摘 要：探究平面镜成像的特点是光学的一个重要实验，是学科核心素养培养的有效途径之一，传统的探究平面镜成像实验存在一些不足之处，本文就探究平面镜成像特点的装置问题、实验设计等易产生误差的地方进行改进，并对改进实验进行评价，从而使探究实验达到最优化.
关键词：平面镜成像;转盘法;不透明法;标记物法
文章编号：1008-4134（2020）12-0040中图分类号：G633.7文献标识码：B
作者简介：田效军（1968-），男，山东东营人，本科，中学高级教师，研究方向：初中物理实验教学研究.
1 問题提出
初中物理各大版本教材在“探究平面镜成像”的实验一文中，几乎都选用茶色玻璃板代替平面镜，这样虽然能够看见物体的像，也能够看见茶色玻璃板后面的另一个相同的物体，即便于确定物体像的位置，但是在实验中，由于玻璃板始终存在一定的厚度，玻璃板前后两个面都能够对物体成像，影响探究平面镜成像的特点的归纳与总结.这样的探究实验产生的误差可能较大，使学生对科学实验产生质疑，为此笔者在书本实验的基础上对实验进行适当改进，以减小实验误差，并提高实验效果.
2 教材实验回顾
2.1 实验回顾
如图1所示，通过茶色玻璃板代替平面镜来观察成像情况，利用两个相同的物体（如棋子）以及刻度尺、铅笔等比较像与物大小关系、像与物分别到平面镜距离关系，并证明平面镜成像为虚像.具体步骤如下：
（1）将茶色玻璃板竖直放置在一张方格纸上，将棋子A放置在玻璃板前，看像在镜前还是镜后.
（2）将另一个相同的棋子B放到镜后并来回移动，使它与棋子A在平面镜中所成的像完全重合，此时棋子B的位置就是棋子A像的位置.
（3）比较棋子A的像与棋子B的大小，以及棋子A与棋子B到玻璃板的距离关系.
（4）将一张白卡片竖直放在棋子B所在的位置，在镜后直接观察白卡片上是否有棋子A的像.
（5）改变棋子A的位置，多次实验，寻找平面镜成像的特点.
2.2 实验评价
这样虽然能够粗略完成实验，让学生在简单实验中识记平面镜成像的特点，也能让学生产生直观上的认知作用，但仅有实物直观的效果，只能固定式、机械式以及重复式地操作，不能激发灵感，更不能引起学生情感上的共鸣，只能使学生在实验方面出现“一听就懂、一看就会、一做就错”的问题，使学生对物理实验的学习动机弱化，以至消失，由于情感对认知活动的增力效能，给我们解决当前初中学生物理实验动手操作能力欠缺和学生学习动力不足的问题以新的启示.因此，对本探究实验存在以下几点问题：
（1）实验中往往会选择两个相同的物体（如棋子），这不就是间接告诉学生平面镜所成的像与物大小相等吗？违背了科学探究的基本原则，易使学生形成“伪探究、编造探究数据”的不良实验习惯;
（2）实验中是人眼透过玻璃板观察棋子B与棋子A的像重合，然而人眼透过玻璃观察到的是棋子B的虚像与棋子A的虚像重合，这里涉及光的折射与光的反射知识，由于棋子B反射的光可能没有垂直入射到玻璃板上，导致棋子B与其虚像会发生“侧移”，因此会产生探究误差;
（3）由于茶色玻璃板存在一定的厚度，其前后两个面都能够对棋子A成像，这样就会造成棋子A经过玻璃板所成的像错位，不仅不易比较像与物的大小关系，而且也不好测量像与物到玻璃板之间的距离关系;
（4）由于棋子本身不是光源，加上在探究实验时往往是在课堂上，白天光线有点强，棋子A经过玻璃板所成的像较淡，极不清楚，不易观察像及像的位置，然而，有同学会利用手电筒照射棋子A，使棋子A变亮，这样棋子A的像，即棋子B就会变亮，这是错误的做法，试想一下，你在照射棋子A的同时，光线会漫反射到整个实验装置的周围，玻璃板也会变亮，这样像可能会变得更不清楚;
（5）有时会将棋子改成蜡烛，用点燃的蜡烛进行探究实验，这样烛焰的亮度很清晰，但是蜡烛本身亮度偏暗，成像不够清晰，有时候会看不清楚;还有点燃蜡烛的烛焰极易受到空气流动影响而影响实验过程，且点燃蜡烛不太安全，有时会无意弄倒，烧伤同学，不符合安全操作规程.
3 实验改进及评价
3.1 实验改进1：“转盘法”探究平面镜成像的特点
实验器材：自制带有棋盘的转盘底座1个、完全相同的“1”字光源2个、茶色透明玻璃板1块、稍大的方格纸1张、光屏1个等.
设计意图：（1）利用自制带有棋盘的转盘底座来代替水平桌面，只要转动转盘就可以实现多次测量，将多次改变物体（如棋子）位置转化为改变平面镜位置的方法，实现了多次优化探究实验，优化实验结果;（2）从平面镜成像特点的实验探究中，感受对称美，体会科学探究的乐趣，培养实践能力和创新精神，提升核心素养;（3）学生的思维方式逐步由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡，通过实验，加深对抽象概念的理解.
实验步骤：（1）将稍大的方格纸平铺在水平桌面上，将转盘底座放置在方格纸上，茶色透明玻璃板竖立在棋盘中轴线上作为平面镜，中轴线代表平面镜的位置，如图2所示，注意在较暗的环境中进行实验.
（2）把一个“1”字光源放在玻璃板前面（可放在方格纸“+”位置），可以看到它在玻璃板后面的像.
（3）再拿另一个完全相同的“1”字光源，竖立在玻璃板后面，慢慢移动，直到看到它跟前面那个“1”字光源的像完全重合，此位置就是玻璃板前“1”字光源的像的位置，分别在表格中记录物体和像距离中轴线的“格数”，这样不仅可以得出像与物的大小关系，而且可以得出像与物到平面镜的距离关系，像与物的连线与镜面垂直关系.
（4）观察玻璃板前的“1”字光源与玻璃板后的“1”字光源的左右关系，即像与物镜面对称，且左右相反.
（3）同样的方法，在镜子前放置C积木与D积木，确保人单凭一只眼睛看D积木，却看不到C积木与O积木的像（用记号笔标记出C、D位置）;
（4）连接AB、CD并延长，相交点标记为O1，此时O1位置即为O积木的像（用记号笔标记出O1位置），如图5所示;
（5）为了比较像与物的大小关系，从积木中选择大小与形状不同的积木放在像的位置，通过多次尝试并比较，找到与O积木大小与形状完全相同的积木才能完全重合，这说明像与物大小是完全相同的;
（6）再用刻度尺测量出像O1与物O分别到镜子的距离，得出像与物体到镜面的距离相等;
（7）多次改变积木的位置，重复以上步骤进行实验，并将测量数据记录并得出结论.
实验评价：“标记物”法探究平面镜成像的特点，运用了平面镜成像的原理：光的反射，通过作图法找到像的位置，学生更容易理解平面镜成的像是如何形成的，将科学探究与知识学习放到了同等地位;同时也明晰了选择两个相同物体（如棋子）的原因，避免了科学探究结论的偶然性.只是将本实验方法作为新授课的话，学生往往不理解为什么要标记积木位置？为什么要连接AB、CD并延长，相交點标记为O′？对学生的思维跳跃要求很高，可能不符合学生的认知特点，不能因材施教，进而导致学生对平面镜成像产生学习障碍.
4 结束语
美国现代教育家杜威提出了“在做中学”的教育思想，参与探究实验，并使探究实验更优化的体验性学习，是一个富有一定挑战性，也最有吸引力的动手过程.对于“探究平面镜成像的特点”的实验改进与评价，只要在教材基础上突破思维定势、善于分析、勇于创新，亲自参与探究实验，从问题的本质去考虑，相信一定会收到意想不到的效果.
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（收稿日期：2020-03-18）
