基于问题链的初中物理实验教学设计①——以“探究平面镜成像的特点”为例

王永刚

(甘肃省岷县城郊初级中学，甘肃 定西 748400)

1 引言

《义务教育物理课程标准(2011年版)》(以下简称课标)指出：科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式，科学探究涉及提出问题、猜想与假设、设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素。在初中物理实验教学中，把教学目标转化成问题，把这些问题根据逻辑关系构成问题链，引导学生进行科学探究，可以促进学生的科学思维发展，帮助学生形成物理观念，培养学生认真严谨、实事求是的科学态度和责任，从而发展学生的物理学科核心素养。本文以人教版“探究平面镜成像的特点”的教学为例，展示教学设计过程。

2 教材和学情分析

“探究平面镜成像的特点”是课标规定的学生必做实验，对本实验的要求是：通过实验，探究平面镜成像时像与物的关系，知道平面镜成像的特点及应用。[1]本节内容是学生在学习了光的反射规律后的实验探究课，所研究的现象与规律贴近实际生活，让学生在教师的带领、启发下，经历一个相对完整的科学探究过程，了解科学探究的基本要素。

学生对平面镜很熟悉，知道物体放在平面镜前会成像，但是对于平面镜成像特点不一定清楚。通过前面的学习，学生已经具有一定的科学探究能力，为本节课探究平面镜成像的特点奠定了基础。

3 教学目标的确定

依据课标要求、教材内容的安排和学生学情，笔者从物理观念、科学探究、科学思维、科学态度与责任四个方面确定了如下教学目标。

(1) 物理观念

① 描述平面镜成像的特点；

② 知道平面镜成像的规律。

(2) 科学探究

① 根据情境，提出问题：平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？

② 结合情境，提出科学猜想和假设。

③ 依据猜想和假设选择实验器材，设计实验方案。

④ 根据实验方案进行实验、收集证据。

⑤ 对收集到的信息进行简单的归类比较，经历从物理现象和实验中归纳、总结科学规律的过程，总结出平面镜成像的特点。

⑥ 合理分工，相互合作，具有团队意识，能表述自己的观点。

(3) 科学思维

① 能根据实验数据和现象进行科学推理，得出平面镜成像的特点。

② 会用平面镜成像的规律作图，建构平面镜成像的模型。

③ 通过探究，感受等效替代方法在科学探究中的应用。

(4) 科学态度与责任

经历科学探究的过程，培养严谨认真、实事求是的科学态度，具有安全意识。

4 教学过程设计

4.1 激趣导入

教师在玻璃板前放一支点燃的蜡烛，在玻璃板后放一个大烧杯，恰好使蜡烛的像成在烧杯中。从学生的角度看，烧杯中也有一支蜡烛在燃烧。

师：如果我往烛焰上浇水，会有什么现象发生呢？

生：烛焰会被浇灭。

教师往玻璃板后面的“烛焰”上浇水，提醒学生注意观察现象，学生看到水不断地浇在烛焰上，直到烧杯里的水满了，烛焰被淹没在水中，但是烛焰仍然没有熄灭。

师：浇灭了没有？

生：没有。

师：为什么没有浇灭呢？

教师请几位同学上来观察，告诉大家谜底。

生：后面根本就没有蜡烛，更别说点燃的蜡烛了。

师：对！后面根本就没有蜡烛，没上来看的同学可能不相信，没关系，让我们通过今天的学习，弄清楚我们看到的“浇不灭蜡烛”到底是怎么回事，通过科学探究来总结平面镜成像的特点。

设计意图：通过演示与学生生活经验似乎不相符的实验，引起学生的认知冲突，进而激起学生求知的欲望，顺利引入课题，让学生知道物理知识是从生活中来的，体现了“从生活走向物理”的课程理念，同时为接下来的探究中用玻璃板来代替平面镜埋下伏笔。

4.2 自主学习

4.2.1 根据情境，进行猜想与假设

教师让学生拿平面镜观察自己在平面镜中所成的像，讨论以下问题：

(1) 通过观察，你发现自己在平面镜中所成的像和自己的大小有什么关系？

(2) 当你远离或者靠近平面镜时，像到平面镜的距离是如何变化的？

(3) 你在平面镜中成的像是倒立的还是正立的？

(4) 让另一位同学到平面镜后面看，能不能看到你的像？

学生体验并且讨论老师提出的问题。

在问题链的引导下，学生体验活动，师生共同猜想：平面镜所成的像可能是正立、等大的虚像，像到平面镜的距离可能与物体到平面镜的距离相等。

师：如何知道我们的猜想到底对不对呢？

生：通过实验证明。

师：请利用桌上的实验器材，设计实验方案和数据记录表格。

4.2.2 根据猜想，设计方案

学生阅读课本，小组内交流合作，设计实验方案和表格。

教师观察各组制定实验方案的情况，及时发现学生的正确做法和不足之处，为后面的点评、解疑环节奠定基础，力求对学生的学习过程做到基于证据的评价，注重过程评价与结果评价相结合。

设计意图：为了在教学中做到“提问有依，猜想有据，设计有方，改进有法，评价有思，交流有想”，在重视证据、寻找证据、解释证据的过程中培养学生的科学思维能力。用问题链引导学生，让学生做基于证据的猜想，在做出猜想和假设后让学生阅读教材，制定实验方案，由此培养学生阅读文本和合作交流的能力。

4.3 交流展示

教师请两个小组的同学分别上台，展示他们设计的实验方案，其他组同学注意和自己组的实验方案进行对比，指出他们做得好的地方和需要改进的地方。

设计意图：教师选择两个具有代表性的小组上台展示实验方案，先让有改进之处的小组展示，暴露出容易出现的问题，让其他组的学生提出改进办法，加深学生对易错点的印象。然后让方案制定得较好的一组上台展示，起到示范的作用。

4.4 点评解疑

教师引导学生分小组试着找像，用另一支蜡烛代替平面镜前面的那支蜡烛所成的像。

师：请谈一下找像的感受。

生：从平面镜前看，镜子后面有一个像，可是当我们拿着另一支蜡烛尝试去和像重合时，在镜子后面却看不到像。

师：我们在镜子前面看到的像是反射光线的延长线的会聚，不是实际光线的会聚，这样的像叫虚像。如何才能既在前面看到镜子后面那个像，又能看到镜子后面那支用来代替像的蜡烛呢？让我们一起来找一下。

教师演示实验，拿出一块厚茶色玻璃，事先用长尾夹在一面夹上牛皮纸，在玻璃前点燃一支蜡烛，这时只能在玻璃前看到蜡烛的像，却看不到玻璃后面的蜡烛，当老师取掉夹在玻璃后面的牛皮纸时，既可以看到在玻璃后面的像，又能看到用来代替像的另外一支蜡烛。

这时学生恍然大悟，知道在此实验中为了便于找像，可用玻璃板代替平面镜，可是当老师用另一支蜡烛代替像的时候，发现玻璃板后面有两个像。

师：我们到底要让后面这支蜡烛和哪个像重合更合理呢？为什么会出现两个像？

学生思考、讨论，教师拿出一块很薄的玻璃板替换掉那块较厚的玻璃板，发现玻璃板后面只有一个像，很容易用另一支蜡烛代替前面蜡烛的像，这时，老师告诉学生：刚才看到两个像，是因为所用的玻璃板比较厚，前后两个面各成一个像，现在换用比较薄的玻璃板，前后两个面所成的像几乎重合，我们就会较容易地用另一支蜡烛代替它的像。

解决了同学们的疑惑后，老师引导学生动手实验，收集数据，提醒他们实验时注意安全，防止烫伤，及时记录数据，根据数据总结出实验结论。

设计意图：(1) 适时地对学生进行鼓励，激发学生的学习兴趣，让学生有获得感、成就感，关注过程评价在课堂教学中的重要作用。(2) 用问题链引导学生，让学生在体验的基础上理解虚像的意义。体会用玻璃板代替平面镜的原因，知道该实验中要尽量选取薄的玻璃板代替平面镜，理解用另一支蜡烛代替平面镜前那支蜡烛的像时运用了等效替代法。通过板书画出平面镜成像的原理图，建构平面镜成像的模型，促进学生对虚像的理解，促进学生科学思维发展，突破难点。(3) 关注学生共性的、普遍容易出现的错误，提醒学生注意记录数据，要求学生规范、安全地做实验。

4.5 练习总结

4.5.1 布置练习

教师请同学们以小组为单位，重做“浇不灭的蜡烛”实验，并尝试解释平面镜后面的那支蜡烛浇不灭的原因，完成教材“动手动脑学物理”栏目的第2题。

设计意图：通过设计具有实践性的练习题，判断学生能否实现知识迁移，据此检验学生对学习目标的达成度，同时让学生知道物理知识在生活中是有用的，践行“从物理走向社会”的课程理念。

4.5.2 课堂小结

让学生交流本节课的收获，师生一起总结本节课所学到的知识和方法。

设计意图：通过课堂小结，使学生学到的知识结构化，加深记忆，起到巩固强化的作用。

5 教学反思

以问题链为主线，围绕“知识从哪里来、知识是什么、知识有什么用”三个方面设计实验教学，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。

构建“激趣导入、自主学习、交流展示、点评解疑、练习总结”五环节的初中物理实验教学，通过新奇实验现象的导入，激发学生学习的兴趣、求知欲，引发学生的认知冲突，让学生知道知识从生活中来，通过问题探明学生的前概念，做到精准教学；用问题链引导学生科学猜想，通过阅读文本、小组合作设计实验、进行实验验证的自主学习过程，让学生明白为什么要做实验；通过实验、收集证据，培养学生的科学探究能力，锻炼学生的动手能力，促进学生对转换法、控制变量法、等效替代法等科学方法的理解，促进学生的科学思维发展，帮助学生形成物理观念，培养学生认真严谨、实事求是的科学态度和责任；交流展示可以培养学生的语言表达能力，暴露学生容易出现的错误，使教师的点评、解疑有的放矢，做到精准点评；练习即课后评价，无锡市梁溪区教师发展中心的张世成老师把它叫后测，认为后测是用证据的方式来判断学习目标是否达成，这是以学定教的体现，后测的“靶子”是学习目标，这个环节要基于学习目标设计具有实践性的习题，对学生学习效果进行基于证据的评价；课堂小结，可以帮助学生实现知识结构化，起到巩固知识的作用。

6 结语

用问题链引导学生，在教师创设的情境中，学生经历提出问题、根据情境提出猜想和假设、设计实验和制定计划、展示交流、优化实验方案等过程，知道为什么要做实验，怎么做实验；通过科学探究，让学生知道知识从哪里来，怎样获取知识，知识是什么，从而让初中物理实验教学中的科学探究更加顺畅，科学探究的要素更加完整，进而提高学生的物理学科核心素养。