基于“321”教學設計模型淺談“平面鏡成像”

米海濱

（烏魯木齊市第四十一中學，新疆 烏魯木齊）

由物理名師張萬軍提出的“321”教學設計模型即“三點、兩面、一體驗”。其中三點是指核心點、切入點、思維生長點；兩面是指面對現狀（學生的現狀、教師的現狀、環境的現狀）、面向未來（學生的未來、教師的未來、課程的未來）；一體驗是指學生的身心體驗。核心點是教學文本中最關鍵的概念，或影響事物發展變化的決定性步驟，或研究事物的思想方法。

一個教學文本，通常只有一個核心點，核心點如同人的心臟、汽車的發動機，它不同于通常教材分析中的重點和難點。如“質量”一課的核心點可以定為天平的原理；“透鏡”一課的核心點可以定為對會聚的理解；“磁現象”一課的核心點可以定為對磁場的理解；思維生長點是在教學設計中預設的能打開學生思維的窗口，引發學生深度思考的情境、活動、問題中引發學生思考的點，可以形象地理解為一個笑話中的笑點。思維生長點是激發學生思維發展的始發點，決定著一節課的品質和高度。

一節物理課的切入點有很多方式，可以是一個高效的實驗，可以是一個高效的問題，也可以是一個有趣的情境,但是好的切入點是直接針對本節課的核心點的。如在上“透鏡”一課時提問：“?？吭隈R路邊的小汽車自燃，事故的原因是車里的一瓶礦泉水，這是怎么回事呢？”直指核心點“對會聚的理解”。在上“密度”一課時請學生說明日常生活中如何區分海綿和泡沫塑料、水和酒精、水和糖水、金和銀，直指核心點“密度是物質屬性的理解”。

結合物理課的“三點、兩面、一體驗”理論，下面筆者就自己參加全國物理名師賽的一節課“平面鏡成像”與大家分享一下自己的感受。

一、突破用透明玻璃代替平面鏡

“平面鏡成像”一課中平面鏡的成像特點無疑是這節課首先需解決的教學核心點，但是在平面鏡成像實驗中為什么用透明玻璃代替平面鏡學生較難理解，所以這節課的切入點我自制了一面可重復使用透明玻璃和平面鏡的組合鏡，高180 cm，寬60 cm，如圖1所示，其中鏡面1由透明玻璃在前和不銹鋼鐵皮在后組合而成，不銹鋼鐵皮可抽出也可放回（即可以重復使用），鏡腿2可旋轉，這樣方便放倒鏡面取放不銹鋼鐵皮，讓學生A與B自己作為實驗儀器參與實驗，先請同學A站在鏡前，讓學生觀察鏡中A的像，請學生比較像與物到鏡面的距離關系，學生發現像到鏡像的距離不便于測量，因為平面鏡不方便確定像的位置，教師適當引導學生用透明玻璃代替平面鏡，再將組合鏡中的不銹鋼鐵皮取出將平面鏡變為透明玻璃，再找一位學生B（與同學A等高）來確定A像的位置。

圖1

整個過程中將實驗儀器做大，刺激學生感官，學生作為實驗儀器參與實驗，注重學生體驗，幫助學生思考，一舉突破用透明玻璃代替平面鏡。在制作這塊可重復使用透明玻璃和平面鏡組合鏡過程中，筆者最早設計的方案是貼膜，通過嘗試發現：第一，實驗儀器為一次性用品，實驗中將平面鏡變為透明玻璃需要撕掉膜，膜撕掉后無法重復使用。第二，貼膜對教師技術要求過高。之后筆者改為在透明玻璃后噴一種液體將其變為平面鏡，需要變透明玻璃時再噴另一種清洗液除去前面的液體。但是這種方法最終也被否決，因為該液體有刺激性氣味，對學生身體有危害。最終通過反復實驗才研制出這塊透明玻璃和平面鏡組合鏡，在此過程中設計了很多方案，制作了許多實物，一步步改進，最終收獲了成功的喜悅，為夢想努力的過程比結果收獲更多。還有一個方案也可以很好地突破“確定像的位置”這一教學難點，將一塊平面鏡鋸成長條狀，用兩根木條固定這些平面鏡條（平面鏡條水平放置），但是每根平面鏡條之間留有等高的縫隙。實驗操作時，學生可以通過平面鏡條清晰看到鏡后的像，再通過平面鏡條之間的縫隙看到鏡后等效替代的物體，從而確定像的位置，實驗效果也很好。

二、自制演示燈箱和平面鏡成像原理實驗，演示平面鏡成像原理

平面鏡成像原理是光的反射，對八年級的學生來說理解難度較大。如用作圖的方法畫兩條入射光線，再畫其反射光線，反射光線進入人眼，反向延長交點便是像，但學生掌握困難。也有教師用三角形紙袋代替光線操作上述講解，有進步，但是學生還是不易掌握，太抽象。而對于學生掌握知識來說，物理課中效果最好的無疑是實驗，所以面對八年級學生現狀，最后筆者選擇了實驗突破。如何將平面鏡成像原理用實驗的方法展現出來，筆者針對這一問題提出了自己的設想，并在同事的幫助下不斷改進，最終實現用實驗法演示平面鏡成像原理，在教學實踐中取得很好的效果，大大提高了學生的學習興趣，方便學生理解平面鏡成像原理。筆者先給學生展示自己自制的演示燈箱，燈箱去頂后截面如圖2所示，在正方形黑色箱體對角線處固定一塊平面鏡，由于箱體為黑色且有箱頂，學生觀察不到鏡子的存在，打開燈A使其發光，學生在觀察窗處觀察。由于被箱體阻擋，學生看不到真實的發光物體燈A，但可以從鏡面中觀察到燈A的像燈B，會誤認為是燈B在發光，教師去箱頂，豎立箱體讓學生觀察真實情況，學生會很驚訝自己的錯覺，激起學生對平面鏡成像原理的好奇，實驗效果很好。

圖2

為了給學生解釋上述實驗學生錯覺產生的原因即平面鏡成像原理光的反射，筆者克服了種種困難，自制了一塊平面鏡成像原理實驗演示板，在與自制演示燈箱的截面大小相等的硬紙板上固定一張等大的白紙（白紙可取下），在白紙上畫出黑箱中真實燈A的位置，筆者設計利用激光筆來模擬燈A發出的光線，為了使光線在白天可見，筆者想了很多方法，首先在一黑色套筒一端直徑處放置一玻璃柱，將激光筆從另一頭插入，可將激光筆發出的光線在展示板上顯現出來。為了使光線清晰，對激光筆也進行了多次改進，綠激光筆效果好，但對學生眼睛有傷害未被選擇，最后選擇了用七號電池做電源的紅激光筆來模擬燈A發出的入射光線，效果很好（如圖3）。在板對角線處立一塊平面鏡（不宜過高，否則不好固定；也不宜過低，要便于學生觀察），筆者經過反復嘗試，最后選擇高度為8 cm的平面鏡，方便固定且學生觀察效果好，將展示板置于實物投影儀下，鏡頭放置于展示板C區域，用兩只激光筆模擬燈A發出的眾多光線中的兩條，這兩條光線經過鏡面處發生反射至C區域，通過實物投影儀進入學生眼中，由于真實入射光被擋板擋住，學生觀察不到，教師將展板豎放，請學生觀察，鏡后并沒有光線，但是學生真實的感覺光似乎就是從鏡后傳來的，之所以如此是因為大腦使人們總認為進入人眼的光線都是沿直線傳來的，學生便產生了光從平面鏡后發出的感覺，從而觀察到了燈A的像B，筆者將兩條激光線沿鏡后用虛線延長找到交點B，再取下白紙，沿鏡面位置對折白紙，發現B與燈A重合，即B就是燈A的像。但是進入學生眼中的光線實際是真實激光筆發出的光線在平面鏡面處反射后進入學生眼中的，可見，平面鏡成像的原理為光的反射，由于平面鏡后并沒有實際光線，所以平面鏡所成的像為反射光線的反向延長線（虛線）相交形成的虛像。

圖3

整個過程讓學生通過實驗切身感受，真實光線入眼，真實感覺到光似乎就是從鏡后發出的，學生在切身體驗中學習知識，理解物理原理。筆者認為從事物理教學的教師可以在這方面多花些功夫，嘗試做些實驗來取代平時學生較難掌握的理論講解。

后面筆者有幸參與了一節平面鏡成像的大賽課的輔導工作，在平面鏡成像原理的講解時，講課教師在筆者自制平面鏡成像原理實驗演示板基礎上創建了一種新的實驗演示平面鏡成像原理的實驗方法（如圖4），用兩只激光筆模擬點A發出的兩條光線，實物投影儀放置在C區域，學生便可以看到入射光線、反射光線及像等，請學生在黑板上畫出他所看到的所有光線（現在許多學校都配有電子白板，其中一塊黑板是可以置于白板〈相當于幕布〉上的，學生將黑板上的展板通過實物投影儀所成的像中的光線描出即可），效果如圖5，轉動實物投影儀請學生觀察鏡后的光線不存在，應為虛線，平面鏡成的像應為反射光線的反向延長線相交形成的虛像，從而揭示平面鏡成像原理為光的反射。這種設計能高效利用實物投影儀，提高學生的實驗視效，使實驗效果更好。

圖4

圖5

為了更好地突破核心點，促進學生的思維生長點，在物理學科中，教師的自制教具及原創學生實驗會有很大優勢，實驗能提高學生的參與度，激發學生的學習興趣，使抽象問題具體化，使復雜問題簡單化。好的實驗儀器的制作過程也不見得很復雜，反而能解決實際問題。越簡單、越好制作的實驗儀器會更受歡迎，實驗操作也要簡單，這樣才能提高所有學生的學習興趣，才能推廣使用。

筆者通過教學實踐發現用這種“三點、兩面、一體驗”加自制教具的方式來進行“平面鏡成像”教學能有效提高學生的學習興趣，有效突破核心點，能面向學生現狀設計、制作自制教具，促進學生思維生長。創新學生實驗，學生體驗充分，廣大一線中學物理教師也希望能仁者見仁、智者見智，更好地為廣大學生服務。