胡琦珩

(武漢市七一中學 湖北 武漢 430014)

1 引言

武漢市硚口區(qū)2018-2019學年度第一學期期末考試剛剛落下帷幕，八年級物理試卷中的一道光學試題引起了筆者的注意.該題第3小問考查的是平面鏡成像的相關知識點，要求學生通過計算來確認玻璃板的厚度.筆者通過比對區(qū)教研室給出的參考答案后認為該題存在漏洞，容易造成學生思維上的混亂，也不利于學生創(chuàng)新精神和質疑精神的培養(yǎng).

筆者將從多個方面來闡述對此題的看法，以小見大.

2 原卷試題及參考答案

該題出現(xiàn)在武漢市硚口區(qū)2018-2019學年度第一學期期末考試八年級物理試卷中，位于第21題.其原文如下.

【題目】某同學利用如圖1所示的實驗裝置探究平面鏡成像的特點.

圖1 探究平面鏡成像實驗裝置

(1)如圖1(a)所示，在水平桌面上鋪一張白紙，紙上豎立一塊透明薄玻璃板.把蠟燭a點燃放在玻璃板的前面，該同學應在玻璃板________(選填“前面”或 “后面” )觀察蠟燭a經玻璃板________(選填“反射”或“折射”)所成的像.

(2)實驗時，選用的蠟燭a和b的形狀完全相同，是為了比較像與物的________關系.用玻璃板代替平面鏡，成像雖然沒有平面鏡清晰，但能觀察到蠟燭________(選填“a”或“b”)，便于確定像的位置.以上實驗操作中，用到的物理方法是________(選填“控制變量法”“轉換法”或“等效替代法”)

(3)如圖1(b)所示，某同學使用厚玻璃板做實驗，在玻璃板后看到了兩個不重合的像，這兩個像之間的距離正好是8 mm，則該同學所用玻璃板的厚度為________mm.

區(qū)教研室給出的參考答案是：(1)前面；反射.(2)大小；b；等效替代法.(3)4.

關于第3小問，答案為4 mm，其解析為:蠟燭a發(fā)出的光經過玻璃板前表面會發(fā)生反射現(xiàn)象，遂形成像a1，即a1與a關于玻璃板前表面對稱；當a發(fā)出的光穿透玻璃板前表面到達后表面時，又會形成像a2，即a2與a關于玻璃板后表面對稱，故a1與a2之間的距離為玻璃板厚度的2倍，故板的厚度為4 mm.

該實驗的俯視圖如圖2所示，設a到玻璃板前表面距離為L1，玻璃板厚度為L，像點a1到玻璃板后表面的距離為L2.因為a和a1關于前表面對稱，故有等式(1)成立

L1=L+L2

(1)

又因為a和a2關于后表面對稱，故有等式(2)成立.

L1+L=L2+8

(2)

聯(lián)立式(1)和式(2)，利用代入消元法即可算出L=4 mm.

圖2 參考答案中給出的實驗俯視圖

3 筆者對該題的看法

在筆者看來，該答案和解析是不當的.

第一，事實上，該實驗中的俯視圖應該如圖3所示.

圖3 筆者認為的實驗俯視圖

入射光線ao1在玻璃板前表面同時發(fā)生反射和折射，反射光線o1b進入人眼后形成的虛像為a1，折射光線在玻璃板內部到達玻璃板后表面時會再次反射到達前表面o2處，繼而折射光線o2c到空氣中，進入人眼后形成的虛像為a2.

從圖3中不難看出，像點a1與光源a關于玻璃板前表面對稱，而像點a2與光源a既不關于玻璃板前表面對稱又不關于后表面對稱.

學生利用簡單的數學知識不難證明反射光線o1b與折射光線o2c平行，但事實上a1與a2之間的距離取決于所用玻璃板材質的折射率.換言之，a1與a2之間的距離和玻璃板厚度之間并沒有簡單的等量關系.對于一個八年級學生來說根本無法根據現(xiàn)有條件解出答案.

第二，在人教版八年級物理上冊課本第四章第4節(jié)的“動手動腦學物理”部分中，第2小題考察的內容是要求學生作出一束光線斜射入玻璃磚后和離開玻璃磚后的光路圖[1]，如圖4所示.

圖4 八年級物理上冊課本截圖

在教師教學用書中給出該題的答案如圖5所示[2].

圖5 教師用書中給出的光路圖

從這點上來說，在人教版八年級物理上冊課本第四章光現(xiàn)象中，已經明確提出了光的折射概念.即光在從一種介質進入另一種介質時，傳播方向會發(fā)生偏折.尤其是光穿透較厚玻璃板時，學生腦海中的“折射”現(xiàn)象已經根深蒂固.

第三，粗略地認為像點a2與光源a關于玻璃板后表面對稱缺乏事實依據.物理學是一門及其嚴謹的學科，實事求是的科學探究精神是每一位物理教師致力培養(yǎng)學生應該具備的學科素養(yǎng).而武漢市第六十四中學的張思磊老師，武漢市第七十九中學的吳艷玲老師和武漢市博學中學的王孟暉老師等人都認為在此題中要忽略光的折射現(xiàn)象.但這種處理問題的方式即不符實際，又會對學生起到誤導作用.

第四，強迫學生接受給出的答案，不利于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng).國家教育部在2018年1月頒布了《普通高中課程方案和全部學科課程標準(2017年版)》(以下簡稱《標準》)[3]，該《標準》明確凝練了物理核心素養(yǎng)的概念，要求學生要具有能夠獨立自主構建模型的能力；并且能運用科學思維方法，從定性和定量兩個角度對相關問題進行嚴密的推理、找出普遍的規(guī)律、得出正確的結論，要具有科學研究意識，能自主在觀察和實驗中發(fā)現(xiàn)問題、提出合理的猜想與假設，并能獨立設計探究方案和獲取證據的能力.能直視自然科學的本質；對觀察物理現(xiàn)象、學習物理知識、研究物理問題等具有強大的好奇心和求知欲，能學會主動與他人積極合作并且尊重他人，有團隊精神，在團隊中正確并適當地發(fā)表自己的觀點與想法[4].

雖然這是適用于高中階段的課程標準，但是對初中階段的物理教學也有很強的指導意義.按照參考答案的理解方式就有悖于“獨立自主構建模型”的要求，有悖于“嚴密推理、得出正確結論”的要求，有悖于“直視自然科學本質”的要求.簡言之，強迫學生接受參考答案的解釋是有害于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的.

第五，即便采用“極限思維”的方法也有些許偏差和不妥.武漢市第六十三初級中學的曾小勇老師曾提出過用“極限思維”的方法來解該題，即當光源a緊貼玻璃板前表面時，則像點a1與a重合，像點a2與a關于后表面對稱，故a1a2之間的距離為玻璃板厚度的兩倍便可求出答案.其成像情況如圖6所示.

圖6 光源緊貼玻璃板示意圖

在筆者看來，這種思想的確可以簡化解題過程，但也存在3點不當.其一，光源a形成的像點a2并不在圖6所示的a2處；其二，光源a與像點a1并不能完全重合；其三，實際實驗操作中并不能將光源貼至前表面.

4 結論及建議

本文從5個方面論述了對此試題的看法，總的來說，筆者認為該題是一道答案與實際不相符的考題.如果出現(xiàn)的頻率越高，就越不利于學生良好思維的培養(yǎng).故筆者建議在日常教學和各種類型的考試中，應當杜絕這類題目的出現(xiàn).