在科学探究课中要突出重点要素

麦子俊

在科学探究教学中学生经历科学探索的过程(或模拟科学家的探索过程)，既可以使学生形成尊重事实、探索真理的科学态度，又可以让学生了解科学探索的艰辛与曲折，体验到成功的喜悦，认识到科学探索并不神秘，激发科学探索的兴趣和终身学习的乐趣。

探究式教学中包含许多基本的科学研究方法，如控制变量法、类比法、归纳法等，运用这些方法能培养和提高学生提出问题、猜想与假设、设计实验方案、收集数据、分析评估等科学探究能力。这对培养学生的科学素养无疑是有很大帮助的，但课堂的时间毕竟有限，物理课程标准就指出：在学生的科学探究活动中，其探究过程可以涉及所有的要素，也可以只涉及部分要素。因此，在科学探究课中要根据教学目标的实际需要突出重点要素。

案例：平面镜成像规律

一、创设情景

演示实验“水浇不灭的蜡烛火焰”，让学生看到蜡烛在水中“燃烧”。(学生反应惊奇)

新奇有趣的实验，能引发学生的好奇心，使学生形成认知冲突，激发学生提出问题。

二、提出问题

生：为什么在平面镜里能看到水浇不灭的蜡烛?

生：蜡烛的像是在镜子里，还是在镜子后呢?

生：为什么平面镜里的蜡烛看起来比真实的要小些?

生：要是把蜡烛放到很远处，镜子里的像会怎样变化?

师：很好。同学们还有没有更多的问题?

生：为什么人在镜子前面眨左眼时，在镜子里看到的却是在眨右眼?

生：为什么在穿衣镜前能看到自己的全身像，而在一块小平面镜中却不行?

师：非常好，同学们能提出这么多问题，说明大家善于思考善于发现。

接下来老师将同学们提出的问题归纳为两个方面：①平面镜成像时，像的大小、形状及位置与物体的关系如何?②平面镜所成的像是实像还是虚像?

老师根据学生的认知水平，引导学生提出问题，将学生的注意力与兴趣自然地引到平面镜成像这个问题上来。

三、猜想与假设

师：同学们对提出问题的答案能做出哪些猜想与假设呢?大家可以利用桌面上的平面镜和其它物体做一做实验，观察成像情况。(2—3分钟后，就有同学开始发表观点)

生：像与物形状完全相同，大小也相同。

生：不一定，物体越远，像就越小。

生：像在镜子里面，在后面看不见像。

生：不，像和物离镜子一样远，只要你把物体靠近镜子，像也同样靠近镜子；物体挨着平面镜时像也挨着平面镜，所以距离一样。

生：我还发现像与物左右交换，蒙住左眼，在镜中看起来就像是蒙住了右眼。

师：很不错。还有什么发现?

生：像始终是正立的。

生：不，把铅笔倒放，像就是倒立的。

生：不对。像和物既可以相对正立。也可以相对倒立。蜡烛放在镜前时，像是正立的，把平面镜放平，蜡烛放在镜子上时，像是倒立的。

师：同学们做得很认真，有收获。还有什么发现吗?

生：我发现，在蜡烛靠近镜子时，它的像以同样的速度靠近镜子。但是，让镜子靠近蜡烛的话，像好像跑得快些。

师：同学们提出了很多有价值的观点，非常好。但我们发现这些观点中有些是相互矛盾的，应该通过科学实验来去伪存真，才能揭示出平面镜成像的客观规律。

在提出猜想与假设过程中，教师根据学生已有的经验和认知，提供实践和交流的机会，引导学生尽可能地提出各种合理的猜想与假设。

四、制定计划与设计实验

师：请同学们考虑，如何确定像与物的大小是否相同。

生：把像和物靠在一起或者用刻度尺量一量。

师：如何做呢?你来给大家示范一下。

生：(边量边叙述)先量出物体的长度，为12.5cm；再量像的长度。咦，把尺子放在镜子后，怎么看不到像呢?从前面看得到像却又看不见刻度尺……

师：怎么办?

生：我想到了，用一段同样大小的蜡烛去和像比较。

生：不行，在后面还是看不见像。(大家沉思)

生：(激动地)我知道，我知道了。大家看玻璃窗时能看到蜡烛的像，也能看到外面的树，把平面镜换成平板玻璃不就得了。(大家鼓掌)

师：真不错，用平板玻璃代替平面镜既能成像也能看见后面的物体。

生：把一只相同的蜡烛与像的位置重合，就能知道像与物的大小关系，也能确定像的准确位置。

师：非常好!同学们，你们认为选择什么物体成像效果最好，最清楚?

生：当然是蜡烛。

生：不错。但有一个问题，蜡烛逐渐燃烧后越来越短，这样就不好精确确定像和物的大小关系了。

师：很好。同学们等会儿可在实验中去探讨解决。我们还应该从哪些方面进行探究?

生：把蜡烛放在远近不同的位置观察像的大小是否变化。

生：还可以在运动中观察像和物的变化关系。让平面镜不动蜡烛动，或者让蜡烛不动平面镜动。

师：非常棒!

师：如何确定是实像还是虚像呢?

生：直接看玻璃后面有没有蜡烛。

生：用光屏。

师：对。实像能呈现在光屏上，虚像不能呈现在光屏上。

师：下面请同学们按照刚开始提出的问题以及前面提出的猜想与假设选择实验器材，完成实验探究。

制定计划与设计实验是科学探究活动的重要一环，是学生探究的薄弱环节。教师在这里给学生充分的思考余地，调动了学生思维的积极性与创造性。

五、进行实验与收集证据

有的组先不点燃蜡烛，观察像的大小。有的组用刻度尺量出各有关的距离。有的组不用尺子，直接数物像距离镜子的格数。有的事先按猜想用笔画好物像的位置，再用蜡烛确定像的位置是否在事先确定的位置上。有的用三角板去量角度，有的把方格纸沿平面镜所在位置对折来确定物像的位置关系……

六、分析与论证

师：哪一组率先报告实验探究成果?

第3组：我们选择的器材有：相同的蜡烛两只，玻璃一块，支架一个，方格纸一张，刻度尺一把。测出两组距离分别是：10cm、10cm、15cm、15cm。得出的结论是：像和物的大小形状相同，像和物到平面镜的距离相等，物远离镜时像也远离镜，但大小不变形状相同。

第7组：我们这组有一些不同。不用刻度尺就可以确定物像的距离关系，它们到镜子的方格数始终是一样的，并且它们的连线与镜子竖立的直线相互垂直。

师：很好。有不同的观点和结论尽可以提出来。好，继续。

第12组：补充几点。当物体快速移向平面镜时像也快速移向平面镜。我们还发现把手指放到像的火焰上时一点都不觉得痛，原来看镜子后面根本就没有火焰，只有透过玻璃看时才有。

生：我明白了为什么水浇不熄蜡烛的火焰了。玻璃后的像可能就叫做虚像，

因为它是假的，是眼睛的错觉。

师：分析总结得很棒。还有没有其它想法?

生：我们的结论也差不多。但有一个问题，为什么离穿衣镜远些看镜中的人要小些呢?

师：问得好!有没有同学知道为什么?

生：可能是错觉，也许与眼睛有关。

师：对。这是由于眼睛的视角引起的，有关这部分知识同学们以后将会学习到，大家也可以课后自己去查阅材料了解一下。

师：现在请同学们用上面得到的结论完成下面的问题(问题用多媒体展示出来)。

①平面镜所成像的大小形状和物体的大小形状_______。

②像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离_______。

③像与物的上下左右关系是____________________________。

④当物体向远离或靠近平面镜的方向移动时物体的像的移动情况是______________。像的大小、形状的变化情况是___________________________________________。

⑤当物体沿着平面镜竖立的方向移动时，像的移动情况_______。

⑥物体在平面镜中成的是实像还是虚像?_______。

各实验小组在课堂上交流自己的实验探究结果，请学生讲解探究结论中有哪些内容与猜想相符，有哪些不符。由于学生在进行总结时不受限制，可能会提出与结论不一致的问题，互相质疑更能引起学生的兴趣，加深学生对知识的理解。

七、评估

师：请同学们总结评价一下自己今天的实验探究：比较自己的探究方法与其它的方法，看各有哪些优点或不足之处；探究过程是否科学合理，是否有遗漏；如果再做实验你会有哪些改进，还有其它问题可以补充在实验报告书的后面。

八、关于平面镜的应用

师：同学们观察课本图4-18，说说它们是如何利用平面镜的。

生：牙医用的平面镜主要是利用平面镜反射灯光以照明口腔，而房间里的平面镜是利用平面镜成像，使房间看起来宽敞一些，给人一种假象。

生：不叫假象，叫虚像。(同学笑)

师：不错，平面镜能改变光的传播方向，也能成像。还能不能举例说明?

生：古代人用的铜镜和现代的穿衣镜功能一样，用来成像。

生：桂林花桥的照片看起来很好看，这里也有平面镜成像。

师：大家看课本上的图就是桂林花桥，桥影相接形成一个个圆形桥孔，这里的影其实是虚像。

生：还有商场前的圆形大理石柱子也能成像，但为什么这些像会变形呢?

师：不错，这位同学善于观察。大理石柱子表面是弯曲的，与球面镜成像有关。同学们可上网去查阅关于这方面的资料，加深对光的反射现象的认识。

这节课教师首先创设问题情景引起学生的好奇，让学生在认真观察的基础上通过思考提出自己的猜想或疑问，有些猜想尽管与实验事实不符，但学生通过实验探究就会发现、理解正确的规律。整节课教师注重给学生创造宽松和谐的探究氛围，并注意适时的引导，科学探究的各个主要环节由学生自己进行。同时本节课对科学探究的各个要素不是面面俱到，而是有所侧重，突出“猜想和假设”、“设计实验”、“分析与论证”这些重点，因此取得较好的教学效果。

(责编王学军)