关于“探究平面镜成像的特点实验中是否应用两支相同的蜡烛”的论述

谌华生

1 现有观点

人教版八年级《物理》上册教科书（2006年）中的第二章第三节“平面镜成像”中明确指出：“…再拿一支没有点燃的同样的蜡烛，竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合.”（第43页）

人教新版八年级《物理》上册教科书（2012年）中的第四章第三节“平面镜成像”中也明确指出：“…再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛，竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合.”（第77页）

在人民教育出版社义务教育课程标准实验教科书《八年级〈物理〉上册教师教学用书》第二章第三节“平面镜成像”的教学建议中，建议教师“一定要让学生充分讨论各个器材的目的，如为什么准备两支完全一样的蜡烛？…”（第84页）.

上海科学技术出版社出版的八年级《物理》教科书（2001年）中的第四章第二节“光的反射”中这样描述：“实验需要的器材包括两支完全一样的蜡烛、一块玻璃板……（b）移动未点燃的蜡烛，观察像与蜡烛的大小关系；”（第54页）

由湖北教育出版社出版、湖北省教学研究室编写的《八年级上册物理实验报告》实验探究三“平面镜成像的特点”中要求本实验的实验器材为：“一张大白纸，一块玻璃板，两支相同的蜡烛，刻度尺，铅笔，火柴”（第12页）.

同样，在由吉林人民出版社出版、由李宗伦和关莹主编的《八年级上册物理新教材完全解读》（配人教版新课标）教辅用书中，所列出本实验的实验器材为：“桌面，白纸，记号笔，直尺、玻璃板，两支同样的短蜡烛，火柴等”（第87页）.

……

诸多的相关教学教辅用书都持有同样的观点，即认为在“探究平面镜成像的特点”实验中应该用“两支相同的蜡烛”就可以完成实验.

2 笔者的观点

笔者在这部分内容的教学实践中，屡感不能自圆其说，认为本实验在仪器的选择上有悖于实验的设计思路，应该用“不同大小的蜡烛”替代现有实验中的“两支同样的蜡烛”.下面就以学生探究过程为思路加以分析与论证.

现在的物理新课程，倡导的是探究式教学，提倡像科学家搞研究一样进行学习，现行教材更是在教科书中安排了诸多的探究实验.针对本实验，探究的第一个环节即提出问题自然是“平面镜成像有什么特点？” 在第二个环节“猜想”环节中，同学们一般会如何猜测呢？不同的学生根据自己已有的知识和生活经验，会提出不同的猜想.根据笔者的调查，通常学生在被问及这个问题时的回答是“像与物大小相等”，但当被追问“人离镜子越来越远的过程中，像会怎么变化？”时，他们的回答一般是“人的像越来越小”.由此可见，大部分学生会认为“物离平面镜的距离不同，所成像的大小就不同，即像的大小是有变化的”.这一点从课后的练习中更能说明，很多学生在学完这一节的内容后，并不能立即更正自己错误的经验，在选择和判断中常常犯下“物体越远，像就越小”的错误，这说明他们已习惯性地认为“平面镜所成的像的大小是在变化着的”.

接下来的探究环节是“设计实验”，就是设计合适的实验从而验证猜想的正误.所以，怎么设计实验，源于你有怎样的猜想.本实验之所以能够探究出平面镜成像的特点来，是因为设计者设计巧妙，两次运用等效替代法把不能用平面镜直接探究的问题巧妙地解决了.一是用与像完全重合真实的蜡烛来记录虚像的位置及其大小；二是用玻璃板替代平面镜，利用玻璃板既能成像、又能透光的性质来观察蜡烛与虚像的重合情况.既然学生们猜想所成的像是有变化的，那么用来与像重合的实际蜡烛，理应与充当物体的这个蜡烛的大小是有变化的，或者大一些，或者小一些，或者大的多一些，或者小的多一些等等，但猜想有时是会出错的，所以还要准备一支完全相同的蜡烛.因此，按照学生的考虑，仪器中所要准备的蜡烛，应该是大小各异的好几支蜡烛，而不是“与之相同的一支蜡烛”.否则就可能出现真实蜡烛不能完全与像重合即像不能完全被替代的情况，因为实验结论对正在探究的孩子们来说还是未知的，猜想未必正确，接下来“一切皆有可能”.

从探究的第四个环节“进行实验”来看，在第一次实验完成后，还需把蜡烛向后移动（一般是按先近后远的顺序来做），即改变蜡烛到平面镜的距离再做两次实验，从众多数据中概括总结出更普遍性的结论.这时处在玻璃板前面的人眼，离物体的距离近，而离其像的距离远，学生会明显地发现像要比物小（根据人眼视物“近大远小”的规律，物理中用“视角”大小来解释）.对于还不知道平面镜成像特点和正处在探究中的学生来讲，接下来他要做的是什么呢？他会根据自己亲眼观察到的情况并作出判断，用一支跟所看到的像差不多大小的蜡烛也就是说用一支比充当物体的那支蜡烛稍小一些的蜡烛来尝试替代像.可想而知，这次他会失败的，当他们把这样一只蜡烛在玻璃板后面移动时，总不能与像完全重合，它的大小要比所成虚像小一些.接下来，他会根据刚才的观察比对，用稍大一些的蜡烛再次尝试替代虚像，直到成功地完全替代像为止.可见，学生是不会一开始就用一支与充当物体的蜡烛同样大小的蜡烛来做实验的，除非他们不相信自己的眼睛.如果是那样的话，所做的实验，不是在探究，而是在验证.

到此，我们已经了解了一个初中生在实验前后到底是怎么想、怎么做的，也就是他们的思维过程.他们的猜想与观察都显示出“像可能比物小”的结论，而解决的办法只能是等效替代像，既然他们不知道像与物的大小关系，那么用来替代像的这支蜡烛为何是两支相同的蜡烛中的一支呢？

如果千篇一律地“拿一支没有点燃的同样的蜡烛”，等于默认所有的学生有同样的猜想即“像与物永远大小相等”，也等于默认所有学生的猜想都将是正确的.显然，这是不符合实际情况的，也不符合学生的认知规律的，更不符合物理学科所倡导的科学探究精神.

老教材（2001年人民教育出版社九年义务教育三年制初级中学教科书《物理》第一册）的第69页也有关于这个实验的描述：“另外拿一支相同的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合”，当时被安排为教师的演示实验，那时还不怎么大力倡导探究式教学，教师演示实验只要能验证出平面镜成像的特点的规律即可.笔者认为，在当时这种处理教材未尝不可.如今，教学观念发生了天翻地覆的变化，再用验证的思路来设计探究实验，就是在“穿新鞋走老路”，笔者相信这不是新课程所倡导的.毕竟，验证性实验与探究式实验的设计思路截然不同.

3 总结及建议

鉴于以上的分析，笔者认为，在“探究平面镜成像的特点”实验中，实验器材中不应只准备“两支相同的蜡烛”，而应准备“大小各异的好几支蜡烛”.实验在设计上，把“…再拿一支没有点燃的同样的蜡烛，竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合.”调整为“…尝试着用没有点燃的不同大小的蜡烛，竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合”.

这样处理表现出对学生认知规律的遵循，更表现出对学生主体的尊重，而不是生拉硬拽让学生按实验步骤来做实验.

显然，这样的探究才是真实的，这种在尝试中的探究才是真正意义上的探究，而且更能让学生领会到探究的内涵与真谛.只有让学生真正经历过有效的探究过程，才能体会到实验探究的精妙设计思路，回归探究的本质.

总之，这不是多几支蜡烛的简单问题，而是关系到设计实验时的探究思路是否严谨的大问题，是科学态度是否实事求是的大问题.