《平面鏡成像》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的增加和改進(jìn) 論文

《平面鏡成像》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的增加和改進(jìn)摘要：《平面鏡成像》這一課中，本人分析了課標(biāo)以及教學(xué)參考書(shū)后，發(fā)現(xiàn)課本上的實(shí)驗(yàn)器材不能很好的達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，因此自制多個(gè)教具，增加了演示實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)了學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo)時(shí)，也培養(yǎng)了物理學(xué)科素養(yǎng)，攻克了本課的重難點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)探究中還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索的精神。關(guān)鍵詞：平面鏡成像，自制教具，學(xué)科素養(yǎng)引言：針對(duì)課標(biāo)中的教學(xué)目標(biāo)，自制多個(gè)教具，突破《平面鏡成像》中的重難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。一、課標(biāo)解讀《平面鏡成像》屬于一級(jí)主題《運(yùn)動(dòng)和相互作用下》的《聲和光》。這部分內(nèi)容涉及較多的物理概念和規(guī)律，比較抽象。《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（２０１１版）》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）告訴我們教學(xué)時(shí)應(yīng)注意聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，采用多樣化的教學(xué)方式，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要作用，讓學(xué)生經(jīng)歷對(duì)知識(shí)的探究過(guò)程，發(fā)展學(xué)生探究問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。《課標(biāo)》的要求為“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系。知道平面鏡成像的特點(diǎn)及應(yīng)用。”“知道”屬于認(rèn)知性目標(biāo)中的了解，說(shuō)明對(duì)于本節(jié)課中的平面鏡成像的特點(diǎn)及應(yīng)用，課標(biāo)對(duì)此的要求并不是很高，那么這節(jié)課的重點(diǎn)就在于通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系這樣一個(gè)探究過(guò)程，但課本中的實(shí)驗(yàn)器材不能足夠展示平面鏡成像的原理及快速清晰展示成像特點(diǎn)，盡量減少因其它因素對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的影響，因此需要對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行增加和改進(jìn)，方能更好的達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。二、教材和學(xué)情1．教材分析（1）《平面鏡成像》在初中物理教材中是繼《光的直線傳播》、《光的反射》之后的重點(diǎn)內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容是學(xué)生學(xué)習(xí)了“光的反射規(guī)律”后一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課，是光學(xué)部分的重要內(nèi)容之一，其探究的思想和方法又是后續(xù)學(xué)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律和其他物理規(guī)律的基礎(chǔ)。而“探究平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系”是初中物理的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一，《課標(biāo)》將該實(shí)驗(yàn)列入２０個(gè)學(xué)生必做分組實(shí)驗(yàn)。因此可以看出本節(jié)課具有承上啟下的重要作用。那么通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，既鞏固復(fù)習(xí)已學(xué)，又奠定后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材的增加和改進(jìn)。（2）對(duì)“平面鏡成像的原理是光的反射”這一知識(shí)點(diǎn)，課本只是在“平面鏡成虛像”這一知識(shí)點(diǎn)中提到，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)演示，雖然這一知識(shí)點(diǎn)不是本課的重點(diǎn)，但它對(duì)揭示平面鏡成像原因有著重要作用，是學(xué)生們形成平面鏡成像特點(diǎn)認(rèn)識(shí)的重要一環(huán)。（3）課本中探究平面鏡成像特點(diǎn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，器材為一根蠟燭，第一在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中燃燒會(huì)變短，物和像的替代物會(huì)不再重合，將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論；第二蠟燭的位置不是一個(gè)點(diǎn)，這樣在找物和像到平面鏡的距離，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)存在一定困難，那么像物連線垂直，也同樣不好得到；第三像物的特點(diǎn)除了等大，等距外還有左右相反，但對(duì)稱的蠟燭體現(xiàn)不出這樣的特點(diǎn)，如果設(shè)計(jì)出新的器材，在得到等大的同時(shí)還能觀察到左右相反，對(duì)平面鏡成像特點(diǎn)有一定拓展性，滿足了不同層次學(xué)生對(duì)于知識(shí)的需求。（4）教材中虛像的成像是直接通過(guò)作圖法讓學(xué)生了解的，沒(méi)有直觀展示，而學(xué)生在沒(méi)有形象認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，直接用作圖法略顯困難，也不易掌握。2．學(xué)情分析八年級(jí)的學(xué)生對(duì)鏡子所成的像具有一些“前概念”，對(duì)“像”的認(rèn)識(shí)還比較模糊，前概念中有的認(rèn)識(shí)甚至是錯(cuò)誤的，比如大部分同學(xué)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)會(huì)認(rèn)為像的大小會(huì)隨著物距的減小而增大等，像是在鏡子表面，還不是在在鏡子后面。此階段學(xué)生的抽象思維能力欠缺，但具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，希望通過(guò)自己動(dòng)手找到問(wèn)題的答案，但他們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)還不夠全面，不夠深刻，仍需要借助具體形象的材料和數(shù)據(jù)來(lái)支持。三、教學(xué)目標(biāo)和方法（一）教學(xué)目標(biāo)．知識(shí)與技能知道平面鏡成像原理和成像特點(diǎn)（物理觀念）12．過(guò)程與方法（1）變換平面鏡種類(lèi)，觀察像由模糊到清晰這一過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生推理猜測(cè)平面鏡成像是由于光的反射形成的，而且須是鏡面反射，建立光的反射-鏡面反射-平面鏡成像這一邏輯順序。（科學(xué)思維）（2）通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究得到平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，積極進(jìn)取的創(chuàng)新精神。（科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任）（3）通過(guò)對(duì)比法對(duì)比小孔成像和平面鏡成像是否能由光屏接收到，加深平面鏡所成的是虛像這一認(rèn)識(shí)；再通過(guò)在平面鏡后放光照度傳感器，用科學(xué)儀器顯示兩組像不同的光照度的變化，揭示了實(shí)像和虛像的本質(zhì)差別。（科學(xué)方法）（4）通過(guò)在水霧的環(huán)境下用激光筆演示平面鏡虛像的形成過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)平面鏡成像原理是光的反射以及虛像其實(shí)是反射光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)這一本質(zhì)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。（科學(xué)態(tài)度和責(zé)任）3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)調(diào)整平面鏡之間的角度，觀察到平面鏡可以成多個(gè)像，當(dāng)角度變化時(shí)，像的個(gè)數(shù)也在變化，領(lǐng)略物理現(xiàn)象的美妙與和諧，獲得“發(fā)現(xiàn)”的喜悅，并且在平面鏡角度不變的情況下，平面鏡成像個(gè)數(shù)和物體的位置也有關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的探究熱情和學(xué)習(xí)興趣，課下讓學(xué)生討論和通過(guò)作圖，找到平面鏡成像與角度關(guān)系、以及與物體位置關(guān)系的規(guī)律。（科學(xué)探究和科學(xué)思維）（二）教學(xué)重難點(diǎn)1．重點(diǎn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系2．難點(diǎn)：平面鏡成像是虛像以及成虛像原理（三）教法選擇實(shí)驗(yàn)探究法和演示法：充分利用生活中的物品和自制實(shí)驗(yàn)教具，化抽象為具體，不可見(jiàn)為可見(jiàn)，在循序漸進(jìn)的教學(xué)過(guò)程中逐步加深對(duì)本節(jié)知識(shí)的理解。四、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)1．改用透明有機(jī)玻璃代替玻璃，降低實(shí)驗(yàn)成本，取材方便而且不易破損，并在無(wú)色有機(jī)玻璃一面上貼咖色膜，即能透光又使得反射面只有一面，避免成兩個(gè)像。在成像位置放黑色不透明板，提高成像清晰度。2．變換有機(jī)玻璃種類(lèi)，讓學(xué)生觀察像從無(wú)到有，到清晰，初步建立光的反射—鏡面反射—平面鏡成像這一邏輯順序，并且推理猜測(cè)平面鏡成像原理是光的反射形成的。3．和學(xué)生同制成像物體，我先設(shè)計(jì)并繪制成像物體的三視圖，成像物體底部是正方形，可以放在鏡子底部紙張格子中(紙張格子大小和成像物體底面正方形大小相同)，直接觀察到物像位置，不再需要測(cè)量，而且成像物體的支柱不在成像物體中間，可看出成像是左右相反的，同時(shí)還可以在其中放激光筆，增加成像亮度，便于觀察。讓學(xué)生們?cè)谛１菊n上用3D打印機(jī)打印出成像物體，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的知識(shí)融合，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。4．在有機(jī)玻璃上打孔，同時(shí)演示平面鏡成像和小孔成像兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)像和虛像進(jìn)行對(duì)比，從現(xiàn)象上加深平面鏡成虛像的認(rèn)識(shí)，并復(fù)習(xí)小孔成實(shí)像的知識(shí)。同時(shí)在玻璃后放置光照度傳感器，DIS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)說(shuō)明在像的位置并沒(méi)有實(shí)際光線到達(dá)。而小孔成像，實(shí)像所在位置有光線到達(dá)，讓學(xué)生了解到實(shí)像和虛像的實(shí)質(zhì)。5．通過(guò)鏡架可以調(diào)節(jié)平面鏡高度，在下面放置加濕器，在水霧的環(huán)境下用激光筆演示平面鏡成像過(guò)程，讓學(xué)生觀察到像點(diǎn)在反射光線的反向延長(zhǎng)線上。結(jié)合畫(huà)圖解釋平面鏡成虛像的原因。6．在講解平面鏡應(yīng)用中自制鏡架，可讓兩面平面鏡成不同角度，演示當(dāng)平面鏡之間成不同角度時(shí)，像的個(gè)數(shù)的變化，以及角度不變，像的個(gè)數(shù)隨物體位置的改變而改變，激發(fā)學(xué)生的探究熱情和學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生課下討論并利用畫(huà)圖進(jìn)行說(shuō)明原因。7．一具多用，也可以探究小孔成像特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容1．平面鏡成像原理：光的反射2．學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，全面得到平面鏡成像的特點(diǎn)。3．對(duì)比實(shí)驗(yàn)演示平面鏡成虛像的現(xiàn)象，并利用光照度傳感器說(shuō)明虛像的實(shí)質(zhì)是虛像處沒(méi)有光線到達(dá)。4．演示平面鏡的虛像在反射光線的反向延長(zhǎng)線上。5．改變平面鏡之間的角度和物體位置，使得成像的個(gè)數(shù)改變，引發(fā)學(xué)生探究原因，鞏固平面鏡成像知識(shí)。六、教學(xué)過(guò)程（實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分）這節(jié)課，將從以下五個(gè)環(huán)節(jié)去展開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，達(dá)成預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。1．用實(shí)驗(yàn)建立平面鏡成像原理變換平面鏡種類(lèi)，從透光到半透光到不透光一直到用銀作為反射面的鏡子，體會(huì)成像越來(lái)越清晰，因?yàn)楣庥扇客高^(guò)到全部反射，猜測(cè)平面鏡成像是由于光的反射。再用激光筆去照射有機(jī)玻璃的光面，能看到反射光線，此時(shí)平面鏡成像，再用激光筆去照射鏡子的磨砂面，此時(shí)發(fā)生的是漫反射，看不到反射光線，此磨砂鏡不能成像，說(shuō)明平面鏡成像必須是鏡面反射。初步建立光的反射—鏡面反射—平面鏡成像這一邏輯順序。2．學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究平面鏡成像特點(diǎn)這一重點(diǎn)內(nèi)容利用貼膜有機(jī)玻璃代替玻璃，并在有機(jī)玻璃背后放一黑色不透明板，增加成像清晰度，自制的成像物體模型里放激光筆，增加成像亮度，更易觀察成像。當(dāng)把物和像替代物重合，可看出物像等大，當(dāng)成像物體和像替代物支座都在偏右邊時(shí)，可以觀察到像和物相反。模型底部是正方形，可以直接放到底面紙張的格子中，直觀看到物像的位置關(guān)系，同時(shí)觀察到物點(diǎn)和像點(diǎn)連線垂直，物像關(guān)于平面鏡對(duì)稱。3．用對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)和DIS多媒體技術(shù)突破平面鏡成虛像的難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)前在剛才紙上虛像的位置用光照度傳感器測(cè)量下光照度的值，記錄下來(lái)，然后用帶孔的有機(jī)玻璃同時(shí)做平面鏡成像實(shí)驗(yàn)和小孔成像實(shí)驗(yàn)，后面放白紙，一個(gè)能在白紙上成像，一個(gè)不能，加深平面鏡成像為虛像的認(rèn)識(shí)。然后在虛像的位置測(cè)量下光照度的值，發(fā)現(xiàn)光照度的大小不變。說(shuō)明虛像的實(shí)質(zhì)就是沒(méi)有實(shí)際光線到達(dá)像的位置。而把光照度傳感器放到小孔成像所成像的位置，光照度增大，證明此處有光線到達(dá)，所以實(shí)像的實(shí)質(zhì)是實(shí)際光像會(huì)聚而成。24．在水霧中用激光筆演示平面鏡所成的虛像在反射光線的反向延長(zhǎng)線上將貼膜有機(jī)玻璃用自制鏡架抬高，下面放兩個(gè)加濕器，在水霧中用激光筆照射有機(jī)玻璃，可看到入射光線和反射光線，并能在鏡中看到像點(diǎn)在反射光線的反向延長(zhǎng)線上，直觀顯示了“虛像在反射光線的反向延長(zhǎng)線上”這一知識(shí)點(diǎn)，再結(jié)合畫(huà)圖講解，說(shuō)明虛像的形成實(shí)際是反射光線的反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，突破這一難點(diǎn)。5．實(shí)驗(yàn)演示不同角度的兩面平面鏡，其像的個(gè)數(shù)和平面鏡的角度和物體位置有關(guān)將兩面平面鏡調(diào)節(jié)不同角度，可以看到像的個(gè)數(shù)在改變，并且相同角度時(shí)，物的位置改變，像的個(gè)數(shù)也在改變，引導(dǎo)學(xué)生課下利用作圖法探究其中規(guī)律。鞏固本節(jié)課所學(xué)平面鏡成像知識(shí)，拓展思維，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。七、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)1．自制教具簡(jiǎn)單，取材方便，造價(jià)低廉，便于推廣。2．實(shí)驗(yàn)效果明顯、操作簡(jiǎn)單。3．變換平面鏡種類(lèi)，通過(guò)現(xiàn)象讓學(xué)生建立光的反射—鏡面反射—平面鏡成像這一邏輯順序。4．自制改進(jìn)教具使學(xué)生快速、全面、清晰得到平面鏡成像像和物的關(guān)系。5．通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)合DIS多媒體技術(shù)使學(xué)生對(duì)平面鏡成虛像這一難點(diǎn)問(wèn)題理解更深刻，可視、直觀、易于理解。6．利用激光筆和水霧，巧妙利用平面鏡成像對(duì)稱，可視化平面鏡所成像在反射光線的反向延長(zhǎng)線上。7．利用自制鏡架改變平面鏡角度或物體位置，直觀展示成像個(gè)數(shù)隨之改變，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究熱情。8．一具多用，還可以用在小孔成像實(shí)驗(yàn)中，探究小孔成像特點(diǎn)。八、今后對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的再改進(jìn)1．把這些自制的零散用具整合起來(lái)，做成一個(gè)工具箱，拿取方便，也不容易丟失。2．自制成像物體做成直接可以點(diǎn)亮的，增加成像清晰度。成像物體由于頭重腳輕，站定不穩(wěn)，后面可以加大底座的重量，而且在表達(dá)左右相反這一現(xiàn)象顯得有點(diǎn)復(fù)雜，還可以再改進(jìn)。3．在演示物體所成虛像在反射光線的反向延長(zhǎng)線上這一實(shí)驗(yàn)，可以特制一個(gè)點(diǎn)同時(shí)發(fā)出兩束不同顏色光的激光筆，這樣就有兩條入射光線，學(xué)生能更直觀的看到虛像在反射光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)上這一現(xiàn)象。4．在演示像的個(gè)數(shù)隨平面鏡之間角度和物體位置變化而變化時(shí)，鏡架下面可加一個(gè)角度的方格顯示紙，這