有一个焦点的结论。然后我再提出问题:所有的光线经凸透镜折射后都会聚一点吗?为解决这一问题,我设计了以下教学步骤:1.演示通过光心的光线、平行主光轴的光线、过焦点的光线的传播过程。2.演示在平行主光轴光线与过焦点光线之间的一条光线。然后问学生:经凸透镜折射后这一光线沿什么方向传播?3.演示在焦点以内的一条光线。再问学生:经凸透镜折射后这条光线的传播方向会怎样?如果这条光线再靠近凸透镜呢?以上三个演示使学生观察到:光线(经过主光轴的除外)经凸透镜折射后都向主光轴偏折(会聚),但只有平行于主光轴的光线才交于一点。这样边提问边演示,学生由于急于想知道结论,会全神贯注地观察,思维十分活跃。我抓住时机因势利导,使学生对光线会聚的涵义有了深刻的理解。对凹透镜对光的作用的研究,则参照上面的做法,引导学生自己观察演示、设疑解疑,得出结论。
  为了进一步研究凸透镜成像规律,我利用光距座演示物体在离凸透镜两倍焦距外、两倍焦距与一倍焦距之间、焦点以内三处成像,总结得出各自的特点,并且设计三张相应的二维动画,采用向右擦除的动画形式与实验一一对应,同时模拟演示物体在以上三个区域内成像的光路图。演示过程直观性强,可见度高且循序渐进,接近学生的思维规律,学生不仅观察到像的变化情况,而且了解了物体成像的光路原理,进而总结出物体在三个区域内的成像规律。我再在此基础上引导学生推理出物体在两个特殊点(焦点和二倍焦距处)的成像特点:焦点是实像与虚像的过渡点,二倍焦距则是放大实像与缩小实像的分界线。从而说明事物量的变化会引起质的变化这一道理。
  物距、像距及像的大小关系是本节课的另一重点,也是学生易混淆的知识点。为理清这一关系,我首先在光距座上改变凸透镜与物体的距离,让学生观察物距的改变与像距改变的关系。再用PowerPoint设计一组动画,演示物体向凸透镜靠近时,像距和像的大小的改变情况。分步、定格的演示便于学生对观察内容充分感知、分析、比较、综合,从而推出物距越小像距越大、像越大的结论。最后用3DS生成一个动画文件,演示物体沿着光轴前后移动,让像距和像大小的变化情景深刻地印在学生的脑子中——像距和像的大小随着物距的增大而减小。
    由于采用了多媒体辅助教学,既解决了教学难点,增加了容量(两节课的内容一节课就完成了),又调动了学生的学习主动性,取得了较好的教学效果。



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