“科学探究：平面镜成像”教学设计

杨璠

摘 要：本文详细介绍了平面镜成像的探究活动设计。教学中借助影视资源引入新课，激发学生的学习兴趣。通过学生小组合作，自主设计进行实验。发挥了学生的主体作用，利于学生掌握科学探究的方法，提高其科学素养。

关键词：平面镜成像；教学设计；科学探究

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）6-0078-3

1 教学内容分析

1.1 课程标准解读

《义务教育物理课程标准（2011年版）》对这节课的要求包括两方面：一是通过实验，探究平面镜成像时像与物的关系， 这是过程性要求；二是知道平面镜成像的特点及应用，这是“了解”水平要求。教学中，应通过实验探究让学生知道平面镜成像时物像关系（包括成虚像、物像等距、物像等大），同时了解平面镜在生活生产中的应用。课标（2011版）规定“探究平面镜成像中物与像的关系”是学生必做实验，教学建议中指出：在科学探究中，教师不仅应关注让学生通过探究发现某些规律，而且应注重在探究过程中发展学生的探究能力，提高探索兴趣，增进对探究本质的理解，培养科学态度和科学精神。所以，在教学中不仅要让学生掌握科学知识，也要使其掌握实验探究的方法，能用所学知识解决实际问题，注重学生科学素养的提高。

1.2 知识点介绍

本节是光的直线传播与光的反射定律的实际应用。这节课中学生将探究平面镜成像的规律，首次较完整地研究“像”。因此，它在整个初中探究性学习中起着示范性作用。本节的一些研究方法与思路也为后面研究凸透镜成像奠定基础，故本节具有重要的承上启下作用。

2 教学目标

2.1 知识与技能

知道平面镜成像的特点及原理，知道虚像的概念；掌握实验探究的方法步骤；能用平面镜成像的知识解决实际问题。

2.2 过程与方法

通过教师引导，学生自主探究成像规律，使学生掌握探究步骤与方法；通过理论分析使学生对虚像的概念有更深入的理解；通过变式练习，解释生活实例，加深学生对知识的理解并学以致用。

2.3 情感、态度与价值观

使學生领略到平面镜中的对称之美，培养其探索兴趣，提高其科学素养。

3 教学重难点

3.1 重点

知道平面镜成像的原理及特点；知道虚像的概念；掌握实验探究的方法与步骤；能用平面镜成像的知识解决实际问题。

3.2 难点

引导学生进行实验设计与探究，使学生明白物像等大，物像等距和虚像概念。

4 教学方法

教法：科学探究法；集体讨论法

学法：自主探究法

5 实验仪器

白纸、刻度尺、蜡烛、玻璃板、镜子、支架、蜡烛模型。

6 教学过程

6.1 新课引入

教师行为：

通过播放视频刘姥姥照镜子（视频选自《红楼梦》，刘姥姥第一次进大观园，把自己的像当成了亲家母），向学生提问刘姥姥把谁当成了自己的亲家母。向学生说明刘姥姥把镜子里的人当成亲家母，是因不知那是像，引入像的概念。

学生行为：

回答：她自己的像。

设计意图：

用一段有趣的视频激发学生学习新课的兴趣，同时引入像的概念。

6.2 探究成像规律

（1）提出问题

教师行为：

将学生分成学习小组，拿出各自带来的不同的平面镜，观看自己的像。让学生思考物像的大小、正倒、与平面镜的位置关系。

学生行为：

观看自己在平面镜中所成的像，思考老师提出的问题。不同的学生有不同的观点，他们发现自己的观点与其他同学的不同。

设计意图：

引导学生发现问题，培养学生的问题意识。

（2）猜想与假设

教师行为：

引导学生对成像的特点作出猜想。这个时候还要向学生介绍实像、虚像的概念。实像：实际光线会聚而成，是能量的聚集，能用光屏承接。虚像：不是实际的光线会聚而成，在像的位置上没有能量聚集，光屏不能承接。老师将学生的猜想列举在黑板上。

学生行为：

同学们对平面镜成像的特点提出各自的猜想。主要是物像的大小、正倒、与平面镜的位置关系、像的虚实方面。

设计意图：

让学生认识并学会应用假设这种思维方法。

（3）设计实验与制定计划

教师行为：

引导学生相互讨论，根据猜想，利用提供器材设计实验。教师应对可能出现的状况有所预料，给学生提供引导。比如：有同学可能会直接选平面镜，但他们很快就发现没法探究，此时应引导学生分析为何不能选平面镜。在探究物像等大的时候给学生提供不同大小的蜡烛模型，让学生通过探究过程发现必须要选用两个同样大小的蜡烛才能完全重合。实验装置如图1所示。

学生行为：

相互讨论，提出验证猜想的方案。在自己探索和老师的引导下选用玻璃板代替平面镜进行实验，可能提出的方案有：①直接观察镜中的像验证物像上下一致、左右相反。②验证物像等大，根据自己的猜想选用不同大小的蜡烛模型进行实验验证。③验证物距等于像距。测出镜前后蜡烛到镜的距离进行比较。④验证物像连线垂直于平面镜。在镜前后蜡烛上取对应点，测出他们到桌面的高度，根据数学知识来验证猜想。⑤为了验证像的虚实，我们可以用实际的蜡烛来成像，用手去摸像，手上没蜡烛或它的像，就是虚像，有则为实像。也可用光屏承接，光屏上有则为实像，否则就是虚像。

设计意图：

这里选用蜡烛模型代替蜡烛进行实验，可以避免蜡烛燃烧对实验带来的影响，同时可验证物像是对称的。让学生自己设计实验方案，主动思考，发挥其教学主体作用，培养其分析、解决问题的能力。

（4）进行实验与收集证据

教师行为：

引导学生按照设计的方案进行实验，并在旁给予适当的帮助。这时有的组可能没让玻璃板垂直于桌面，所以蜡烛与像不能重合，老师应及时引导学生进行分析，提出改正方案。在探究成像虚实性的时候，先让学生通过实验验证，之后老师再用理论分析成像原理，如图2所示。

学生行为：

按照方案逐个地进行实验，记下实验数据。为了避免实验结果的偶然性，所有步骤都该多次测量。验证物像等大时，选用不同大小的蜡烛多做几次；验证物距等于像距时，将蜡烛移在不同位置多测几组数据；验证物像连线垂直于平面镜时，应该在蜡烛上多取几组对应点进行测量比较。

设计意图：

提高学生实际操作的能力，让学生掌握实验探究方法，通过理论、实验相结合验证成虚像，利于突破教学重难点。

（5）分析与论证

教师行为：

引导学生对实验数据进行分析，归纳总结得出结论：物像上下一致，左右相反；物像等大；物距等于像距；物像连线垂直于平面镜；平面镜成的像是虚像。

学生行为：

分析自己记录的数据，得出实验结论，最后在书上写好平面镜成像的特点。

设计意图：

得出结论，体会平面镜成像的对称之美，让知识在探究过程中主动生成。

6.3 反馈练习

教师行为：

给出一些典型的例题（如图3、图4），变式练习和生活中的问题，引导学生进行分析，对学生的疑问作出及时的解答。

學生行为：

认真思考老师的提问，不懂的及时解决。

设计意图：

变式练习，加深理解。生活事例让学生认识到所学知识的价值，增强学习动机，也达到学以致用的目的。

7 案例评析

通过有趣视频的引入，调动学生参与课堂的积极性。学生自己设计并进行实验，发挥了学生的主体作用，也利于他们掌握科学探究的方法。在教学过程中，理论、实验相结合，利于突破重难点。最后通过变式练习，加深学生对知识的理解，解决实际生活的例子，也让学生认识到了本节知识的实用价值，达到了学以致用的目的。

参考文献：

[1]廖伯琴.义务教育物理课程标准（2011年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2012：77.

[2]义务教育物理课程标准（2011版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[3]吴祖仁.物理（八年级上册）[M].北京：教育科学出版社，2012：75.

[4]邓蒙，杨为民.科学探究：平面镜成像教学实验的改进与创新[J].物理教学探讨，2016，34（11）： 30-32.

（栏目编辑 邓 磊）