《變焦透鏡的製作》綜合實踐活動案例

——蓬萊市大柳行中學 **

一、課題的產生

八年級物理教材中有“凸透鏡成像”一節教學內容，主要講物體發出的光線經凸透鏡折射後會形成放大或縮小的像，透鏡的曲度不同，成像的位置和大小也不同。凸透鏡的功能與人眼球的功能相似，人眼球的成像就是將物體的光線折射後形成縮小的像，落在視網膜上，通過感光細胞和傳導神經傳入視覺中樞，人就看到了物體。

物體離眼球的遠近不同時，眼球通過睫狀肌調解眼球的曲度，使物體的光線都能在視網膜上形成清晰地圖像。學生在七年級生物課上學過眼球的構造和功能，但只是侷限於瞭解和死記硬背。到八年級學習了凸透鏡成像原理後，對眼球的成像原理有了更進一步的瞭解，但學生對物體在移動過程中眼球是如何通過改變自身的曲度和調解成像的，學生是不理解的。所以師生在學完“凸透鏡成像”後提出：能否製作一個可以自由改變曲度的凸透鏡呢？於是學生自發組成了一個20人的興趣小組，在教師的帶領下進行研製。

二、目的和意義

變焦透鏡的製作可以更好地培養學生的觀察力，豐富他們的想象力，增強學生的動手能力，鍛鍊他們分析問題和解決問題的能力，培養學生學科知識綜合運用能力，也為學生的知識應用和個人才能的展示與發展提供了自由活動的空間。

本課題的探索可以進一步發揚學生動手參與、製作應用的科學熱情，使學生能更充分地發揮潛能、磨練意志、培養能力、熱愛科學。

三、課題研究的可行性分析

（一）本課題源於學生的生活，所以學生有強烈的好奇心。

1、人的眼球如何調節才能使遠近物體都能形成清晰地像？

2、幾十年來生物、物理教材上都提到眼球和透鏡的變焦，為什麼到現在也沒有人制造一個可變焦的透鏡呢？

（二）學校物理教師有較強的業務能力，積累了豐富的物理和生物知識，以及實驗教具的創新與改進經驗，同時具有良好的敬業精神和較強的責任感，這些使得課題的研究如魚得水。

四、活動過程

1、理論學習

變焦透鏡的製作涉及物理和生物知識，特別是光學知識。學生多數時間看到的是現象而不是過程，而眼球的工作原理也只是侷限在課本上和模型上。為了提高學生的理論水平，教師帶領活動小組的成員上網查找了大量理論知識，並動手製作了許多有關光折射的實驗。

2、設計圖紙，論證方案的可行性

學生在原有的生物和物理知識的基礎上，設計變焦透鏡的模型圖紙，並進行論證。

由於光線必須是經過不同密度的透明介質時才能發生折射，所以水和空氣作為首選的兩種介質，有彈性的橡膠膜用來做透鏡，所以選用了半透明的氣球，透鏡的框架選用100mm的pvc管，用針管抽水和注水來改變橡膠膜的弧度，目的是改變透鏡曲度時效果直觀、明顯。

3、第一次製作、演示

20名學生分兩組，經過半個多月的時間準備和試製，第一件半成型的作品終於問世。實驗時發現注水後透鏡的弧度不均勻，水的重力導致透鏡下半部分曲度明顯大於上半部分，第一次製作宣告失敗。

分析原因：1、透鏡框架太大；2、水密度較大；3、用氣球做膜，彈性和韌性不夠好。

學生改進建議：

（1）透鏡中不注入水而注入空氣，將透鏡放入水槽中。

（2）改用50mm的pvc管做透鏡框架，透鏡中改注入密度小的酒精或汽油。

經過師生的共同分析和討論，改進方案（1）被否定，理由是裝置太笨重，使用不方便，決定採納改進方案（2）。

4、第二次製作、實驗

同學們經過一個多星期的努力，製作了更為簡潔的變焦透鏡，實驗效果也比較理想，但是第二天出現意外情況：透鏡橡皮膜由於受酒精和汽油的腐蝕，透明度明顯下降，特別是注入汽油的橡皮膜更是一碰就破。而且實驗過程中發現向透鏡中注入液體時的針管與pvc管是直接相連的，操作時用力不當，針管便會脱落。

師生提出許多改進方案，經過討論後都被一一否定，最後決定拿出一個月時間上網查資料，找化工廠技術人員諮詢，重新設計圖紙。

4、第三次製作、實驗

經過一個多月的諮詢和上網查詢，最後確定出更為合理的方案，而且製作出的變焦透鏡實驗效果特別明顯。

五、活動成果

2011年10月山東省物理實驗教具創新大賽中獲二等獎。

2012年4月山東省學生作品比賽獲一等獎。

2013年獲蓬萊市綜合實踐作品比賽一等獎。

六、考核評價：

在活動實施過程中，我們建立了一整套嚴格的考核制度和評價體系，主要包括：

1．對學生參與積極性的評價：教師給予了口頭上的鼓勵，提高了學生的參與熱情。

2．記錄的評價：要求學生做好製作記錄、改進記錄、維修記錄等。針對學生記錄的科學性和實效性進行評價。

3．製作評價：，有針對性指出其優缺點，給予量化等級。

4．實驗效果評價：在實驗過程中，通過變焦效果，讓學生感受透鏡製作的最終目的是為了模擬眼球的變焦功能，瞭解眼睛看物體的成像過程。

5．總體評價：針對學生的探究性表現，評出本學期的製作小標兵。同時在全校展覽學生製作的優秀作品，把科技種子播撒到每一位學生的心中。

本課題取得的階段性成果，為我校的科技活動注入一股新生力量，受到學生、家長、社會的極大關注，這充分表明人們對科技製作活動的認識。本課題的研究，不僅為學生提供了展示自我的空間，培養了學生動手動腦能力，也向家長展示了學校探索科技教育的平台。今後我們將進一步擴大科技製作的規模和影響，為新課改的深入實施和素質教育的全面發展做出我們應有的貢獻。

反思：本課題取得了令人滿意的結果，但這並不是活動的最終目的，在活動的實施過程中，仍有許多不盡人意之處，總結出來與大家共勉。

1、本次活動的喜人成績，只是少數學生的成績，不能代表全體學生的水平，今後要引導全體學生共同參與，不能限制某一方面的差生參與活動。

2、在活動中，正確處理學生的主動實踐與教師有效指導的關係，教師既不能‘教’綜合活動，也不能推卸指導的責任，放任學生，而應把自己的有效指導與鼓勵學生主動實踐結合起來。

3、評價要採取多元化，可採取師評、生評、家長評、自評等多種方式，評價不過分強調結果，而將關注的視覺指向學生獲得結果和體驗的過程，注重學生在活動中的表現。