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科學(xué)教學(xué)中學(xué)生自主探索的嘗試論文
凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生很真實(shí)地體驗(yàn)物距、像距、實(shí)像及它們和像大小變化之間的規(guī)律，但是根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟按部就班進(jìn)行操作，現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)也能很快完成。如就這樣結(jié)束這節(jié)實(shí)驗(yàn)課，效果實(shí)際上并不理想，只能停留在機(jī)械完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)操作，沒(méi)有拓展、沒(méi)有思考。事實(shí)是，此時(shí)學(xué)生已在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一些新問(wèn)題，興趣正濃，這時(shí)“留白“能一石激起千層浪。基于這樣的情況，這節(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間定為二課時(shí)。
顧名思義，留白就是在作品中留下相應(yīng)的空白。畫畫需要留白，藝術(shù)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(yuǎn)的《寒江獨(dú)釣圖》，只見(jiàn)一幅畫中，一葉扁舟，一個(gè)漁翁在垂釣，整幅畫中沒(méi)有一絲水，而讓人感到煙波浩渺，滿幅皆水。在這次實(shí)驗(yàn)中也創(chuàng)設(shè)了一次給學(xué)生“留白”機(jī)會(huì)。
備課時(shí)估計(jì)同學(xué)們能在半節(jié)課內(nèi)按要求完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，其余時(shí)間分以下幾步：
一、每一實(shí)驗(yàn)小組整理提交實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的各種問(wèn)題和現(xiàn)象；
二、對(duì)各小組的問(wèn)題和現(xiàn)象進(jìn)行歸納整理、分類；
三、各小組再次對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證總結(jié)；
四、再次集體進(jìn)行匯總，梳理規(guī)律。
（預(yù)先估計(jì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的各種問(wèn)題、現(xiàn)象，到時(shí)候補(bǔ)充）
實(shí)驗(yàn)課內(nèi)學(xué)生先自學(xué)完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟的整理，提出預(yù)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，解決問(wèn)題后學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生們興趣濃郁，在目標(biāo)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，擺弄著器材嘗試著尋找各種可能發(fā)生的現(xiàn)象。
提交發(fā)現(xiàn)和問(wèn)題時(shí)，學(xué)生一共提出許多現(xiàn)象和問(wèn)題，討論后總結(jié)成六條：
1．物體放在焦點(diǎn)處時(shí)找不到像；
2．物體移動(dòng)時(shí)像的大小和距離也發(fā)生變化，但不知怎樣變化？
3．成實(shí)像時(shí)在物體這一側(cè)也能看到一像，這是怎樣形成的？
4．物體在二倍焦距內(nèi)像是縮小的，二倍焦距外是放大的；
5．物體上下移動(dòng)時(shí)，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(huì)如何變化？
這些都是學(xué)生平時(shí)難以理解和解題時(shí)犯錯(cuò)誤的問(wèn)題所在。組織第二輪實(shí)驗(yàn)，再次驗(yàn)證同學(xué)們的發(fā)現(xiàn)，收集歸納分成這種幾種問(wèn)題，相互補(bǔ)充，對(duì)透鏡成像中難點(diǎn)進(jìn)行了清理。
兩節(jié)課很快在有序中就過(guò)去，學(xué)生交上來(lái)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告出乎意料的好，記錄的現(xiàn)象新穎，分析到位，完全不是平時(shí)我們按部就班時(shí)的呆板、機(jī)械。 學(xué)生的一些實(shí)驗(yàn)報(bào)告片段摘錄如下：
一、燭焰經(jīng)過(guò)凸透鏡在光屏上成實(shí)像時(shí)，蠟燭會(huì)越燒越短，我們發(fā)現(xiàn)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(dòng)的方向有關(guān)呢?相互之間又是怎樣的聯(lián)系呢?針對(duì)這個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案：
1．在U＞f的基礎(chǔ)上，漸漸往遠(yuǎn)離透鏡的方向移動(dòng)蠟燭，移動(dòng)光屏，像清晰地呈現(xiàn)在光屏上，記錄像距。
2．在U＞f且在光屏上成清晰的像時(shí)，上下移動(dòng)蠟燭，觀察像在光屏中的位置的變動(dòng)，左右移動(dòng)，像的位置又如何變化？
經(jīng)過(guò)現(xiàn)象比較和數(shù)據(jù)分析，我們得出以下結(jié)論：像位置變動(dòng)和燭焰位置變動(dòng)有關(guān)，且剛好相反：即燭焰遠(yuǎn)離透鏡，像靠近透鏡；燭焰向下移動(dòng)，像向上移動(dòng)：燭焰向左移動(dòng)，像向右移動(dòng)。
二、開(kāi)始的時(shí)侯認(rèn)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(jīng)過(guò)凸透鏡在光屏上成實(shí)像時(shí)，用實(shí)驗(yàn)冊(cè)擋住透鏡的一部分，我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，還是能成完整的像，只不過(guò)是像的明亮程度減弱，繼續(xù)增加被擋部分，像基本上還是完整的，只是明亮程度越來(lái)越暗，燭焰中光線較弱部分先變得不清楚。
三、在成實(shí)像的同時(shí)，沿著燭焰光入射的方向去觀察透鏡，他們當(dāng)時(shí)就很驚訝，邀請(qǐng)了旁邊許多同學(xué)去觀察覺(jué)他們的發(fā)現(xiàn)，因他們無(wú)法用凸透鏡成像的規(guī)律來(lái)解釋，還進(jìn)行了好一番爭(zhēng)論，讓我給他們?cè)u(píng)一評(píng)誰(shuí)的理由是正確的。我當(dāng)時(shí)想法是，馬上解說(shuō)，達(dá)不到預(yù)期效果，就沒(méi)有正面回答，只是點(diǎn)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(shí)間。有的同學(xué)當(dāng)即恍然大悟，結(jié)果他們的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中自己分析更精彩，更具有科學(xué)性：在燭焰經(jīng)過(guò)凸透鏡在光屏上成實(shí)像時(shí)，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(gè)燭焰所成的正立、縮小的虛像，這現(xiàn)象根本無(wú)法用凸透鏡實(shí)像時(shí)的知識(shí)來(lái)解析，我們小組經(jīng)過(guò)分析、討論一致認(rèn)為這不是光通過(guò)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(dāng)于是一面凸面鏡，光在凸面鏡的表面發(fā)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(jié)果。學(xué)生發(fā)現(xiàn)的這些問(wèn)題是凸透鏡成像中的難點(diǎn)，以前曾用過(guò)很多方法來(lái)突破，效果都不理想，學(xué)生總感云山霧罩,在解題時(shí)還是照樣出錯(cuò)。這次“留白”終于沖破了我教學(xué)思維的禁錮，留一些時(shí)間，一些空間給學(xué)生，讓他們?cè)诤闷媲覠o(wú)壓力的情況下摸索，給了他們另辟途徑的機(jī)會(huì)，觀察到一些新現(xiàn)象，產(chǎn)生了新問(wèn)題，帶著問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，又帶著新的問(wèn)題展開(kāi)討論。
藝術(shù)作品中的“留白”，在科學(xué)中也同樣意味深長(zhǎng)——正是培養(yǎng)學(xué)生自主的精神濃縮。
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