基于“321”教学设计模型浅谈“平面镜成像”

米海滨

（乌鲁木齐市第四十一中学，新疆 乌鲁木齐）

由物理名师张万军提出的“321”教学设计模型即“三点、两面、一体验”。其中三点是指核心点、切入点、思维生长点；两面是指面对现状（学生的现状、教师的现状、环境的现状）、面向未来（学生的未来、教师的未来、课程的未来）；一体验是指学生的身心体验。核心点是教学文本中最关键的概念，或影响事物发展变化的决定性步骤，或研究事物的思想方法。

一个教学文本，通常只有一个核心点，核心点如同人的心脏、汽车的发动机，它不同于通常教材分析中的重点和难点。如“质量”一课的核心点可以定为天平的原理；“透镜”一课的核心点可以定为对会聚的理解；“磁现象”一课的核心点可以定为对磁场的理解；思维生长点是在教学设计中预设的能打开学生思维的窗口，引发学生深度思考的情境、活动、问题中引发学生思考的点，可以形象地理解为一个笑话中的笑点。思维生长点是激发学生思维发展的始发点，决定着一节课的品质和高度。

一节物理课的切入点有很多方式，可以是一个高效的实验，可以是一个高效的问题，也可以是一个有趣的情境,但是好的切入点是直接针对本节课的核心点的。如在上“透镜”一课时提问：“停靠在马路边的小汽车自燃，事故的原因是车里的一瓶矿泉水，这是怎么回事呢？”直指核心点“对会聚的理解”。在上“密度”一课时请学生说明日常生活中如何区分海绵和泡沫塑料、水和酒精、水和糖水、金和银，直指核心点“密度是物质属性的理解”。

结合物理课的“三点、两面、一体验”理论，下面笔者就自己参加全国物理名师赛的一节课“平面镜成像”与大家分享一下自己的感受。

一、突破用透明玻璃代替平面镜

“平面镜成像”一课中平面镜的成像特点无疑是这节课首先需解决的教学核心点，但是在平面镜成像实验中为什么用透明玻璃代替平面镜学生较难理解，所以这节课的切入点我自制了一面可重复使用透明玻璃和平面镜的组合镜，高180 cm，宽60 cm，如图1所示，其中镜面1由透明玻璃在前和不锈钢铁皮在后组合而成，不锈钢铁皮可抽出也可放回（即可以重复使用），镜腿2可旋转，这样方便放倒镜面取放不锈钢铁皮，让学生A与B自己作为实验仪器参与实验，先请同学A站在镜前，让学生观察镜中A的像，请学生比较像与物到镜面的距离关系，学生发现像到镜像的距离不便于测量，因为平面镜不方便确定像的位置，教师适当引导学生用透明玻璃代替平面镜，再将组合镜中的不锈钢铁皮取出将平面镜变为透明玻璃，再找一位学生B（与同学A等高）来确定A像的位置。

图1

整个过程中将实验仪器做大，刺激学生感官，学生作为实验仪器参与实验，注重学生体验，帮助学生思考，一举突破用透明玻璃代替平面镜。在制作这块可重复使用透明玻璃和平面镜组合镜过程中，笔者最早设计的方案是贴膜，通过尝试发现：第一，实验仪器为一次性用品，实验中将平面镜变为透明玻璃需要撕掉膜，膜撕掉后无法重复使用。第二，贴膜对教师技术要求过高。之后笔者改为在透明玻璃后喷一种液体将其变为平面镜，需要变透明玻璃时再喷另一种清洗液除去前面的液体。但是这种方法最终也被否决，因为该液体有刺激性气味，对学生身体有危害。最终通过反复实验才研制出这块透明玻璃和平面镜组合镜，在此过程中设计了很多方案，制作了许多实物，一步步改进，最终收获了成功的喜悦，为梦想努力的过程比结果收获更多。还有一个方案也可以很好地突破“确定像的位置”这一教学难点，将一块平面镜锯成长条状，用两根木条固定这些平面镜条（平面镜条水平放置），但是每根平面镜条之间留有等高的缝隙。实验操作时，学生可以通过平面镜条清晰看到镜后的像，再通过平面镜条之间的缝隙看到镜后等效替代的物体，从而确定像的位置，实验效果也很好。

二、自制演示灯箱和平面镜成像原理实验，演示平面镜成像原理

平面镜成像原理是光的反射，对八年级的学生来说理解难度较大。如用作图的方法画两条入射光线，再画其反射光线，反射光线进入人眼，反向延长交点便是像，但学生掌握困难。也有教师用三角形纸袋代替光线操作上述讲解，有进步，但是学生还是不易掌握，太抽象。而对于学生掌握知识来说，物理课中效果最好的无疑是实验，所以面对八年级学生现状，最后笔者选择了实验突破。如何将平面镜成像原理用实验的方法展现出来，笔者针对这一问题提出了自己的设想，并在同事的帮助下不断改进，最终实现用实验法演示平面镜成像原理，在教学实践中取得很好的效果，大大提高了学生的学习兴趣，方便学生理解平面镜成像原理。笔者先给学生展示自己自制的演示灯箱，灯箱去顶后截面如图2所示，在正方形黑色箱体对角线处固定一块平面镜，由于箱体为黑色且有箱顶，学生观察不到镜子的存在，打开灯A使其发光，学生在观察窗处观察。由于被箱体阻挡，学生看不到真实的发光物体灯A，但可以从镜面中观察到灯A的像灯B，会误认为是灯B在发光，教师去箱顶，竖立箱体让学生观察真实情况，学生会很惊讶自己的错觉，激起学生对平面镜成像原理的好奇，实验效果很好。

图2

为了给学生解释上述实验学生错觉产生的原因即平面镜成像原理光的反射，笔者克服了种种困难，自制了一块平面镜成像原理实验演示板，在与自制演示灯箱的截面大小相等的硬纸板上固定一张等大的白纸（白纸可取下），在白纸上画出黑箱中真实灯A的位置，笔者设计利用激光笔来模拟灯A发出的光线，为了使光线在白天可见，笔者想了很多方法，首先在一黑色套筒一端直径处放置一玻璃柱，将激光笔从另一头插入，可将激光笔发出的光线在展示板上显现出来。为了使光线清晰，对激光笔也进行了多次改进，绿激光笔效果好，但对学生眼睛有伤害未被选择，最后选择了用七号电池做电源的红激光笔来模拟灯A发出的入射光线，效果很好（如图3）。在板对角线处立一块平面镜（不宜过高，否则不好固定；也不宜过低，要便于学生观察），笔者经过反复尝试，最后选择高度为8 cm的平面镜，方便固定且学生观察效果好，将展示板置于实物投影仪下，镜头放置于展示板C区域，用两只激光笔模拟灯A发出的众多光线中的两条，这两条光线经过镜面处发生反射至C区域，通过实物投影仪进入学生眼中，由于真实入射光被挡板挡住，学生观察不到，教师将展板竖放，请学生观察，镜后并没有光线，但是学生真实的感觉光似乎就是从镜后传来的，之所以如此是因为大脑使人们总认为进入人眼的光线都是沿直线传来的，学生便产生了光从平面镜后发出的感觉，从而观察到了灯A的像B，笔者将两条激光线沿镜后用虚线延长找到交点B，再取下白纸，沿镜面位置对折白纸，发现B与灯A重合，即B就是灯A的像。但是进入学生眼中的光线实际是真实激光笔发出的光线在平面镜面处反射后进入学生眼中的，可见，平面镜成像的原理为光的反射，由于平面镜后并没有实际光线，所以平面镜所成的像为反射光线的反向延长线（虚线）相交形成的虚像。

图3

整个过程让学生通过实验切身感受，真实光线入眼，真实感觉到光似乎就是从镜后发出的，学生在切身体验中学习知识，理解物理原理。笔者认为从事物理教学的教师可以在这方面多花些功夫，尝试做些实验来取代平时学生较难掌握的理论讲解。

后面笔者有幸参与了一节平面镜成像的大赛课的辅导工作，在平面镜成像原理的讲解时，讲课教师在笔者自制平面镜成像原理实验演示板基础上创建了一种新的实验演示平面镜成像原理的实验方法（如图4），用两只激光笔模拟点A发出的两条光线，实物投影仪放置在C区域，学生便可以看到入射光线、反射光线及像等，请学生在黑板上画出他所看到的所有光线（现在许多学校都配有电子白板，其中一块黑板是可以置于白板〈相当于幕布〉上的，学生将黑板上的展板通过实物投影仪所成的像中的光线描出即可），效果如图5，转动实物投影仪请学生观察镜后的光线不存在，应为虚线，平面镜成的像应为反射光线的反向延长线相交形成的虚像，从而揭示平面镜成像原理为光的反射。这种设计能高效利用实物投影仪，提高学生的实验视效，使实验效果更好。

图4

图5

为了更好地突破核心点，促进学生的思维生长点，在物理学科中，教师的自制教具及原创学生实验会有很大优势，实验能提高学生的参与度，激发学生的学习兴趣，使抽象问题具体化，使复杂问题简单化。好的实验仪器的制作过程也不见得很复杂，反而能解决实际问题。越简单、越好制作的实验仪器会更受欢迎，实验操作也要简单，这样才能提高所有学生的学习兴趣，才能推广使用。

笔者通过教学实践发现用这种“三点、两面、一体验”加自制教具的方式来进行“平面镜成像”教学能有效提高学生的学习兴趣，有效突破核心点，能面向学生现状设计、制作自制教具，促进学生思维生长。创新学生实验，学生体验充分，广大一线中学物理教师也希望能仁者见仁、智者见智，更好地为广大学生服务。