从《平面镜》一课教学设计谈初中物理探究活动的有效开展
陈梁
《平面镜》知识点是无论哪种教材中都要学习的一节内容，笔者所选用的是苏科版的物理教材，《平面镜》是八年级物理教材中的第三章第四节内容，教学时间应该为1课时.这节课的重点是探究平面镜成像的特点.在苏科版教材中，这个探究活动是学生的第一个探究活动，从提出猜想，到设计实验，活动后归纳结论，是一个比较完整的探究活动，也是有一定难度的探究活动.教材中对这个探究活动如何开展也进行了几次修订，从2003年的全开放式，到2005年改为先体验确定像的位置过程，然后再猜想像的其他特点，进一步设计实验进行验证，2008年的教材中改为先根据平时照镜子的过程猜想成像的特点，然后利用给定的玻璃板、棋子等器材设计实验，在白纸上确定位置并测量距离，2015年版的教材中，提出猜想的方式没变，但是用玻璃板代替平面镜来完成实验只进行了提示，请学生设计方法，利用方格纸比较距离，但是记录的表格中仍然是以cm为单位的.在苏科版物理教材中，《平面镜》实验如此改动次数之多非常少见.笔者认为，专家之所以频繁修改这个探究活动，主要原因是想让这个探究活动进行的更有效，否则这个探究活动就空有探究的形式，而失去探究的意义.本文就设计《平面镜》这节课的探究活动中，如何提高探究的有效性进行探讨.
1利用魔术引入新课，提高学生的探究兴趣
课本上在引入新课时用的是“浇不灭的蜡烛”这个小魔术，但是仅仅展示了图片，也有老师采用播放视频的方式.笔者将这个小魔术在课堂上直接表演给学生看，将整套装置用纸箱围起来，用高清摄像头对准透明玻璃板，调整好角度，使镜前的蜡烛不被学生看到.开始上课后，直接在全体同学面前向玻璃杯中加水，而杯中的蜡烛没有熄灭，这样的所见完全吸引了学生的兴趣，然后请同学猜想魔术的奥秘后当场解密，拿开纸箱后，学生会看到箱子中有一块玻璃板，然后直接取走玻璃板，发现杯子里的蜡烛就消失了，放上玻璃板后蜡烛又在杯子里了，从而引出今天课堂的主角——平面镜，玻璃板在这个魔术中就充当了平面镜的作用.通过这个活动，学生的学习积极性已经被充分调动起来，为下面的探究活动做好了准备.
2体验照镜子的过程，帮助学生猜想成像的特点
探究活动的开展是从猜想开始的，如果学生的猜想没有方向，太过发散，就会使下面的探究活动无法很好地开展，因为猜想了就要研究，而一节课中不可能把所有有意义、无意义的猜想都逐一研究.所以在提出问题“平面镜成像有什么特点？”后，笔者采取的方式是让学生边体验、边寻找特点，主要从成像在镜子的[CD#3]（前/上/后），像与物的大小[CD#3]（相等/不相等），像与物到镜面的距离[CD#3]（相等/不相等）三个方面请学生进行猜想.在这三个方面中，学生可能会产生错误认识，如有些学生认为可能像是成在镜子上的，所以在学生照镜子体验时，引导学生将手指放在镜前，前后移动手指，观察镜中手指的位置变化，如果像成在镜面上，那么无论手指怎么移动，像应该都在原来的位置，而不会出现相对镜面位置的改变，基于这样的体验，学生都能清楚地认识到像的位置在镜子的后方.
3选择合适的实验器材，便于学生开展探究活动
在苏科版教材中，探究平面镜成像实验所提供的器材是两颗相同的棋子、茶色玻璃板和方格纸.在探究过程中用棋子作为物体，并用另一颗棋子来确定像的位置，然后将棋子的位置在纸上标记下来，以圆心或者边缘来测量物与像到平面镜的距离，在实际操作中，由于学生本来在确定像的位置时就可能存在误差，再去寻找圆心会导致误差进一步增大，所以测量的像与物到镜面的距离相差会很大.所以，笔者将棋子换成了串珠用的珠子，选择了直径为2 cm的.选择珠子做实验在确认像的位置时茶色玻璃中的像非常清晰，只要将细铅笔芯从珠子的孔中穿过，就能在白纸上留下珠子的位置，而且这个位置是一个点，从这个点去测量距离时，非常准确，误差很小.在探究活动中给学生提供的是白纸，不限定学生把珠子放在什么位置，学生必须准确地作出像与物到镜面的垂线，并用刻度尺测量距离，增强他们对实验严谨性的认识，锻炼他们的作图能力.整套器材实验效果清晰，操作方便，学生很容易开展探究活动，同时也注意了科学的严谨性，注重培养学生的科学素养.
4与学生一起攻克难点，其他部分放手给学生
在探究“平面镜成像特点”这一探究活动中，最难的部分就是如何确定像的位置，如何让学生想到要用玻璃板来替代平面镜，把这一难点攻克，其他设计步骤都可以让学生自己设计.在处理这一难点时，笔者采用了边操作，边引导的方法，先请学生将珠子放在平面镜前，观察珠子在镜中的像，像在镜子的后方.问题1：像在后方的位置同学们会确定吗？请同学用另一颗棋子作为标记，放在你认为的像的位置上，不改变两颗棋子的位置，移去平面镜，将茶色玻璃放在原来的位置上，再观察一下；问题2：你所确定的像的位置准确吗？用平面镜找像的位置肯定都是不准确的，换成玻璃后，会发现像和后面的珠子的位置有偏差；问题3：应该如何确定像的准确位置？学生马上就知道只要让像和做标记的珠子重合，那么珠子所在的位置就是像的位置，难点就水到渠成地被攻破了；问题4：这种确定像的位置的方法用平面镜能完成吗？不能，因为平面镜不透明，所以必须用玻璃板，这就是我们用玻璃板来做这个探究活动的原因.通过以上四个问题将学生的活动串联起来，边活动，边用问题驱动学生思考，把困难分解，使学生一步步攻克困难，最后取得决定性的成功.在解决了确定像这个问题后，如何比较大小，如何比较距离等问题都放手给学生，让学生自己设计实验步骤.
设计实验过程经常是整个探究过程中非常让老师纠结的，如果全部放手让学生设计，可能学生的能力不够，如果按部就班把步骤一步一步告诉学生，又失去了探究的意味，学生仅仅是一个操作者，而并不能理解实验为何要如此设计，器材为何要如此选择，难以培养学生的科学素养.这样两种情况都不能使探究活动有效地开展.因此，笔者还是认为，对于设计实验过程应该根据学生、活动的情况，选择恰当的方式，对于难点，教师应该进行充分的引导和点拨，保证绝大部分的学生都能顺利地解决难点，剩余的部分可以用开放的形式，让学生通过思考、讨论、小组合作等方式进行设计，从而使探究活动有效地开展.
5采用各种方式展现探究活动，加深学生的印象
探究活动在开展的整个过程中，可以采用多种方式展现学生的探究过程.例如在“探究平面镜成像特点”这个探究活动中，在设计实验时，将器材用照片的方式在PPT上展示，确定像的位置的方法，也可以请学生在摄像头前直接给大家演示，学生测量的数据可以用实物投影展示给大家看.其他探究活动中的一些较为复杂的操作步骤，老师都可以选择先拍好一小段视频，可能只要10 s的时间，直接在PPT中放给学生看，而且可以重复多遍或者暂停进行解释，是一种非常有效的方法.通过多种方式展现或者重现探究活动，可以加深学生的印象，使原来实验不成功或者操作不规范的小组能够通过对比，找到自己和其他组的差距，寻找到自己的失误所在，避免出现个别小组浑水摸鱼，滥竽充数.
6关注学生探究活动时产生的疑惑，鼓励生成性发展
其实每个探究活动的方案并不唯一，教材或者教师提供的也并不一定就是最好的方案，各个小组在进行探究过程中其实会提出很多问题，教师在课堂上千万不能忽视或者回避这些问题，其实这些新问题都是学生思想的火花，老师一定要想办法让这些思想火花灿烂起来.例如《平面镜》这节课中，学生在探究活动中也提出了很多的问题，如透明玻璃板和茶色玻璃板为什么成像清晰度不同，为什么玻璃板稍微倾斜一点，像就很难找准，如果用不同大小的珠子能否来确定像的位置，到底应该先作物像的连线还是应该先作物与像到镜面的垂线等等.其实这些问题在实验题中都会出现，以前总结是老师问学生思考，现在是学生自己提问，自己思考，学生会更有探究的乐趣，效果会更好，如果课堂时间不够，可以让学生课后进行讨论，或者自己去查找资料，学生的收获会更大，这样探究活动的有效性更是从课堂延伸到了课后.
综上所述，笔者在《平面镜》这节课的教学设计是为了提高探究活动的有效性所作的尝试，应该说是取得了很好的效果.但是那么多探究活动不会有一个一成不变的程序，都必须由老师根据情况进行合理的安排，无法照搬某一种模式或者进行简单的复制.但是老师千万不能因为怕准备器材，怕学生不会设计，怕浪费时间，怕学生做了实验考试题还是不会做等各种原因，把探究活动都变成老师的演示实验，把学生动手的机会变成老师帮学生验证结论，把学生设计实验的过程变成学生背诵实验步骤的过程.笔者相信，只要让学生明确自己的探究任务，全身心地投入探究活动中去，无论是猜想还是设计实验都是能很好完成的，在开展探究活动时给学生提供合适的器材，是可以有效地开展探究活动的.
《平面镜》知识点是无论哪种教材中都要学习的一节内容，笔者所选用的是苏科版的物理教材，《平面镜》是八年级物理教材中的第三章第四节内容，教学时间应该为1课时.这节课的重点是探究平面镜成像的特点.在苏科版教材中，这个探究活动是学生的第一个探究活动，从提出猜想，到设计实验，活动后归纳结论，是一个比较完整的探究活动，也是有一定难度的探究活动.教材中对这个探究活动如何开展也进行了几次修订，从2003年的全开放式，到2005年改为先体验确定像的位置过程，然后再猜想像的其他特点，进一步设计实验进行验证，2008年的教材中改为先根据平时照镜子的过程猜想成像的特点，然后利用给定的玻璃板、棋子等器材设计实验，在白纸上确定位置并测量距离，2015年版的教材中，提出猜想的方式没变，但是用玻璃板代替平面镜来完成实验只进行了提示，请学生设计方法，利用方格纸比较距离，但是记录的表格中仍然是以cm为单位的.在苏科版物理教材中，《平面镜》实验如此改动次数之多非常少见.笔者认为，专家之所以频繁修改这个探究活动，主要原因是想让这个探究活动进行的更有效，否则这个探究活动就空有探究的形式，而失去探究的意义.本文就设计《平面镜》这节课的探究活动中，如何提高探究的有效性进行探讨.
1利用魔术引入新课，提高学生的探究兴趣
课本上在引入新课时用的是“浇不灭的蜡烛”这个小魔术，但是仅仅展示了图片，也有老师采用播放视频的方式.笔者将这个小魔术在课堂上直接表演给学生看，将整套装置用纸箱围起来，用高清摄像头对准透明玻璃板，调整好角度，使镜前的蜡烛不被学生看到.开始上课后，直接在全体同学面前向玻璃杯中加水，而杯中的蜡烛没有熄灭，这样的所见完全吸引了学生的兴趣，然后请同学猜想魔术的奥秘后当场解密，拿开纸箱后，学生会看到箱子中有一块玻璃板，然后直接取走玻璃板，发现杯子里的蜡烛就消失了，放上玻璃板后蜡烛又在杯子里了，从而引出今天课堂的主角——平面镜，玻璃板在这个魔术中就充当了平面镜的作用.通过这个活动，学生的学习积极性已经被充分调动起来，为下面的探究活动做好了准备.
2体验照镜子的过程，帮助学生猜想成像的特点
探究活动的开展是从猜想开始的，如果学生的猜想没有方向，太过发散，就会使下面的探究活动无法很好地开展，因为猜想了就要研究，而一节课中不可能把所有有意义、无意义的猜想都逐一研究.所以在提出问题“平面镜成像有什么特点？”后，笔者采取的方式是让学生边体验、边寻找特点，主要从成像在镜子的[CD#3]（前/上/后），像与物的大小[CD#3]（相等/不相等），像与物到镜面的距离[CD#3]（相等/不相等）三个方面请学生进行猜想.在这三个方面中，学生可能会产生错误认识，如有些学生认为可能像是成在镜子上的，所以在学生照镜子体验时，引导学生将手指放在镜前，前后移动手指，观察镜中手指的位置变化，如果像成在镜面上，那么无论手指怎么移动，像应该都在原来的位置，而不会出现相对镜面位置的改变，基于这样的体验，学生都能清楚地认识到像的位置在镜子的后方.
3选择合适的实验器材，便于学生开展探究活动
在苏科版教材中，探究平面镜成像实验所提供的器材是两颗相同的棋子、茶色玻璃板和方格纸.在探究过程中用棋子作为物体，并用另一颗棋子来确定像的位置，然后将棋子的位置在纸上标记下来，以圆心或者边缘来测量物与像到平面镜的距离，在实际操作中，由于学生本来在确定像的位置时就可能存在误差，再去寻找圆心会导致误差进一步增大，所以测量的像与物到镜面的距离相差会很大.所以，笔者将棋子换成了串珠用的珠子，选择了直径为2 cm的.选择珠子做实验在确认像的位置时茶色玻璃中的像非常清晰，只要将细铅笔芯从珠子的孔中穿过，就能在白纸上留下珠子的位置，而且这个位置是一个点，从这个点去测量距离时，非常准确，误差很小.在探究活动中给学生提供的是白纸，不限定学生把珠子放在什么位置，学生必须准确地作出像与物到镜面的垂线，并用刻度尺测量距离，增强他们对实验严谨性的认识，锻炼他们的作图能力.整套器材实验效果清晰，操作方便，学生很容易开展探究活动，同时也注意了科学的严谨性，注重培养学生的科学素养.
4与学生一起攻克难点，其他部分放手给学生
在探究“平面镜成像特点”这一探究活动中，最难的部分就是如何确定像的位置，如何让学生想到要用玻璃板来替代平面镜，把这一难点攻克，其他设计步骤都可以让学生自己设计.在处理这一难点时，笔者采用了边操作，边引导的方法，先请学生将珠子放在平面镜前，观察珠子在镜中的像，像在镜子的后方.问题1：像在后方的位置同学们会确定吗？请同学用另一颗棋子作为标记，放在你认为的像的位置上，不改变两颗棋子的位置，移去平面镜，将茶色玻璃放在原来的位置上，再观察一下；问题2：你所确定的像的位置准确吗？用平面镜找像的位置肯定都是不准确的，换成玻璃后，会发现像和后面的珠子的位置有偏差；问题3：应该如何确定像的准确位置？学生马上就知道只要让像和做标记的珠子重合，那么珠子所在的位置就是像的位置，难点就水到渠成地被攻破了；问题4：这种确定像的位置的方法用平面镜能完成吗？不能，因为平面镜不透明，所以必须用玻璃板，这就是我们用玻璃板来做这个探究活动的原因.通过以上四个问题将学生的活动串联起来，边活动，边用问题驱动学生思考，把困难分解，使学生一步步攻克困难，最后取得决定性的成功.在解决了确定像这个问题后，如何比较大小，如何比较距离等问题都放手给学生，让学生自己设计实验步骤.
设计实验过程经常是整个探究过程中非常让老师纠结的，如果全部放手让学生设计，可能学生的能力不够，如果按部就班把步骤一步一步告诉学生，又失去了探究的意味，学生仅仅是一个操作者，而并不能理解实验为何要如此设计，器材为何要如此选择，难以培养学生的科学素养.这样两种情况都不能使探究活动有效地开展.因此，笔者还是认为，对于设计实验过程应该根据学生、活动的情况，选择恰当的方式，对于难点，教师应该进行充分的引导和点拨，保证绝大部分的学生都能顺利地解决难点，剩余的部分可以用开放的形式，让学生通过思考、讨论、小组合作等方式进行设计，从而使探究活动有效地开展.
5采用各种方式展现探究活动，加深学生的印象
探究活动在开展的整个过程中，可以采用多种方式展现学生的探究过程.例如在“探究平面镜成像特点”这个探究活动中，在设计实验时，将器材用照片的方式在PPT上展示，确定像的位置的方法，也可以请学生在摄像头前直接给大家演示，学生测量的数据可以用实物投影展示给大家看.其他探究活动中的一些较为复杂的操作步骤，老师都可以选择先拍好一小段视频，可能只要10 s的时间，直接在PPT中放给学生看，而且可以重复多遍或者暂停进行解释，是一种非常有效的方法.通过多种方式展现或者重现探究活动，可以加深学生的印象，使原来实验不成功或者操作不规范的小组能够通过对比，找到自己和其他组的差距，寻找到自己的失误所在，避免出现个别小组浑水摸鱼，滥竽充数.
6关注学生探究活动时产生的疑惑，鼓励生成性发展
其实每个探究活动的方案并不唯一，教材或者教师提供的也并不一定就是最好的方案，各个小组在进行探究过程中其实会提出很多问题，教师在课堂上千万不能忽视或者回避这些问题，其实这些新问题都是学生思想的火花，老师一定要想办法让这些思想火花灿烂起来.例如《平面镜》这节课中，学生在探究活动中也提出了很多的问题，如透明玻璃板和茶色玻璃板为什么成像清晰度不同，为什么玻璃板稍微倾斜一点，像就很难找准，如果用不同大小的珠子能否来确定像的位置，到底应该先作物像的连线还是应该先作物与像到镜面的垂线等等.其实这些问题在实验题中都会出现，以前总结是老师问学生思考，现在是学生自己提问，自己思考，学生会更有探究的乐趣，效果会更好，如果课堂时间不够，可以让学生课后进行讨论，或者自己去查找资料，学生的收获会更大，这样探究活动的有效性更是从课堂延伸到了课后.
综上所述，笔者在《平面镜》这节课的教学设计是为了提高探究活动的有效性所作的尝试，应该说是取得了很好的效果.但是那么多探究活动不会有一个一成不变的程序，都必须由老师根据情况进行合理的安排，无法照搬某一种模式或者进行简单的复制.但是老师千万不能因为怕准备器材，怕学生不会设计，怕浪费时间，怕学生做了实验考试题还是不会做等各种原因，把探究活动都变成老师的演示实验，把学生动手的机会变成老师帮学生验证结论，把学生设计实验的过程变成学生背诵实验步骤的过程.笔者相信，只要让学生明确自己的探究任务，全身心地投入探究活动中去，无论是猜想还是设计实验都是能很好完成的，在开展探究活动时给学生提供合适的器材，是可以有效地开展探究活动的.
