基于學(xué)科工具的初中物理《平面鏡成像》智慧教育案例研究秦雯鞏曉雁鐘永江●開啟智慧平臺，播種智慧種子●嘗試智慧平臺，思考問題所在隨著對智慧課堂的不斷學(xué)習(xí)和深入了解，筆者發(fā)現(xiàn)很多原來解決不了的難題可以迎刃而解。例如，《平面鏡成像》一節(jié)從教材編排上是在學(xué)習(xí)了光的直線傳播與光的反射的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)認(rèn)識平面鏡成像，它是前兩節(jié)課知識的應(yīng)用;另外，本節(jié)課學(xué)生將探究平面鏡成像的特點(diǎn)，這個(gè)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)物理之后遇到的第一個(gè)比較完整的科學(xué)探究。這個(gè)探究在整個(gè)初中物理探究性學(xué)習(xí)中起示范作用，本節(jié)課的一些研究方法和思路，也適合于后面凸透鏡成像的研究和學(xué)習(xí)。本節(jié)課的重點(diǎn)是探究并知道平面鏡成像的特點(diǎn)，難點(diǎn)是虛像概念的理解和理解用玻璃板替代平面鏡的研究方法。在備課時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)利用常規(guī)教學(xué)手段對突破重難點(diǎn)有一定局限性，主要困難有以下幾點(diǎn)：①在探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)方案的清晰展示，筆者嘗試過讓學(xué)生上黑板展示設(shè)計(jì)方案，或由學(xué)生口述方案，或教師給學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)等，但黑板是平面的，實(shí)驗(yàn)過程的演示呆板抽象，而如果由教師給學(xué)生演示，則又無法促使學(xué)生自主思考。②學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究親身體驗(yàn)知道平面鏡成像的特點(diǎn)，以往都是口述展示實(shí)驗(yàn)結(jié)論，由于實(shí)驗(yàn)器材較小，這種方式不能使所有學(xué)生都清晰明了地感受大小關(guān)系，也不易立體地看到替代法的應(yīng)用。③學(xué)生對平面鏡成像實(shí)質(zhì)的理解難以從形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)化，對這一知識點(diǎn)只能死記硬背?！窠柚鷤湔n助手，優(yōu)化課堂教學(xué)針對上述問題，筆者借助智慧教育平臺中的備課助手，找到了有效的方法突破難點(diǎn)，取得了滿意的效果。①在實(shí)驗(yàn)探究中的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，智慧教育平臺的備課助手中設(shè)置了“同步實(shí)驗(yàn)”，其中的探究實(shí)驗(yàn)有平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)操作，它可以三維立體地展示實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生可以將實(shí)物設(shè)計(jì)和虛擬展示相結(jié)合。例如，可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)室分享自己的設(shè)計(jì)，展示結(jié)束后，其他組補(bǔ)充點(diǎn)評并提出疑問。通過生生互動(dòng)、師生互動(dòng)，理解和突破利用替代法比較物與像大小關(guān)系這一難點(diǎn)。②在實(shí)驗(yàn)探究中的分析與論證環(huán)節(jié)，智慧教育平臺的備課助手中設(shè)置了“三維工具”，其中的光學(xué)部分有平面鏡成像的三維實(shí)驗(yàn)室。關(guān)于平面鏡成像的實(shí)質(zhì)和虛像問題，學(xué)生只是通過觀察確定，并不知其原理，針對這個(gè)難點(diǎn)，可以讓學(xué)生先討論思考，成果展示則讓學(xué)生利用虛擬實(shí)驗(yàn)室展示作圖過程，通過師生互動(dòng)，共同歸納出平面鏡成像的原理是光的反射，虛像不是由實(shí)際光會(huì)聚形成的這一結(jié)論，并總結(jié)虛像定義，真正突破虛像這一難點(diǎn)?！镀矫骁R成像》教學(xué)設(shè)計(jì)1.課程標(biāo)準(zhǔn)通過實(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。2.學(xué)習(xí)目標(biāo)①能總結(jié)出平面鏡的概念;②能在實(shí)驗(yàn)探究中總結(jié)出平面鏡成像的特點(diǎn);③在實(shí)驗(yàn)探究中能主動(dòng)操作，能用自己的語言對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出總結(jié);④利用平面鏡的成像特點(diǎn)解釋一些簡單的現(xiàn)象與問題。3.評價(jià)方案通過活動(dòng)一，能認(rèn)真觀看視頻，能認(rèn)真觀察平面鏡，善于發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)觀察到的現(xiàn)象能用準(zhǔn)確的語言總結(jié)歸納平面鏡的概念。檢測目標(biāo)①的達(dá)成。通過活動(dòng)二，能認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，善于發(fā)現(xiàn)問題，積極思考回答問題。根據(jù)觀察到的現(xiàn)象能提出有價(jià)值的探究問題，積極主動(dòng)地回答問題，善于探求和分析物理結(jié)論，表達(dá)能力強(qiáng)。能用準(zhǔn)確的語言歸納平面鏡成像的特點(diǎn)。檢測目標(biāo)②③的達(dá)成。通過活動(dòng)三，能認(rèn)真觀察，積極與同伴合作，主動(dòng)參與交流和實(shí)驗(yàn)探究過程，合作意識強(qiáng)。善于觀察分析物理事實(shí)，發(fā)現(xiàn)問題能積極主動(dòng)思考，探求物理結(jié)論，能通過觀察發(fā)現(xiàn)平面鏡的特點(diǎn)在生活中的應(yīng)用。檢測目標(biāo)④的達(dá)成。4.教學(xué)過程（1）視頻引入以加菲貓照鏡子的視頻引入本節(jié)課題，視頻中，加菲貓很容易就發(fā)現(xiàn)另一只小貓不是鏡子里的自己，而是在模仿自己，是因?yàn)樗私馄矫骁R成像的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)意圖：借助智慧教育平臺備課助手中的鏈接微視頻功能，通過動(dòng)畫吸引學(xué)生的注意力，充分利用學(xué)生好奇心強(qiáng)的特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生興趣，使其快速進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)，引入本節(jié)課題。（2）新課講授活動(dòng)一：“探”平面鏡的概念?；顒?dòng)任務(wù)：用自帶的小鏡子觀察鏡子里的自己，然后總結(jié)什么是平面鏡，并說一說生活中常見的平面鏡，做好展示準(zhǔn)備。設(shè)計(jì)意圖：明確課堂模式，體現(xiàn)主體教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。培養(yǎng)觀察能力，通過生活中的現(xiàn)象，提出與物理有關(guān)的問題，開啟探究學(xué)習(xí)的大門。（3）明確特點(diǎn)活動(dòng)二：“探”平面鏡成像特點(diǎn)。提出問題：①觀察平面鏡里，你看到的臉跟你真實(shí)的臉一樣大嗎？②當(dāng)你遠(yuǎn)離平面鏡時(shí)，成像到平面鏡的距離是否變化？遠(yuǎn)離還是靠近？平面鏡成像的特點(diǎn)是什么？學(xué)生根據(jù)導(dǎo)學(xué)案及生活實(shí)際進(jìn)行猜想。猜想假設(shè)：學(xué)生觀察平面鏡中的成像，猜想平面鏡的成像跟物之間有何關(guān)系，通過觀察活動(dòng)，提出平面鏡成像的特點(diǎn)的猜想，如①像和物的大小可能相等;②像和物體到平面鏡的距離可能相等;③鏡中的像是正立的或是倒立的;④物體到平面鏡的距離發(fā)生變化，像的大小也發(fā)生變化;⑤像與物體左右相反……有些猜想和假設(shè)是可以直接觀察到的，而有些僅僅是猜想，要科學(xué)地確定這些觀點(diǎn)是否正確，需要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分分為動(dòng)手設(shè)計(jì)和展示設(shè)計(jì)兩個(gè)環(huán)節(jié)。動(dòng)手設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：在做實(shí)驗(yàn)之前，要制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，包括實(shí)驗(yàn)需要什么器材、如何進(jìn)行、觀察什么、記錄什么。每組學(xué)生選擇使用桌面上的實(shí)驗(yàn)器材，也可以使用其他的器材，制訂出一個(gè)完整的計(jì)劃。①學(xué)生自選器材：A.平面鏡、玻璃板;B.刻度尺、量角器;C.蠟燭（等大或不等大）、棋子、手電筒、夾子、白紙、方格紙。②學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：a.將一張8開的白紙用圖釘或透明膠條固定在水平桌面上，用兩個(gè)夾子夾住一塊玻璃板，豎立在白紙上。b.把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板前面，觀察到玻璃板后面出現(xiàn)了蠟燭的像。拿光屏在鏡子后面來回移動(dòng)，觀察光屏上是否有像。c.另拿一支相同的蠟燭在玻璃板后面移動(dòng)，在玻璃板前面觀察，使它與前面蠟燭的像重合，比較物與像的大小關(guān)系。這時(shí)，后一支蠟燭的位置就是前一支蠟燭的像的位置。改變玻璃板前面蠟燭的位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，每次都記下兩支蠟燭的位置。d.在白紙上畫出玻璃板的位置，移開玻璃板，用刻度尺畫實(shí)線，把每次實(shí)驗(yàn)中兩支蠟燭的位置連接起來，量出兩支蠟燭到玻璃板的距離，記錄下來并比較它們的大小，再用量角器測量兩支蠟燭的位置連接與鏡面的關(guān)系。e.學(xué)生設(shè)計(jì)表格（如下表）。設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行探究設(shè)計(jì)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)圍繞探究目的選擇儀器，培養(yǎng)邏輯思維能力以及帶著任務(wù)去討論的習(xí)慣。要求學(xué)生在設(shè)計(jì)的同時(shí)，也在培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力與制訂計(jì)劃的能力。展示設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。為了讓學(xué)生更清晰直觀展示，借助備課助手中“同步實(shí)驗(yàn)”的探究實(shí)驗(yàn)功能，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑別組的方案，學(xué)生利用“同步實(shí)驗(yàn)”展示用沒點(diǎn)燃的蠟燭替代像，提出“替代法”這一探究方法（如右圖）。設(shè)計(jì)意圖：平面鏡成像是本課重點(diǎn)，又是通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出的，一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。學(xué)生借助備課助手中同步實(shí)驗(yàn)的“探究實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行演示、操作，理解并掌握實(shí)驗(yàn)的方法，而且在備課助手的一次次演示中，發(fā)揮學(xué)科工具的優(yōu)勢，彌補(bǔ)設(shè)計(jì)與想象的不足，突破替代法比較物和像的大小關(guān)系這一難點(diǎn)。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，并到講臺前展示實(shí)驗(yàn)過程，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論。師生共同總結(jié)平面鏡成像的特點(diǎn)：像與物的大小相等;像和物體到鏡面的距離相等;像和物體對于平面鏡是對稱的;平面鏡所成的像是虛像。同時(shí)，教師提出問題：①實(shí)驗(yàn)中為什么用玻璃板而不用平面鏡？②實(shí)驗(yàn)中為什么要用兩支完全相同的蠟燭？③如果通過玻璃板看到了兩個(gè)像，原因是什么？如何克服這個(gè)現(xiàn)象？設(shè)計(jì)意圖：在探究“平面鏡成像特點(diǎn)”中領(lǐng)略物理現(xiàn)象的美妙與和諧，體會(huì)獲得知識的成功感，提高學(xué)生質(zhì)疑、分析、總結(jié)解決問題的能力。通過學(xué)生的互動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力和創(chuàng)新意識，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和語言表達(dá)能力，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。教師提出問題：燭焰發(fā)出的光遇見平面鏡會(huì)怎樣？我們?yōu)槭裁茨芸吹街車奈矬w？學(xué)生先獨(dú)立思考并討論，為了讓學(xué)生更好地理解虛像，教師利用備課助手中的“三維工具”，呈現(xiàn)正確的作圖過程，讓學(xué)生深入理解平面鏡成像原理是光的反射，平面鏡所成的像是虛像。虛像不是實(shí)際光會(huì)聚而成的，用光屏承接不到。設(shè)計(jì)意圖：利用三維工具作圖，能讓學(xué)生清晰地看到反向延長線，真正突破虛像不是由實(shí)際光線會(huì)聚形成的這一難點(diǎn)。在三維實(shí)驗(yàn)的直觀感受下將學(xué)生的思考推向深入，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯思考和推理，為后面學(xué)習(xí)凸透鏡成像特點(diǎn)也做好鋪墊。（4）深入探究活動(dòng)三：“探”平面鏡成像特點(diǎn)的應(yīng)用。①用平面鏡觀察眼睛不能看到的物體，如自己的面容、姿勢、口腔內(nèi)牙齒等，結(jié)合這些談?wù)勂矫骁R的作用。②根據(jù)潛望鏡的光路，說出其中兩個(gè)平行的平面鏡的作用。③在你的生活中，哪些地方存在因?yàn)槭褂闷矫骁R而造成的光污染？它屬于什么反射？你的防治建議是什么？設(shè)計(jì)意圖：知道平面鏡的應(yīng)用，把學(xué)習(xí)的知識融入到生活中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任。（5）課堂小結(jié)及布置作業(yè)（略）本節(jié)課的教學(xué)過程使學(xué)生感到輕松、愉悅，筆者將信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)有效融合，幫助學(xué)生掌握重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。但本節(jié)課也存在幾點(diǎn)不足：一是由于學(xué)生能力發(fā)展的不平衡，在施行新型教學(xué)方式時(shí)有部分學(xué)生感到有一定難度，在展示環(huán)節(jié)還要繼續(xù)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。二是探究過程中“提出問題”環(huán)節(jié)仍由教師拋出問題，學(xué)生自主提問、猜想、探究能力有待加強(qiáng)。三是本節(jié)課屬于實(shí)驗(yàn)探究課型，中間還穿插難點(diǎn)的突破，時(shí)間安排方面有點(diǎn)緊張，一節(jié)課的時(shí)間沒有完整地完成整節(jié)課的教學(xué)。應(yīng)用信息技術(shù)上好物理課，并不是簡單地在物理課堂教學(xué)中用到計(jì)算機(jī)、多媒體，也不是信息技術(shù)與物理教學(xué)的疊加，而是把信息技術(shù)與物理學(xué)習(xí)進(jìn)行有效融合，在信息技術(shù)的輔助下激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識。智慧教育要求在整個(gè)教學(xué)過程中所有的參與者