初中八年级物理《透镜》核心素养导向教学案

初中八年级物理《透镜》核心素养导向教学案

一、基于课程标准的顶层设计与课标解析

（一）课标要求与核心素养落点

本节课的设计严格依据《义务教育物理课程标准（2025年版）》中“物质间的相互作用与运动规律”这一主题模块的相关要求。课标明确指出，学生应通过实验探究，认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用，探究并知道凸透镜成像的规律。基于此，本节课的核心素养落点主要体现在四个维度：

1、物理观念【基础】：帮助学生建立关于透镜基本物理属性的认知，包括透镜的类型（凸透镜和凹透镜）及其光学性质。学生需要从“结构与功能”的观念出发，理解透镜的几何形状（中间与边缘的厚薄关系）与其对光线作用（会聚与发散）之间的内在逻辑关联，形成对光学元件的基本理解。

2、科学思维【非常重要】：这是本节课思维训练的核心。通过观察生活中的透镜和应用激光演示仪进行实验，引导学生运用归纳、概括的方法，从具体的现象中抽象出“凸透镜对光有会聚作用”和“凹透镜对光有发散作用”的普遍规律。更重要的是，通过引入主光轴、光心、焦点、焦距等理想化模型的概念，帮助学生建立物理模型，并能够运用模型（如特殊光线作图）进行科学的推理和解释现象，这是物理思维从形象到抽象的关键一跃。

3、科学探究【非常重要】：本节课将探究“透镜对光的作用”作为核心环节。学生在教师的引导下，经历“提出问题（透镜对光有什么作用？）——设计实验与制订方案（如何用平行光照射透镜？如何观察和记录光路？）——获取与处理信息（观察光斑的会聚或发散情况）——基于证据得出结论并作出解释（总结透镜的光学性质）——交流、评估与反思”的完整探究过程。在此过程中，培养学生设计实验、动手操作、收集证据以及基于证据进行科学解释的能力。

4、科学态度与责任【基础】：通过让学生亲手触摸和观察透镜，用严谨的态度对待实验现象，如实记录实验数据。同时，引导学生从物理走向生活，关注透镜在视力矫正、摄影、科研等领域的应用，特别是结合近视眼的形成与矫正，增强学生的用眼卫生意识，理解科学技术对社会发展和人类生活质量的深刻影响，培养其社会责任感。

二、教材与学情深度研判

（一）教材地位的精准剖析【非常重要】

“透镜”一节是苏科版八年级物理上册第三章“光的折射透镜”的核心内容，在教材体系中起着承上启下的关键作用。承上：它是“光的折射”规律的直接应用和具体化体现。透镜对光的作用本质上是光从一种介质（空气）斜射入另一种介质（玻璃）时发生两次折射的综合效果，因此，本节课的学习是对前序折射知识的深化和应用。启下：透镜的焦点、焦距以及特殊光路是后续学习“凸透镜成像的规律”最根本的理论基础，是学生能否理解和掌握成像规律（如物距、像距与焦距的关系）的关键前提。只有清晰理解了透镜的基本光学性质，才能顺利探究成像的奥秘。可以说，本节课是整个光学部分由现象认识转向规律定量研究的桥梁。

（二）学情特点的多维分析

1、知识储备：学生在上一节已经学习了“光的折射”，掌握了光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向会发生偏折的规律，这为本节课理解光线通过透镜时的偏折情况提供了理论支撑。同时，他们在生活中对放大镜、近视眼镜、老花镜等透镜类光学器材已经有了丰富的感性认识，但大多停留在“能放大”“能看清”的模糊层面，缺乏科学的、系统性的认知。

2、能力基础：八年级学生正处于由形象思维向抽象思维过渡的关键期。他们具备一定的观察能力和动手操作欲望，对于新奇的物理现象（如光斑的会聚）充满好奇。然而，他们的抽象逻辑思维尚在发展之中，对于将具体的实验现象转化为抽象的物理模型（如焦点、光路图），并运用模型进行严谨推理的能力相对薄弱【难点】。在实验操作中，对于规范操作、精细调控和准确记录的能力也需要进一步培养和强化。

3、心理特征：学生对物理实验有天然的好奇心和探究欲。教师应充分利用这一心理特点，创设引人入胜的问题情境，保护并激发其求知欲。但同时也需注意，学生往往容易被实验现象的“好玩”所吸引，而忽略了对现象背后本质规律的深度思考。因此，教学设计中需要巧妙设置问题链，引导学生从“看热闹”转向“看门道”。

三、教学目标与重难点的精确设定

（一）核心素养导向的四维目标

1、物理观念目标：

（1）能准确识别凸透镜和凹透镜，并能从结构（中间与边缘的厚薄）上区分二者。

（2）知道透镜的主光轴和光心，理解焦点、焦距的物理含义。

（3）理解并记住凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用的本质属性。

2、科学思维目标：

（1）通过对比不同透镜的结构与对光作用的实验，初步建立“结构与功能相联系”的系统思维。

（2）能运用理想模型思维，正确理解焦点、光心的概念，并独立画出凸透镜和凹透镜的三条特殊光线（平行于主光轴的光线、过焦点的光线、过光心的光线）的光路图。

（3）能运用作图法，定性解释生活中一些简单的光学现象（如用凸透镜点燃火柴）。

3、科学探究目标：

（1）能通过小组合作，设计并进行“探究透镜对光的作用”的实验，学会用多种方法（如观察光斑、观察屏上的光点）判断光的会聚与发散。

（2）在实验过程中，能够仔细观察实验现象，如实记录实验信息，并通过对信息的分析归纳得出科学结论。

4、科学态度与责任目标：

（1）在实验中养成严谨细致、实事求是的科学态度，尊重实验现象，不随意编造数据。

（2）通过了解透镜在生活中的广泛应用，特别是近视眼镜与老花镜的原理，增强将物理知识应用于生活实际的意识，树立保护视力的健康观念。

（二）结构化教学重难点

1、教学重点：

（1）【核心·基础】透镜的分类方法（凸透镜和凹透镜的结构特征）。

（2）【高频考点】透镜对光的作用：凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。

（3）【基础概念】透镜的焦点、焦距及特殊光路作图。

2、教学难点：

（1）【难点·抽象】理解透镜对光作用的本质（光线通过三棱镜的偏折组合）。

（2）【思维障碍】理解凹透镜的虚焦点及其光路图的画法（因为发散光线的反向延长线在实际中不存在，需依靠空间想象）。

（3）【易错点】区分“会聚”与“发散”的根本标准（是会聚于一点还是比原来更会聚/发散），而不是简单地看光线是否相交。

四、教学准备与实验创新

（一）教具与学具准备

1、教师演示器材（大型，确保可见度高）：激光平行光源（自制，能发出多束平行光最好）、不同焦距的大凸透镜、大凹透镜、光学演示箱（带烟雾或水雾以显示光路）、三棱镜组、光具座、光屏、火柴、老花镜、近视眼镜、多媒体课件（动画演示光路及透镜成像原理）。

2、学生分组器材（8-10组）：光具盘（或带磁性的白板及磁吸式光路元件）、不同焦距的凸透镜和凹透镜（每组2-3个）、激光笔（带分束器或狭缝）、硬纸板、刻度尺、白纸、记号笔。为确保安全，激光笔功率不宜过大，且需强调实验安全规范。

五、教学实施过程【核心环节，篇幅占比最大】

（一）情境导入：火眼金睛，聚焦问题（约3分钟）

【创设情境】上课伊始，教师并不急于板书课题，而是拿出一枚老花镜和一个放大镜，故作神秘地问学生：“同学们，老师这里有两个‘魔镜’，它们能让光听指挥！大家想不想看看它们的魔力？”教师随后引导学生触摸这两个镜片，感受其薄厚。接着，利用一个大型的凸透镜，在阳光或强平行光下，精准地让光会聚于一点，并点燃一张事先准备好的黑纸（或在焦点处放置一根火柴）。“哇！”在学生的一片惊叹声中，教师追问：“为什么平平无奇的玻璃片，能把阳光‘扭’成一点，甚至点燃物体？这个神秘的‘火力点’又是什么？今天，就让我们一起走进透镜的世界，揭开它的神秘面纱，成为驾驭光线的魔术师！”【设计意图：以震撼的视觉冲击和魔术般的实验开场，瞬间点燃学生的好奇心与求知欲，将学生的注意力牢牢锁定在“透镜对光有什么作用”这一核心问题上，为后续的探究活动奠定坚实的情感基础。】

（二）初识透镜：摸一摸，看一看，分分类（约5分钟）

【活动探究】教师将装有各种透镜的盒子分发给各个小组，里面既有大的凸透镜，也有小的凹透镜，甚至包括一些平镜作为干扰项。教师下达指令：“请各小组的同学用眼睛看，用手轻轻触摸（注意轻拿轻放），感受一下这些镜片在结构上有什么不同？尝试将它们分分类，并说出你的分类依据。”【非常重要】学生在小组内热烈地触摸、观察、讨论。教师巡视，倾听学生的交流，适时引导他们关注“中间”和“边缘”的厚薄关系。

【概念构建】几分钟后，教师邀请小组代表发言。学生很容易就能分出两类：一类中间厚、边缘薄；一类中间薄、边缘厚。教师在此基础上，顺势给出规范的科学定义：【板书】中间厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜；中间薄、边缘厚的透镜叫做凹透镜。并引导学生举例生活中的实例：放大镜、老花镜是凸透镜；近视眼镜的镜片是凹透镜。同时，介绍透镜的两个基本概念：通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，透镜中心（通常即几何中心）叫光心。强调光心的特殊性质：通过光心的光线，传播方向不改变。【基础概念】

（三）探秘光线：照一照，画一画，析本质（约22分钟）

1、实验探究：凸透镜的“会聚魔法”（约10分钟）

【核心探究·非常重要】教师引导学生将注意力从“摸”转向“看”。提出问题：“透镜只是形状不同，它们对光的作用真的不同吗？我们如何用实验来检验？”引导学生讨论实验方案：可以用平行光（如阳光或平行激光）照射透镜，观察光通过透镜后的传播情况。

【分组实验】学生利用光具盘和激光笔开始探究。他们将平行光射向凸透镜，仔细观察光路。很快，他们惊喜地发现：原本平行的光束，经过凸透镜后，竟然真的会聚到了一起，交于一点。【高频考点·基础】教师适时引导：“这一点非常特殊，它是所有平行光的聚会点，我们把它叫做凸透镜的焦点（用F表示）。从光心到焦点的距离，叫做焦距（用f表示）。大家想一想，凸透镜有几个焦点？”学生结合光路的可逆性，很容易得出有两个焦点的结论。

【重点精讲·难点突破】紧接着，教师利用光学演示箱（充满烟雾），展示一条平行于主光轴的光线、一条通过光心的光线、一条射向焦点的光线，通过凸透镜后的传播路径，引导学生仔细观察并尝试在纸上画出来。这就是凸透镜的三条特殊光线：

（1）【重点】平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后，通过焦点。

（2）【重点】通过焦点的光线，经凸透镜折射后，平行于主光轴。

（3）【基础】通过光心的光线，经凸透镜折射后，传播方向不变。

学生在学案上反复练习画这三条光线，教师巡视指导，纠正错误画法。

2、对比探究：凹透镜的“发散神功”（约8分钟）

【类比迁移】在掌握凸透镜的基础上，教师引导学生将探究方法迁移到凹透镜上。“如果平行光射向凹透镜，又会发生什么神奇的变化呢？请大家用手中的凹透镜试一试。”

【分组实验】学生带着强烈的对比心理，开始探究凹透镜。结果与凸透镜完全相反：平行光经过凹透镜后，竟然散开了！【高频考点·基础】教师立即追问：“散开的光线好像也是从后面某一点发出来的，这一点是不是焦点呢？”这是一个极易混淆的点。教师引导学生思考：这些散开的光线是实际光线吗？它们能不能在光屏上承接？学生答：“不能。”教师总结：【难点·抽象】对，因为实际光线是发散的，我们找不到它们汇聚的点，但如果我们把发散光线反向延长，它们会相交于一点，这一点并不是实际光线会聚而成的，所以我们把它叫做凹透镜的虚焦点（同样有两个）。这也说明凹透镜对光有发散作用。

【重点精讲】结合动画演示，引导学生画出凹透镜的三条特殊光线：

（1）平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线通过焦点（画虚线）。

（2）指向另一侧焦点的光线，经凹透镜折射后，平行于主光轴。

（3）通过光心的光线，经凹透镜折射后，传播方向不变。

学生在学案上画图，重点关注虚焦点的表达（用虚线）。

3、追根溯源：从三棱镜到透镜（约4分钟）

【深层追问·思维提升】学习到这里，教师提出一个更高阶的问题：“同样是玻璃，为什么有的做成凸的，就‘会聚’光；做成凹的，就‘发散’光呢？这背后的物理本质是什么？”这个问题将学生的思维从表象引向本质。

【原理剖析】教师利用多媒体课件，动态演示：一个凸透镜可以看作是由许多个三棱镜和一块玻璃砖组合而成。光线通过三棱镜时，总是向三棱镜的底部（厚的地方）偏折。对于凸透镜，底部在中间，光线都向中间偏折，因此表现为会聚【非常重要·难点】；对于凹透镜，底部在边缘，光线向边缘偏折，因此表现为发散。这一讲解，将抽象的透镜原理与学生已学的三棱镜折射知识联系起来，打通了知识间的逻辑链条，帮助学生从根本上理解“会聚”和“发散”的本质，有效突破了难点。

（四）学以致用：从物理走向生活（约7分钟）

【情境应用】教师展示一幅“野外求生”的图片，提问：“如果你在野外没有火柴，只有一瓶水和一副近视眼镜，你能生火吗？为什么？”学生立即应用刚学的知识展开讨论：近视眼镜是凹透镜，对光有发散作用，不能生火；而远视眼镜（老花镜）是凸透镜，可以会聚太阳光来取火。【热点应用】

【巩固练习·高频考点】教师在大屏幕上呈现几个典型作图题和辨析题：

1、完成光路图（包含两种透镜的特殊光线）。

2、判断：下列关于透镜的说法正确的是（）

A、凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光一定交于一点。

B、凹透镜对光有发散作用，因此通过凹透镜的光一定是发散光线。

C、一束发散光线经过凸透镜后，一定变成会聚光线。

D、不论是凸透镜还是凹透镜，通过光心的光线方向都不变。

（引导学生逐项分析，特别是对A、B、C选项进行辨析，强化对“会聚”和“发散”本质的理解——“会聚”是指折射光线比入射光线更靠拢主光轴，而不是必须会聚到一点。）

【联系社会·责任教育】教师拿出近视眼镜和老花镜，让学生判断哪一个是凸透镜，哪一个是凹透镜，并追问：“为什么近视的人要戴凹透镜，而远视的人要戴凸透镜？”鼓励学生课后查阅资料或预习下一节内容，为后续学习“眼睛与眼镜”埋下伏笔，同时再次强调爱护视力的重要性。

（五）课堂小结与评价（约3分钟）

【知识建构】教师不再是简单地总结知识点，而是引导学生回顾本节课的学习历程：“这节课我们从一个神奇的实验开始，通过亲手触摸认识了两种透镜，又通过探究实验发现了它们对光的不同作用，最后还追根溯源，找到了现象背后的本质。请大家闭上眼睛，在脑海中像放电影一样，回顾一下我们今天收获了什么？”学生轻声回顾，教师最后用思维导图的方式（口述或板书）进行系统梳理，将碎片化知识结构化。

六、板书设计

左侧（知识树主干）：

一、透镜分类

凸透镜：中间厚、边缘薄

凹透镜：中间薄、边缘厚

二、透镜对光的作用

凸透镜：会聚作用（实焦点）

凹透镜：发散作用（虚焦点）

三、透镜的光路（特殊光线）

1、平行过焦（或反向延长过焦）

2、过焦（或指向焦）则平行

3、过光心不变

右侧（作图区）：

预留空间，现场板演凸透镜和凹透镜的三条特殊光线光路图，边画边强调关键点和易错点（如虚线的使用、箭头方向等）。

七、教学评价与反思

（一）设计亮点

1、大单元视角下的结构化设计：本节课并非孤立的知识点传授，而是将透镜置于“光与色彩”的大单元背景下，从三棱镜的偏折出发，探究透镜的本质，为后续学习成像规律和应用做好铺垫，体现了知识的整体性与连贯性。

2、科学探究的深度融入：整