丘燕萍 黃樹(shù)清

摘 要：“平面鏡成像”實(shí)驗(yàn)是初中生必做的學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)，針對(duì)現(xiàn)行物理教材的實(shí)驗(yàn)方案采用兩根完全相同的蠟燭使實(shí)驗(yàn)缺乏探究性以及蠟燭燃燒后發(fā)生形變導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并基于這兩個(gè)問(wèn)題自制電子蠟燭對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，旨在進(jìn)一步提高課堂教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：平面鏡成像;實(shí)驗(yàn);改進(jìn)

學(xué)生核心素養(yǎng)的提升離不開(kāi)有效的課堂教學(xué)，高質(zhì)量的課堂教學(xué)效果離不開(kāi)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)?！捌矫骁R成像”實(shí)驗(yàn)是《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011版）要求的學(xué)生必做探究性實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)行初中物理教材呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)方案忽略了蠟燭燃燒的嚴(yán)謹(jǐn)性及安全性問(wèn)題，同時(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程沒(méi)有體現(xiàn)探究性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，忽略了學(xué)生的前概念。

基于以上情況，筆者對(duì)現(xiàn)行教材中實(shí)驗(yàn)方案存在的問(wèn)題稍作分析，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，意在提高課堂教學(xué)效果，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

一、 平面鏡成像中蠟燭燃燒問(wèn)題的分析及改進(jìn)

筆者根據(jù)現(xiàn)行初中物理教材，針對(duì)“平面鏡成像”實(shí)驗(yàn)中蠟燭燃燒的嚴(yán)謹(jǐn)性及安全問(wèn)題提出了一些看法。

（一） 問(wèn)題分析

普通蠟燭點(diǎn)燃之后燃燒是比較迅速的，按照現(xiàn)行教材上的實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)備兩根完全一樣的蠟燭，點(diǎn)燃其中一根蠟燭作為參照物，用另外一根不點(diǎn)燃的蠟燭去探究像與物體的關(guān)系。這里存在一個(gè)問(wèn)題，作為參照物的蠟燭經(jīng)點(diǎn)燃之后就一直在燃燒，學(xué)生用另外一根不點(diǎn)燃的蠟燭去探究平面鏡成像的特點(diǎn)，前前后后不斷地移動(dòng)不點(diǎn)燃的蠟燭，尋找像的位置以及探究像和物體的大小關(guān)系。此時(shí)，作為參照物的蠟燭已經(jīng)燃燒掉一部分，并且蠟淚也會(huì)導(dǎo)致作為參照物的蠟燭發(fā)生外形變化。因此，采用普通蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性，也難以在實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生滲透科學(xué)思維。另一方面，初中生比較活潑好動(dòng)，蠟燭屬于危險(xiǎn)物體，學(xué)生使用不當(dāng)容易引起火災(zāi)。

（二） 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

針對(duì)蠟燭點(diǎn)燃之后外形變化導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不嚴(yán)謹(jǐn)及蠟燭燃燒的安全問(wèn)題，筆者自制了一種電子蠟燭。

制作器材：普通塑料水管（內(nèi)徑2cm）、紅色發(fā)光二極管、B6000膠水、燭焰模型、閃光紙、紐扣電池（2V）、圓形小磁鐵（直徑2mm）、硬紙片、美工刀。

自制過(guò)程：

（1）用美工刀把白色塑料水管裁成高度分別為5cm、7cm、8cm的空心圓柱體各2個(gè)，用閃光紙把裁好的塑料水管進(jìn)行包裝，使之外形不僅與蠟燭神似而且美觀，作為電子蠟燭的燭身。

（2）把二極管塞進(jìn)燭焰模型中，并在接口處用B6000膠水粘住。將硬紙片裁成半徑為2cm的圓形紙片，在紙片中間打孔，使?fàn)T焰模型（里面粘著二極管）穿過(guò)硬紙片，硬紙片與燭焰模型緊緊卡住，作為蠟燭的上面部分（圖1）。

（3）把二極管的兩個(gè)接腳與紐扣電池連接，用兩個(gè)小磁鐵分別放在紐扣電池的兩側(cè)，使二極管與電池穩(wěn)穩(wěn)連接。此時(shí)，燭焰已經(jīng)亮起（圖2）。

（4）把做好的蠟燭的上面部分安在包裝好的塑料水管上。這時(shí)，完成自制蠟燭（圖3）。

（三） 小結(jié)

自制的電子蠟燭不僅與普通蠟燭神似而且美觀，最重要的是利用自制的電子蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)具有兩個(gè)普通蠟燭不具備的優(yōu)點(diǎn)。第一，利用自制的電子蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)很好地解決了上述分析的實(shí)驗(yàn)探究時(shí)存在的不嚴(yán)謹(jǐn)問(wèn)題，即不會(huì)因?yàn)闋T淚等問(wèn)題導(dǎo)致外形變化。第二，使用電子蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)避免了一定的危險(xiǎn)，解決了實(shí)驗(yàn)容易導(dǎo)致火災(zāi)等問(wèn)題。

二、 平面鏡成像的“物遠(yuǎn)像小”分析及改進(jìn)

根據(jù)現(xiàn)行初中物理教科書(shū)，基于學(xué)生存在“物遠(yuǎn)像小”的前概念，針對(duì)“平面鏡成像”實(shí)驗(yàn)采用兩根完全相同的蠟燭缺乏探究性提出了一些看法。

（一） 問(wèn)題分析

對(duì)于平面鏡成像的大小問(wèn)題，初中生聯(lián)系生活實(shí)際很容易產(chǎn)生“物遠(yuǎn)像小”的前概念。比如照鏡子時(shí)，人離鏡子遠(yuǎn)了所成的像就變小了。實(shí)驗(yàn)前，可以讓學(xué)生依據(jù)自己的想法和思路去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探究問(wèn)題，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到像和物體等大與距離無(wú)關(guān)，從而消除前概念。但是，現(xiàn)行教材大部分是提供兩根完全相同的蠟燭，這就存在一個(gè)問(wèn)題。兩根完全相同的蠟燭會(huì)導(dǎo)致學(xué)生下意識(shí)的“按部就班”，兩根完全相同的蠟燭如同變相地告訴學(xué)生像和物體的大小是相等的與距離無(wú)關(guān)。因此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生獨(dú)立思考的能力沒(méi)有得到提升，同時(shí)也無(wú)聲無(wú)息地忽視了學(xué)生的前概念問(wèn)題。這就無(wú)法得知學(xué)生在頭腦中是否建立起了正確的物理概念，也無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

（二） 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

針對(duì)現(xiàn)行教材采用完全相同的兩根蠟燭缺乏探究性，以及學(xué)生頭腦中存在“物遠(yuǎn)像小”的前概念問(wèn)題，筆者利用自制的電子蠟燭解決了此問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)器材：30cm*20cm*0.1cm透明有機(jī)玻璃板、木條、B6000膠水、美工刀、自制的電子蠟燭（圖3）、白紙。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

（1）取0.8cm*0.8cm*20cm的木條4根，通過(guò)B6000膠水把有機(jī)玻璃板的前后兩側(cè)分別用2根木條進(jìn)行固定，使之垂直桌面固定。

（2）取燭身高度為7cm的導(dǎo)通的電子蠟燭作為參照物，把參照物遠(yuǎn)離玻璃板，在玻璃板的另一側(cè)用未導(dǎo)通的燭身高度為5cm的電子蠟燭去探究像與物體的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖4所示，燭身高度為5cm的電子蠟燭始終無(wú)法與像重合，像比蠟燭高出一截，燭焰似乎飄在上方。

（3）取燭身高度為7cm的導(dǎo)通的電子蠟燭作為參照物，把參照物靠近玻璃板，在玻璃板的另一側(cè)用未導(dǎo)通的燭身高度為8cm的電子蠟燭去探究像與物體的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖5所示，燭身高度為8cm的電子蠟燭也始終無(wú)法與像重合，像似乎在燭身里面。

（4）取燭身高度為7cm的導(dǎo)通的電子蠟燭作為參照物，把參照物先靠近再遠(yuǎn)離玻璃板，在玻璃板的另一側(cè)用未導(dǎo)通的高度為7cm的電子蠟燭去探究像與物體的關(guān)系，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖6所示，燭身高度為7cm的電子蠟燭總是能與像完美重合。此時(shí)，未導(dǎo)通的電子蠟燭好像被導(dǎo)通了。

（三） 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)小結(jié)

通過(guò)自制大小不同的電子蠟燭改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程更具有探究性和嚴(yán)謹(jǐn)性，給學(xué)生提供了獨(dú)立思考的空間和條件，讓學(xué)生頭腦中“物遠(yuǎn)像小”的前概念問(wèn)題得到了更好地解決，建立起正確的物理觀念。其次，使用電子蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀明顯，給學(xué)生視覺(jué)上的強(qiáng)烈沖擊，課堂教學(xué)效果顯著提高。

三、 結(jié)語(yǔ)

采用自制的電子蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，課堂教學(xué)效果有了明顯提高，學(xué)生對(duì)蠟燭燃燒導(dǎo)致的不嚴(yán)謹(jǐn)性問(wèn)題有了更深的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)教材以及對(duì)物理問(wèn)題的質(zhì)疑能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生基于自己“物遠(yuǎn)像小”的猜想制定方案，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)消除了頭腦中的前概念，使學(xué)生頭腦中的錯(cuò)誤觀念得到了改正，建立起了正確的物理觀念，科學(xué)探究能力也進(jìn)一步得到提升。此外，通過(guò)自制電子蠟燭，避免了點(diǎn)燃蠟燭散發(fā)的氣體對(duì)空氣的污染問(wèn)題，同時(shí)也在細(xì)小的事情上培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)環(huán)境的科學(xué)態(tài)度。

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作者簡(jiǎn)介：

丘燕萍，黃樹(shù)清，福建省福州市，福建師范大學(xué)物理與能源學(xué)院。