李雨聰 張殷

【摘 要】本文就一道關(guān)于平面鏡成像規(guī)律的情景化試題，基于三次不同規(guī)模測試反應(yīng)出的“失?！鼻闆r，分析了中學(xué)生在看似簡單的“平面鏡成像規(guī)律”問題上可能出現(xiàn)的前概念，并對針對原因分析提出教學(xué)建議。

【關(guān)鍵詞】情境；情境化試題；平面鏡成像；失常

【中圖分類號】G633.7【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）24-0037-02

大多數(shù)人都有過一個感覺：買新衣服時，往試衣間的鏡子前一站，發(fā)現(xiàn)自己身材比通常高挑（如圖1），加之服務(wù)員在旁邊不住地夸贊，往往會有強大的購物欲望?？苫氐郊遥┥贤瑯拥囊路耐粋€人，往鏡子前一站卻沒了當(dāng)初讓自己心動的效果。難道試衣間的鏡子有什么“魔力”嗎？

一、問題的緣起

這是一個真實情境下的復(fù)雜問題，受諸多因素影響，其中“平面鏡成像”問題是對應(yīng)中學(xué)物理學(xué)科知識的核心問題。其實，鏡子傾斜的角度、環(huán)境燈光、鏡子的鍍銀厚度、鏡子形狀等諸多因素會影響人的判斷[1]。若不考慮其他影響因素，僅僅將鏡子傾斜，也會使人產(chǎn)生“高挑”的錯覺。

然而，根據(jù)平面鏡成像原理，無論鏡子是豎直或傾斜放置，像的大小都與物體的大小相等，物與像相對鏡子成軸對稱圖形；那么，學(xué)生在學(xué)習(xí)平面鏡成像規(guī)律時，會不會因為日常經(jīng)驗中“高挑”的錯覺而產(chǎn)生理解上的誤區(qū)（前概念）呢？于是，為了診斷學(xué)生對于平面鏡成像規(guī)律理解上的前概念，基于真實情境改編而來的試題如下：

某同學(xué)在商場里挑選新衣，無意間發(fā)現(xiàn)試衣間鏡中的自己比平時鏡中的自己更高挑，細(xì)心的她觀察到試衣間里的鏡子通常會與地面傾斜一定角度放置，如圖所示，若箭頭M模擬該同學(xué)，鏡子傾斜一定角度后，可以正確表示鏡中所成的像M的選項？（ ）

二、測試結(jié)果

試題研發(fā)初期，在某市某中學(xué)30人小規(guī)模預(yù)測試中，該試題四個選項的百分比依次為A（20。6%）、B（11。8%）、C（61。8%）、D（5。9%），其中選擇正確選項B的僅有4人。在300較大規(guī)模與測試中，該試題難度為0。19，區(qū)分度為0。19；選項作答情況A（18。52%）、B（19。87%）、C（55。22%）、D（5。72%）。

前兩次的預(yù)測試結(jié)果以及對學(xué)生訪談的反饋顯示出學(xué)生對于“鏡子傾斜放置后物體在鏡中的成像”問題存在著嚴(yán)重的前概念，導(dǎo)致了選擇錯誤選項人數(shù)的比例“失?！钡母撸@種“失?！币恢背掷m(xù)至大規(guī)模測試。

數(shù)據(jù)選用某省10個縣區(qū)5929名八年級學(xué)生的作答情況進(jìn)行統(tǒng)計（如圖2），該題目選擇A、B、C、D和未選選項的人數(shù)比例為：16。0%、28。8%、46。3%、4。3%和4。5%。其中正確率僅為28。8%。雖然該題的難度值為0。29，較之前兩次預(yù)測的數(shù)據(jù)有所升高，試題質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)呈上升趨勢，但從數(shù)據(jù)看該題目偏難且區(qū)分度較低。

三、原因分析

是這道題目本身很難嗎？

顯然不是，這不過是教師們反復(fù)強調(diào)的平面鏡成像規(guī)律。

那為何這么多的學(xué)生無法答對呢？

“平面鏡成像規(guī)律”是學(xué)生們?nèi)菀子洃浀闹R，然而，試題只是稍稍改變了我們常做題中的一個因素，將通常試題中豎直放置的鏡子改成傾斜，原本簡單的“平面鏡成像的規(guī)律”立刻變得復(fù)雜起來。結(jié)合測試后對學(xué)生的訪談，筆者根據(jù)選項分類，對學(xué)生的心理進(jìn)行推測分析：

A選項學(xué)生：這題不難，根據(jù)常識回答，平時照鏡子，即使鏡子是斜的，可人也不會斜的，后面的像也是直的，這是平面鏡原理。

心理推測：該類生可能做過類似“人朝著鏡子走近、走遠(yuǎn)，問像是如何變化”的題目，該類學(xué)生對于平面鏡成像規(guī)律的片面理解，單純記住了課堂上老師常說的“物怎樣變像也怎樣變，物不變像也不變”的做題技巧，卻忽略了情境中平面鏡的條件已經(jīng)改變，從而導(dǎo)致將理解上的誤區(qū)通過強化做題的方式“舉一反三”。

C選項學(xué)生：不難，物理課中學(xué)習(xí)過，并且我們也經(jīng)常照鏡子。

心理推測：選擇該選項的人數(shù)接近半數(shù)，這類學(xué)生的根據(jù)日常經(jīng)驗判斷出像會傾斜，但卻無法進(jìn)一步確定隨著鏡子傾斜放置像的具體位置，表明這類學(xué)生并不完全能理解“物與像關(guān)于平面鏡軸對稱”的規(guī)律，只是單純憑感覺認(rèn)為像會“跟著”鏡子傾斜。

D選項學(xué)生：像變成了一半，下邊部分沒有了吧？傾斜角度越大，看得越少。

心理推測：真實情景中隨著我們將鏡子傾斜一定角度而人的位置不改變，我們能看到的人腦中“感覺”到的像也必將從整體到局部且越來越小。這類學(xué)生正是受這個“感覺”即“視角和距離”關(guān)系在人腦中長期作用的影響。這也反映出部分學(xué)生并未真正理解“虛像是由實際光線的反向延長線匯聚而成”這一概念。

令人奇怪的是，在訪談過程中無論選擇了哪個選項，學(xué)生們大多認(rèn)為題目不難、做過。甚至有學(xué)生已經(jīng)明確說出“平面鏡成像原理，畫圖連線”卻又都理直氣壯地給出了錯誤選項。這說明學(xué)生對“如何畫出物體在平面鏡中所成的像”這一問題是有記憶的，但由于他們單純“記住”了“物距等于像距”，當(dāng)遇到的問題稍稍改變，便束手無策了。

當(dāng)試題不再像平常那樣“中規(guī)中矩”而是基于特定的真實情境時，一些常存腦海中前概念就暴露出來了。這也是使本來不難的題目變得很“難”、成績好、成績差的學(xué)生面對這樣的題目做出近乎完全相同反應(yīng)的原因。

四、大學(xué)生也失常

為了更深入地了解這些前概念對學(xué)生的影響程度，筆者借助導(dǎo)師的課堂，讓大學(xué)科學(xué)教育專業(yè)的本科學(xué)生思考“斜放鏡子”的問題：一個人站在斜放的鏡子面前，他在鏡中所成的像是怎樣的？并組織他們簡單畫出鏡中所成的像。

課堂片段：

一位男生給出了第一種答案，如圖3，圖中鏡面右邊豎直實線的“像1”是他的作答。

“有沒有同學(xué)有不同意見呢？”

隨后上來的一位女生，她大致用手分別指丈量了一下“人”頂端和底部到“鏡子”間的距離，并通過這個距離確定了像的大致位置。（如上圖，鏡面斜右下方虛線的“像2”為該生的觀點。）

“還有其他想法嗎？”

下面有些同學(xué)在小聲的討論著卻沒有作答。

“大家認(rèn)為這兩種情況誰的正確呢？”

“我剛才理解錯了！”第一位上來作圖的男生突然舉手說。

“我以為你問的是鏡子豎直放置的情況，如果是斜著放像也應(yīng)該是斜的。”

“你的意思是贊同這位女生的觀點對嗎？”我不死心地追問。

“不是！”他用手比劃著，“若平面鏡傾斜放置，人在鏡中所成的像也應(yīng)該傾斜與平面鏡差不多的角度?！?/p>

他的舉動讓我有些驚訝，以至于不敢相信。我將“鏡子斜放”試題投影出來。

“你的意思是這道題正確答案是C對嗎？”他點了點頭表示認(rèn)可。

我想：即便到了大學(xué)，已經(jīng)看到另一個女生畫出正確的示意圖依然沒辦法轉(zhuǎn)變“他們”腦海中根深蒂固的觀點。而我們的教學(xué)并沒有在學(xué)生剛接觸這一問題時轉(zhuǎn)變他們“雖然源于日常生活經(jīng)驗，但往往與公認(rèn)的科學(xué)概念相悖的前概念。

五、總結(jié)

2007年，羅星凱教授曾就兩道關(guān)于“平面鏡成像”問題的試題，探討了《學(xué)生面對情境性試題為何如此失常》。試題在一個拱橋倒影的情景中，詢問水位上漲，倒影的變化，正確率為40%-50%[2]。時隔8年，同樣是有關(guān)“平面鏡”的情境，學(xué)生的正確率非但沒有提高反而降低了將近20%。與拱橋倒影中將“水位變化”相類似，“鏡子斜放”一題則將一般情況下豎直放置的平面鏡變?yōu)椤靶狈拧?，兩者的共性可歸納為：自然地改變了原來的某個條件的情境化試題。這樣的試題，給了學(xué)生一個新的情境，需要學(xué)生將所學(xué)知識成功遷移和應(yīng)用。相對單純考查記憶類型的試題，這樣的改變有助于探查學(xué)生理解上的困難，也更有助于教師在教學(xué)中針對學(xué)生已有的前概念進(jìn)行概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1]高洋.商場試衣鏡照人昨那么好看[J].家庭科技，2014（7）：51-51.

[2]羅星凱.學(xué)生面對情境性試題為何如此失常[J].人民教育，2010（8）：61-62.