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科學教學中學生自主探索的嘗試論文

2023-03-09 論文

  凸透鏡成像規律實驗可以使學生很真實地體驗物距、像距、實像及它們和像大小變化之間的規律,但是根據實驗步驟按部就班進行操作,現象明顯,實驗也能很快完成。如就這樣結束這節實驗課,效果實際上并不理想,只能停留在機械完成實驗目標操作,沒有拓展、沒有思考。事實是,此時學生已在實驗中發現了一些新問題,興趣正濃,這時“留白“能一石激起千層浪。基于這樣的情況,這節學生實驗時間定為二課時。

  顧名思義,留白就是在作品中留下相應的空白。畫畫需要留白,藝術大師往往都是留白的大師,方寸之地亦顯天地之寬。南宋馬遠的《寒江獨釣圖》,只見一幅畫中,一葉扁舟,一個漁翁在垂釣,整幅畫中沒有一絲水,而讓人感到煙波浩渺,滿幅皆水。在這次實驗中也創設了一次給學生“留白”機會。

  備課時估計同學們能在半節課內按要求完成實驗目標,其余時間分以下幾步:

  一、每一實驗小組整理提交實驗中發現的各種問題和現象;

  二、對各小組的問題和現象進行歸納整理、分類;

  三、各小組再次對發現的問題進行實驗驗證總結;

  四、再次集體進行匯總,梳理規律。

  (預先估計學生在實驗時可能會出現的各種問題、現象,到時候補充)

  實驗課內學生先自學完成實驗目標、實驗步驟的整理,提出預習中發現的問題,解決問題后學生自主進行實驗。實驗中學生們興趣濃郁,在目標實驗的基礎上,擺弄著器材嘗試著尋找各種可能發生的現象。

  提交發現和問題時,學生一共提出許多現象和問題,討論后總結成六條:

  1.物體放在焦點處時找不到像;

  2.物體移動時像的大小和距離也發生變化,但不知怎樣變化?

  3.成實像時在物體這一側也能看到一像,這是怎樣形成的?

  4.物體在二倍焦距內像是縮小的,二倍焦距外是放大的;

  5.物體上下移動時,像也是上下變化。

  6.用不透明物體遮住透鏡的一半,成像又會如何變化?

  這些都是學生平時難以理解和解題時犯錯誤的問題所在。組織第二輪實驗,再次驗證同學們的發現,收集歸納分成這種幾種問題,相互補充,對透鏡成像中難點進行了清理。

  兩節課很快在有序中就過去,學生交上來的實驗報告出乎意料的好,記錄的現象新穎,分析到位,完全不是平時我們按部就班時的呆板、機械。 學生的一些實驗報告片段摘錄如下:

  一、燭焰經過凸透鏡在光屏上成實像時,蠟燭會越燒越短,我們發現燭焰在光屏上像的位置卻不斷上移,我們就想是不是燭焰成像位置和燭焰移動的方向有關呢?相互之間又是怎樣的聯系呢?針對這個問題設計了以下實驗方案:

  1.在U>f的基礎上,漸漸往遠離透鏡的方向移動蠟燭,移動光屏,像清晰地呈現在光屏上,記錄像距。

  2.在U>f且在光屏上成清晰的像時,上下移動蠟燭,觀察像在光屏中的位置的變動,左右移動,像的位置又如何變化?

  經過現象比較和數據分析,我們得出以下結論:像位置變動和燭焰位置變動有關,且剛好相反:即燭焰遠離透鏡,像靠近透鏡;燭焰向下移動,像向上移動:燭焰向左移動,像向右移動。

  二、開始的時侯認為如果用一件不透明的物體遮住透鏡的一半,就只有一半的像了。在燭焰經過凸透鏡在光屏上成實像時,用實驗冊擋住透鏡的一部分,我們驚奇地發現,還是能成完整的像,只不過是像的明亮程度減弱,繼續增加被擋部分,像基本上還是完整的,只是明亮程度越來越暗,燭焰中光線較弱部分先變得不清楚。

  三、在成實像的同時,沿著燭焰光入射的方向去觀察透鏡,他們當時就很驚訝,邀請了旁邊許多同學去觀察覺他們的發現,因他們無法用凸透鏡成像的規律來解釋,還進行了好一番爭論,讓我給他們評一評誰的理由是正確的。我當時想法是,馬上解說,達不到預期效果,就沒有正面回答,只是點撥了一下,只有光的折射才能成像嗎?留給他們分析的空間和時間。有的同學當即恍然大悟,結果他們的實驗報告中自己分析更精彩,更具有科學性:在燭焰經過凸透鏡在光屏上成實像時,如果沿著燭焰光入射方向去觀察透鏡,可以看到透鏡中有一個燭焰所成的正立、縮小的虛像,這現象根本無法用凸透鏡實像時的知識來解析,我們小組經過分析、討論一致認為這不是光通過透鏡折射形成的,是由于光在透鏡表面反射引起,凸透鏡的表面相當于是一面凸面鏡,光在凸面鏡的表面發生反射,所形成的像是正立、縮小的虛像,正如汽車的觀后鏡里都是正立、縮小的虛像。

  一次嘗試,卻獲得如此意想不到的結果。學生發現的這些問題是凸透鏡成像中的難點,以前曾用過很多方法來突破,效果都不理想,學生總感云山霧罩,在解題時還是照樣出錯。這次“留白”終于沖破了我教學思維的禁錮,留一些時間,一些空間給學生,讓他們在好奇且無壓力的情況下摸索,給了他們另辟途徑的機會,觀察到一些新現象,產生了新問題,帶著問題進行實驗,又帶著新的問題展開討論。

  藝術作品中的“留白”,在科學中也同樣意味深長——正是培養學生自主的精神濃縮。

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