麥子俊

在科學探究教學中學生經(jīng)歷科學探索的過程(或模擬科學家的探索過程)，既可以使學生形成尊重事實、探索真理的科學態(tài)度，又可以讓學生了解科學探索的艱辛與曲折，體驗到成功的喜悅，認識到科學探索并不神秘，激發(fā)科學探索的興趣和終身學習的樂趣。

探究式教學中包含許多基本的科學研究方法，如控制變量法、類比法、歸納法等，運用這些方法能培養(yǎng)和提高學生提出問題、猜想與假設、設計實驗方案、收集數(shù)據(jù)、分析評估等科學探究能力。這對培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)無疑是有很大幫助的，但課堂的時間畢竟有限，物理課程標準就指出：在學生的科學探究活動中，其探究過程可以涉及所有的要素，也可以只涉及部分要素。因此，在科學探究課中要根據(jù)教學目標的實際需要突出重點要素。

案例：平面鏡成像規(guī)律

一、創(chuàng)設情景

演示實驗“水澆不滅的蠟燭火焰”，讓學生看到蠟燭在水中“燃燒”。(學生反應驚奇)

新奇有趣的實驗，能引發(fā)學生的好奇心，使學生形成認知沖突，激發(fā)學生提出問題。

二、提出問題

生：為什么在平面鏡里能看到水澆不滅的蠟燭?

生：蠟燭的像是在鏡子里，還是在鏡子后呢?

生：為什么平面鏡里的蠟燭看起來比真實的要小些?

生：要是把蠟燭放到很遠處，鏡子里的像會怎樣變化?

師：很好。同學們還有沒有更多的問題?

生：為什么人在鏡子前面眨左眼時，在鏡子里看到的卻是在眨右眼?

生：為什么在穿衣鏡前能看到自己的全身像，而在一塊小平面鏡中卻不行?

師：非常好，同學們能提出這么多問題，說明大家善于思考善于發(fā)現(xiàn)。

接下來老師將同學們提出的問題歸納為兩個方面：①平面鏡成像時，像的大小、形狀及位置與物體的關系如何?②平面鏡所成的像是實像還是虛像?

老師根據(jù)學生的認知水平，引導學生提出問題，將學生的注意力與興趣自然地引到平面鏡成像這個問題上來。

三、猜想與假設

師：同學們對提出問題的答案能做出哪些猜想與假設呢?大家可以利用桌面上的平面鏡和其它物體做一做實驗，觀察成像情況。(2—3分鐘后，就有同學開始發(fā)表觀點)

生：像與物形狀完全相同，大小也相同。

生：不一定，物體越遠，像就越小。

生：像在鏡子里面，在后面看不見像。

生：不，像和物離鏡子一樣遠，只要你把物體靠近鏡子，像也同樣靠近鏡子；物體挨著平面鏡時像也挨著平面鏡，所以距離一樣。

生：我還發(fā)現(xiàn)像與物左右交換，蒙住左眼，在鏡中看起來就像是蒙住了右眼。

師：很不錯。還有什么發(fā)現(xiàn)?

生：像始終是正立的。

生：不，把鉛筆倒放，像就是倒立的。

生：不對。像和物既可以相對正立。也可以相對倒立。蠟燭放在鏡前時，像是正立的，把平面鏡放平，蠟燭放在鏡子上時，像是倒立的。

師：同學們做得很認真，有收獲。還有什么發(fā)現(xiàn)嗎?

生：我發(fā)現(xiàn)，在蠟燭靠近鏡子時，它的像以同樣的速度靠近鏡子。但是，讓鏡子靠近蠟燭的話，像好像跑得快些。

師：同學們提出了很多有價值的觀點，非常好。但我們發(fā)現(xiàn)這些觀點中有些是相互矛盾的，應該通過科學實驗來去偽存真，才能揭示出平面鏡成像的客觀規(guī)律。

在提出猜想與假設過程中，教師根據(jù)學生已有的經(jīng)驗和認知，提供實踐和交流的機會，引導學生盡可能地提出各種合理的猜想與假設。

四、制定計劃與設計實驗

師：請同學們考慮，如何確定像與物的大小是否相同。

生：把像和物靠在一起或者用刻度尺量一量。

師：如何做呢?你來給大家示范一下。

生：(邊量邊敘述)先量出物體的長度，為12.5cm；再量像的長度。咦，把尺子放在鏡子后，怎么看不到像呢?從前面看得到像卻又看不見刻度尺……

師：怎么辦?

生：我想到了，用一段同樣大小的蠟燭去和像比較。

生：不行，在后面還是看不見像。(大家沉思)

生：(激動地)我知道，我知道了。大家看玻璃窗時能看到蠟燭的像，也能看到外面的樹，把平面鏡換成平板玻璃不就得了。(大家鼓掌)

師：真不錯，用平板玻璃代替平面鏡既能成像也能看見后面的物體。

生：把一只相同的蠟燭與像的位置重合，就能知道像與物的大小關系，也能確定像的準確位置。

師：非常好!同學們，你們認為選擇什么物體成像效果最好，最清楚?

生：當然是蠟燭。

生：不錯。但有一個問題，蠟燭逐漸燃燒后越來越短，這樣就不好精確確定像和物的大小關系了。

師：很好。同學們等會兒可在實驗中去探討解決。我們還應該從哪些方面進行探究?

生：把蠟燭放在遠近不同的位置觀察像的大小是否變化。

生：還可以在運動中觀察像和物的變化關系。讓平面鏡不動蠟燭動，或者讓蠟燭不動平面鏡動。

師：非常棒!

師：如何確定是實像還是虛像呢?

生：直接看玻璃后面有沒有蠟燭。

生：用光屏。

師：對。實像能呈現(xiàn)在光屏上，虛像不能呈現(xiàn)在光屏上。

師：下面請同學們按照剛開始提出的問題以及前面提出的猜想與假設選擇實驗器材，完成實驗探究。

制定計劃與設計實驗是科學探究活動的重要一環(huán)，是學生探究的薄弱環(huán)節(jié)。教師在這里給學生充分的思考余地，調動了學生思維的積極性與創(chuàng)造性。

五、進行實驗與收集證據(jù)

有的組先不點燃蠟燭，觀察像的大小。有的組用刻度尺量出各有關的距離。有的組不用尺子，直接數(shù)物像距離鏡子的格數(shù)。有的事先按猜想用筆畫好物像的位置，再用蠟燭確定像的位置是否在事先確定的位置上。有的用三角板去量角度，有的把方格紙沿平面鏡所在位置對折來確定物像的位置關系……

六、分析與論證

師：哪一組率先報告實驗探究成果?

第3組：我們選擇的器材有：相同的蠟燭兩只，玻璃一塊，支架一個，方格紙一張，刻度尺一把。測出兩組距離分別是：10cm、10cm、15cm、15cm。得出的結論是：像和物的大小形狀相同，像和物到平面鏡的距離相等，物遠離鏡時像也遠離鏡，但大小不變形狀相同。

第7組：我們這組有一些不同。不用刻度尺就可以確定物像的距離關系，它們到鏡子的方格數(shù)始終是一樣的，并且它們的連線與鏡子豎立的直線相互垂直。

師：很好。有不同的觀點和結論盡可以提出來。好，繼續(xù)。

第12組：補充幾點。當物體快速移向平面鏡時像也快速移向平面鏡。我們還發(fā)現(xiàn)把手指放到像的火焰上時一點都不覺得痛，原來看鏡子后面根本就沒有火焰，只有透過玻璃看時才有。

生：我明白了為什么水澆不熄蠟燭的火焰了。玻璃后的像可能就叫做虛像，

因為它是假的，是眼睛的錯覺。

師：分析總結得很棒。還有沒有其它想法?

生：我們的結論也差不多。但有一個問題，為什么離穿衣鏡遠些看鏡中的人要小些呢?

師：問得好!有沒有同學知道為什么?

生：可能是錯覺，也許與眼睛有關。

師：對。這是由于眼睛的視角引起的，有關這部分知識同學們以后將會學習到，大家也可以課后自己去查閱材料了解一下。

師：現(xiàn)在請同學們用上面得到的結論完成下面的問題(問題用多媒體展示出來)。

①平面鏡所成像的大小形狀和物體的大小形狀_______。

②像到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離_______。

③像與物的上下左右關系是____________________________。

④當物體向遠離或靠近平面鏡的方向移動時物體的像的移動情況是______________。像的大小、形狀的變化情況是___________________________________________。

⑤當物體沿著平面鏡豎立的方向移動時，像的移動情況_______。

⑥物體在平面鏡中成的是實像還是虛像?_______。

各實驗小組在課堂上交流自己的實驗探究結果，請學生講解探究結論中有哪些內容與猜想相符，有哪些不符。由于學生在進行總結時不受限制，可能會提出與結論不一致的問題，互相質疑更能引起學生的興趣，加深學生對知識的理解。

七、評估

師：請同學們總結評價一下自己今天的實驗探究：比較自己的探究方法與其它的方法，看各有哪些優(yōu)點或不足之處；探究過程是否科學合理，是否有遺漏；如果再做實驗你會有哪些改進，還有其它問題可以補充在實驗報告書的后面。

八、關于平面鏡的應用

師：同學們觀察課本圖4-18，說說它們是如何利用平面鏡的。

生：牙醫(yī)用的平面鏡主要是利用平面鏡反射燈光以照明口腔，而房間里的平面鏡是利用平面鏡成像，使房間看起來寬敞一些，給人一種假象。

生：不叫假象，叫虛像。(同學笑)

師：不錯，平面鏡能改變光的傳播方向，也能成像。還能不能舉例說明?

生：古代人用的銅鏡和現(xiàn)代的穿衣鏡功能一樣，用來成像。

生：桂林花橋的照片看起來很好看，這里也有平面鏡成像。

師：大家看課本上的圖就是桂林花橋，橋影相接形成一個個圓形橋孔，這里的影其實是虛像。

生：還有商場前的圓形大理石柱子也能成像，但為什么這些像會變形呢?

師：不錯，這位同學善于觀察。大理石柱子表面是彎曲的，與球面鏡成像有關。同學們可上網(wǎng)去查閱關于這方面的資料，加深對光的反射現(xiàn)象的認識。

這節(jié)課教師首先創(chuàng)設問題情景引起學生的好奇，讓學生在認真觀察的基礎上通過思考提出自己的猜想或疑問，有些猜想盡管與實驗事實不符，但學生通過實驗探究就會發(fā)現(xiàn)、理解正確的規(guī)律。整節(jié)課教師注重給學生創(chuàng)造寬松和諧的探究氛圍，并注意適時的引導，科學探究的各個主要環(huán)節(jié)由學生自己進行。同時本節(jié)課對科學探究的各個要素不是面面俱到，而是有所側重，突出“猜想和假設”、“設計實驗”、“分析與論證”這些重點，因此取得較好的教學效果。

(責編王學軍)