關于“探究平面鏡成像的特點實驗中是否應用兩支相同的蠟燭”的論述

諶華生

1 現(xiàn)有觀點

人教版八年級《物理》上冊教科書（2006年）中的第二章第三節(jié)“平面鏡成像”中明確指出：“…再拿一支沒有點燃的同樣的蠟燭，豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去它跟前面那支蠟燭的像完全重合.”（第43頁）

人教新版八年級《物理》上冊教科書（2012年）中的第四章第三節(jié)“平面鏡成像”中也明確指出：“…再拿一支外形相同但不點燃的蠟燭，豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去它跟前面那支蠟燭的像完全重合.”（第77頁）

在人民教育出版社義務教育課程標準實驗教科書《八年級〈物理〉上冊教師教學用書》第二章第三節(jié)“平面鏡成像”的教學建議中，建議教師“一定要讓學生充分討論各個器材的目的，如為什么準備兩支完全一樣的蠟燭？…”（第84頁）.

上海科學技術出版社出版的八年級《物理》教科書（2001年）中的第四章第二節(jié)“光的反射”中這樣描述：“實驗需要的器材包括兩支完全一樣的蠟燭、一塊玻璃板……（b）移動未點燃的蠟燭，觀察像與蠟燭的大小關系；”（第54頁）

由湖北教育出版社出版、湖北省教學研究室編寫的《八年級上冊物理實驗報告》實驗探究三“平面鏡成像的特點”中要求本實驗的實驗器材為：“一張大白紙，一塊玻璃板，兩支相同的蠟燭，刻度尺，鉛筆，火柴”（第12頁）.

同樣，在由吉林人民出版社出版、由李宗倫和關瑩主編的《八年級上冊物理新教材完全解讀》（配人教版新課標）教輔用書中，所列出本實驗的實驗器材為：“桌面，白紙，記號筆，直尺、玻璃板，兩支同樣的短蠟燭，火柴等”（第87頁）.

……

諸多的相關教學教輔用書都持有同樣的觀點，即認為在“探究平面鏡成像的特點”實驗中應該用“兩支相同的蠟燭”就可以完成實驗.

2 筆者的觀點

筆者在這部分內(nèi)容的教學實踐中，屢感不能自圓其說，認為本實驗在儀器的選擇上有悖于實驗的設計思路，應該用“不同大小的蠟燭”替代現(xiàn)有實驗中的“兩支同樣的蠟燭”.下面就以學生探究過程為思路加以分析與論證.

現(xiàn)在的物理新課程，倡導的是探究式教學，提倡像科學家搞研究一樣進行學習，現(xiàn)行教材更是在教科書中安排了諸多的探究實驗.針對本實驗，探究的第一個環(huán)節(jié)即提出問題自然是“平面鏡成像有什么特點？” 在第二個環(huán)節(jié)“猜想”環(huán)節(jié)中，同學們一般會如何猜測呢？不同的學生根據(jù)自己已有的知識和生活經(jīng)驗，會提出不同的猜想.根據(jù)筆者的調(diào)查，通常學生在被問及這個問題時的回答是“像與物大小相等”，但當被追問“人離鏡子越來越遠的過程中，像會怎么變化？”時，他們的回答一般是“人的像越來越小”.由此可見，大部分學生會認為“物離平面鏡的距離不同，所成像的大小就不同，即像的大小是有變化的”.這一點從課后的練習中更能說明，很多學生在學完這一節(jié)的內(nèi)容后，并不能立即更正自己錯誤的經(jīng)驗，在選擇和判斷中常常犯下“物體越遠，像就越小”的錯誤，這說明他們已習慣性地認為“平面鏡所成的像的大小是在變化著的”.

接下來的探究環(huán)節(jié)是“設計實驗”，就是設計合適的實驗從而驗證猜想的正誤.所以，怎么設計實驗，源于你有怎樣的猜想.本實驗之所以能夠探究出平面鏡成像的特點來，是因為設計者設計巧妙，兩次運用等效替代法把不能用平面鏡直接探究的問題巧妙地解決了.一是用與像完全重合真實的蠟燭來記錄虛像的位置及其大??；二是用玻璃板替代平面鏡，利用玻璃板既能成像、又能透光的性質(zhì)來觀察蠟燭與虛像的重合情況.既然學生們猜想所成的像是有變化的，那么用來與像重合的實際蠟燭，理應與充當物體的這個蠟燭的大小是有變化的，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，但猜想有時是會出錯的，所以還要準備一支完全相同的蠟燭.因此，按照學生的考慮，儀器中所要準備的蠟燭，應該是大小各異的好幾支蠟燭，而不是“與之相同的一支蠟燭”.否則就可能出現(xiàn)真實蠟燭不能完全與像重合即像不能完全被替代的情況，因為實驗結(jié)論對正在探究的孩子們來說還是未知的，猜想未必正確，接下來“一切皆有可能”.

從探究的第四個環(huán)節(jié)“進行實驗”來看，在第一次實驗完成后，還需把蠟燭向后移動（一般是按先近后遠的順序來做），即改變蠟燭到平面鏡的距離再做兩次實驗，從眾多數(shù)據(jù)中概括總結(jié)出更普遍性的結(jié)論.這時處在玻璃板前面的人眼，離物體的距離近，而離其像的距離遠，學生會明顯地發(fā)現(xiàn)像要比物?。ǜ鶕?jù)人眼視物“近大遠小”的規(guī)律，物理中用“視角”大小來解釋）.對于還不知道平面鏡成像特點和正處在探究中的學生來講，接下來他要做的是什么呢？他會根據(jù)自己親眼觀察到的情況并作出判斷，用一支跟所看到的像差不多大小的蠟燭也就是說用一支比充當物體的那支蠟燭稍小一些的蠟燭來嘗試替代像.可想而知，這次他會失敗的，當他們把這樣一只蠟燭在玻璃板后面移動時，總不能與像完全重合，它的大小要比所成虛像小一些.接下來，他會根據(jù)剛才的觀察比對，用稍大一些的蠟燭再次嘗試替代虛像，直到成功地完全替代像為止.可見，學生是不會一開始就用一支與充當物體的蠟燭同樣大小的蠟燭來做實驗的，除非他們不相信自己的眼睛.如果是那樣的話，所做的實驗，不是在探究，而是在驗證.

到此，我們已經(jīng)了解了一個初中生在實驗前后到底是怎么想、怎么做的，也就是他們的思維過程.他們的猜想與觀察都顯示出“像可能比物小”的結(jié)論，而解決的辦法只能是等效替代像，既然他們不知道像與物的大小關系，那么用來替代像的這支蠟燭為何是兩支相同的蠟燭中的一支呢？

如果千篇一律地“拿一支沒有點燃的同樣的蠟燭”，等于默認所有的學生有同樣的猜想即“像與物永遠大小相等”，也等于默認所有學生的猜想都將是正確的.顯然，這是不符合實際情況的，也不符合學生的認知規(guī)律的，更不符合物理學科所倡導的科學探究精神.

老教材（2001年人民教育出版社九年義務教育三年制初級中學教科書《物理》第一冊）的第69頁也有關于這個實驗的描述：“另外拿一支相同的蠟燭在玻璃板后面移動，直到看上去它跟像完全重合”，當時被安排為教師的演示實驗，那時還不怎么大力倡導探究式教學，教師演示實驗只要能驗證出平面鏡成像的特點的規(guī)律即可.筆者認為，在當時這種處理教材未嘗不可.如今，教學觀念發(fā)生了天翻地覆的變化，再用驗證的思路來設計探究實驗，就是在“穿新鞋走老路”，筆者相信這不是新課程所倡導的.畢竟，驗證性實驗與探究式實驗的設計思路截然不同.

3 總結(jié)及建議

鑒于以上的分析，筆者認為，在“探究平面鏡成像的特點”實驗中，實驗器材中不應只準備“兩支相同的蠟燭”，而應準備“大小各異的好幾支蠟燭”.實驗在設計上，把“…再拿一支沒有點燃的同樣的蠟燭，豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去它跟前面那支蠟燭的像完全重合.”調(diào)整為“…嘗試著用沒有點燃的不同大小的蠟燭，豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去它跟前面那支蠟燭的像完全重合”.

這樣處理表現(xiàn)出對學生認知規(guī)律的遵循，更表現(xiàn)出對學生主體的尊重，而不是生拉硬拽讓學生按實驗步驟來做實驗.

顯然，這樣的探究才是真實的，這種在嘗試中的探究才是真正意義上的探究，而且更能讓學生領會到探究的內(nèi)涵與真諦.只有讓學生真正經(jīng)歷過有效的探究過程，才能體會到實驗探究的精妙設計思路，回歸探究的本質(zhì).

總之，這不是多幾支蠟燭的簡單問題，而是關系到設計實驗時的探究思路是否嚴謹?shù)拇髥栴}，是科學態(tài)度是否實事求是的大問題.