摘要：探究平面鏡成像的特征是光學的一個重要實驗，是學科核心素質培養(yǎng)的有效途徑之一，傳統的探究平面鏡成像實驗存在一些不足之處，本文就探究平面鏡成像特性的裝置問題、實驗設計等易形成偏差的地方進行改進，并對改進實驗進行評價，進而使探究實驗達到最優(yōu)化.
關鍵詞：平面鏡成像;轉盤法;不透明法;標記物法
文章編號：1008-4134（2020）12-0040中圖分類號：G633.7文獻標示碼：B
作者簡介：田效軍（1968-），男，江蘇徐州人，專科，學校中級班主任，研究方向：中學化學實驗教學研究.
1問題提出
高中數學各大版本教材在“探究平面鏡成像”的實驗一文中，幾乎都選用白色玻璃板取代平面鏡，這樣即使還能看到物體的像，也才能看到白色玻璃板前面的另一個相同的物體，盡管于確定物體像的位置，并且在實驗中，因為玻璃板仍然存在一定的長度，玻璃板前后兩個面都還能對物體成像，影響探究平面鏡成像的特性的歸納與總結.這樣的探究實驗形成的偏差可能較大，使中學生對科學實驗形成指責，因此筆者在書本實驗的基礎上對實驗進行適當改進，以減少實驗偏差，并提升實驗療效.
2教材實驗回顧
2.1實驗回顧
如圖1所示，通過白色玻璃板取代平面鏡來觀察成像情況，借助兩個相同的物體（如棋子）以及刻度尺、鉛筆等比較像與物大小關系、像與物分別到平面鏡距離關系，并證明平面鏡成像為實像.具體步驟如下：
（1）將白色玻璃板豎直放置在一張方格紙上，將棋子A放置在玻璃板前，看像在鏡前還是鏡后.
（2）將另一個相同的棋子B放在鏡后并來回聯通，使它與棋子A在平面鏡中所成的像完全重合，此時棋子B的位置就是棋子A像的位置.
（3）比較棋子A的像與棋子B的大小，以及棋子A與棋子B到玻璃板的距離關系.
（4）將一張白卡片豎直置于棋子B所在的位置，在鏡后直接觀察白卡片上是否有棋子A的像.
（5）改變棋子A的位置，多次實驗，找尋平面鏡成像的特性.
2.2實驗評價
這樣即使才能簡略完成實驗，讓中學生在簡單實驗中識記平面鏡成像的特性，也能讓中學生形成直觀上的認知作用，但僅有實物直觀的療效，只能固定式、機械式以及重復式地操作，不能迸發(fā)靈感，更不能導致中學生情感上的共鳴，只能使中學生在實驗方面出現“一聽就懂、一看都會、一做就錯”的問題，使中學生對化學實驗的學習動機弱化，因而消失，因為情感對認知活動的增力效能，給我們解決當前高中學生物理實驗動手操作能力缺乏和中學生學習動力不足的問題以新的啟示.因而，對本探究實驗存在以下幾點問題：
（1）實驗中常常會選擇兩個相同的物體（如棋子），這不就是間接告訴中學生平面鏡所成的像與物大小相等嗎？違反了科學探究的基本原則，易使中學生產生“偽探究、編造探究數據”的不良實驗習慣;
（2）實驗中是人眼透過玻璃板觀察棋子B與棋子A的像重合，但是人眼透過玻璃觀察到的是棋子B的實像與棋子A的實像重合，這兒涉及光的折射與光的反射知識，因為棋子B反射的光可能沒有垂直入射到玻璃板上，造成棋子B與其實像會發(fā)生“側移”，因而會形成探究偏差;
（3）因為白色玻璃板存在一定的長度，其前后兩個面都還能對棋子A成像，這樣才會導致棋子A經過玻璃板所成的像錯位，除了不易比較像與物的大小關系，并且也不好檢測像與物到玻璃板之間的距離關系;
（4）因為棋子本身不是光源，加上在探究實驗時常常是在課堂上，晚上光線有點強，棋子A經過玻璃板所成的像較淡初中物理平面鏡成像，極不清楚，不易觀察像及像的位置，但是，有同學會借助手探照燈照射棋子A，使棋子A變亮，這樣棋子A的像，即棋子B都會變亮，這是錯誤的做法，試想一下，你在照射棋子A的同時，光線會漫反射到整個實驗裝置的周圍，玻璃板也會變亮，這樣像可能會顯得更不清楚;
（5）有時會將棋子改成蠟燭，用燃起的蠟燭進行探究實驗，這樣燭焰的色溫很清晰，而且蠟燭本身色溫偏暗，成像不夠清晰，有時侯會看不清楚;還有燃起蠟燭的燭焰極易遭到空氣流動影響而影響實驗過程，且燃起蠟燭不太安全，有時會無意弄倒，凍傷朋友，不符合安全操作規(guī)程.
3實驗改進及評價
3.1實驗改進1：“轉盤法”探究平面鏡成像的特征
實驗器材：自制帶有棋盤的轉盤基座1個、完全相同的“1”字光源2個、茶色透明玻璃板1塊、稍大的方格紙1張、光屏1個等.
設計意圖：（1）借助自制帶有棋盤的轉盤基座來取代水平桌面，只要轉動轉盤就可以實現多次檢測，將多次改變物體（如棋子）位置轉化為改變平面鏡位置的方式，實現了多次優(yōu)化探究實驗，優(yōu)化實驗結果;（2）從平面鏡成像特性的實驗探究中，體會對稱美，感受科學探究的樂趣，培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新精神，提高核心素質;（3）中學生的思維方法逐漸由具體形象思維向具象邏輯思維過渡，通過實驗，加深對具象概念的理解.
實驗步驟：（1）將稍大的方格紙平鋪在水平桌面上初中物理平面鏡成像，將轉盤基座放置在方格紙上，白色透明玻璃板矗立在棋盤中軸線上作為平面鏡，中軸線代表平面鏡的位置，如圖2所示，注意在較暗的環(huán)境中進行實驗.
（2）把一個“1”字光源置于玻璃板上面（可置于方格紙“+”位置），可以看見它在玻璃板前面的像.
（3）再拿另一個完全相同的“1”字光源，矗立在玻璃板后邊，漸漸聯通，直至聽到它跟上面那種“1”字光源的像完全重合，此位置就是玻璃板前“1”字光源的像的位置，分別在表格中記錄物體和像距離中軸線的“格數”，這樣除了可以得出像與物的大小關系，并且可以得出像與物到平面鏡的距離關系，像與物的連線與鏡面垂直關系.
（4）觀察玻璃板前的“1”字光源與玻璃板后的“1”字光源的左右關系，即像與目鏡面對稱，且左右相反.
（3）同樣的方式，在穿衣鏡前放置C積木與D積木，確保人單憑一只耳朵看D積木，卻看不到C積木與O積木的像（用記號筆標記出C、D位置）;
（4）聯接AB、CD并延長，相交點標記為O1，此時O1位置即為O積木的像（用記號筆標記出O1位置），如圖5所示;
（5）為了比較像與物的大小關系，從積木中選擇大小與形狀不同的積木置于像的位置，通過多次嘗試并比較，找到與O積木大小與形狀完全相同的積木能夠完全重合，這說明像與物大小是完全相同的;
（6）再用刻度尺檢測出像O1與物O分別到穿衣鏡的距離，得出像與物體到鏡面的距離相等;
（7）多次改變積木的位置，重復以上步驟進行實驗，并將檢測數據記錄并得出推論.
實驗評價：“標記物”法探究平面鏡成像的特性，運用了平面鏡成像的原理：光的反射，通過畫圖法找到像的位置，中學生更容易理解平面鏡成的像是怎樣產生的，將科學探究與知識學習放在了同等地位;同時也明確了選擇兩個相同物體（如棋子）的緣由，防止了科學探究推論的碰巧性.只是將本實驗方式作為新講課的話，中學生常常不理解為何要標記積木位置？為何要聯接AB、CD并延長，相交點標記為O′？對中學生的思維跳躍要求很高，可能不符合中學生的認知特征，不能因材施教，因而造成中學生對平面鏡成像形成學習障礙.
4結束語
日本現代教育家杜威提出了“在做學校”的教育思想，參與探究實驗，并使探究實驗更優(yōu)化的體驗性學習，是一個富于一定挑戰(zhàn)性，也最有吸引力的動手過程.對于“探究平面鏡成像的特性”的實驗改進與評價，只要在教材基礎上突破思維定勢、善于剖析、勇于創(chuàng)新，親自參與探究實驗，從問題的本質去考慮，相信一定會收到意想不到的療效.
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