基于深度学习的初中物理科学探究 --以《探究平面镜成像》为例

摘要：本节课以新课程标准为指导，体现从生活走向物理，从物理走向社会的教育理念，提倡教学形式和学习方式的多样化。科学探究是物理核心素养中重要内容之一。充分利用媒体辅助，使物理情景具体化、形象化，培养学生思维，实现学生的深度学习。

关键词：科学探究，深度学习，创设情景，培养思维

《义务教育物理课程标准（2022版）》指出，物理课程要培养的核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。其中科学探究主要是问题、证据、解释、交流围绕这四个环节展开。深度学习，就是在教师的主导下，通过设计符合学生认知特点的问题、任务，学生围绕着这些挑战性的内容，主动参与，想方设法解决问题和完成任务，体会成功和获得成就的有意义的学习过程。

在学习《探究平面镜成像》这节内容之前，已经学习了《光的反射》有关内容。知道平面镜成像室光的反射的应用与延申，能够根据光的反射定律，画出光的反射的光路图。但是，对于“像”以及“虚像”的概念还是很陌生，对于如何能够找到这个“虚像”以及如何测量都还存在一定问题。学生能够对科学探究的几个环节：提出问题、猜想假设、设计实验、分析论证以及评估交流有了一定的基础，但是还不够熟练。本节课要通过创设情景、设置问题、给予任务、教具创新等解决上述问题，帮助学生理解好“虚像”这个概念，对科学探究的几个环节进行训练。

一、创设情境，引入新课，激发兴趣

教师：表演魔术——“隔山打牛”；提问：我为什么能够同时将前后两个蜡烛都吹灭？

学生：观察魔术、思考问题

设计意图：培养学生的观察能力，激发学生的好奇心和求知欲激发学生兴趣，调动学生的学习兴趣，为后边确定实验器材做铺垫。

分析：通过以上活动的设计，学生对魔术背后的原理产生的浓厚的兴趣，直观的印象使情景形象化且深入学生的内心，如何设计合适的实验解决学生的“疑惑”是接下来设计的重点，也是学生思维不断深入的突破点。

教师：实际上中间的透明玻璃板，在生活有很多。比如梳妆打扮用的镜子，平静的湖面都可以称之为平面镜。通过学习今天的内容，就能够解释上面那个魔术。

设计意图：从一个物理魔术的情景过度到物理课要学习的内容，使学生更早进入学习状态，认识学习本节课内容的重要性。

分析：从情景到知识，需要构建物理模型，只有这样才能让学生更好掌握知识，理解概念。

二、创造适宜的实验条件，自主探究

（一）通过演示实验，认识“虚像”

教师：将一个较长的发光体放在平面镜前，学生通过平面镜能够观察到发光体的像。不通过平面镜，直接观察的后面，发现这个像实际并不存在。

学生：观察思考这种“像”的特点。

教师：给出定义我们把这样实际并不存在的像，只能观察但是不是实际光线会聚而成的像称之为虚像。

分析：通过此环节，展示生活中的物体，让学生真正观察生活中的像，体现从生活走向物理的理念同时也培养学生观察实验的能力。

（二）实验升级，思维深入，能力提升

教师：在实验一的基础上，再将一个较短的发光体。让学生观察两个发光体的像，并思考像有什么特点？将发光体的前后移动，学生观察像有什么变化？提问：根据这个现象以及生活中的经验，两个不同身高的人站在穿衣镜前，并其中一个人前后走动，会有什么发现？你想知道哪些平面镜成像的知识？

学生：观察实验，小组讨论，提出有关平面镜像与物的问题，结合生活经验猜想出初步的结论。

设计意图：让学生在观察实验的基础上，积极思考，提出有关问题并进行猜想。

分析：本环节的实验是上一个实验的升级版，在观察像的基础上，还要观察像的变化，并启发学生思考像的变化情况，思维难度也逐渐提升，但是可视化的实验直接将抽象的规律直观展示，降低了学生的思维难度，有助于学生思考。结合生活实际提出的问题，让学生进一步体会了物理与生活的联系，建立模型，产生进一步探索生活中物理规律的欲望，逐步发展了学生的核心素养。

（三）发现问题，设计实验，科学探究

1、创设情境，发现问题，设计实验

教师：将学生提出的问题列在黑板上。可能有：（1）像的大小可能与物体的大小有关系？（2）像到平面镜的距离可能与物体到平面镜的距离有关系？（3）像的大小可能与物体到平面镜的距离有关系？

引导学生针对某一问题进行探究，识别对应问题中的自变量是什么，测量方法以及改变方法、因变量的测量方法和不变量保持不变的方法进行实验设计。

学生：交流实验设计情况，聆听教师的点拨，完善实验设计。

设计意图：培养学生合作探究能力、展示交流能力、点评能力。

分析：在“制定计划，设计实验”这一部分里学生发现实验中的不可行性问题，在教师适时地点拨、启发、引导下，学会合作、讨论、分析，找到解决方法，突破探究过程中的难点。在这一过程中让他们经历了挫折，然后收获成功的喜悦，从而激发他们合作学习的欲望。

2、拓展情境，探究问题，分析交流

教师在学生设计的基础继续演示实验，将一个发光体放在平面镜前，用大小不同的发光体与其像去重合，观察现象。

学生：学生观察实验，发现：只有和物体大小相同的物体放在玻璃板后面才能与物体的像重合。说明像与物的大小相等。

接下来，教师改变发光体的大小，再做五次实验。引导学生得出结论。

设计意图：培养学生根据实验现象归纳结论的能力。

分析:关于平面镜成像的气态规律，引导学生按照上述思路逐一探究，学生们通过自主探究和交流讨论能完成整个探究过程。可见，思维的点评，条件的创设，实验的顺利开展和必要的交流讨论让学生的思维深度、科学探究的能力有了很大的提升。

三、体验活动，拓展应用

教师布置任务：根据平面镜成像特点：两同学一组，一位充当物体，另一位充当像，像模仿物体的动作。

学生：上台表演，并从平面镜成像原理角度评价“演出”效果。

设计意图：通过这个有趣的游戏，不但提高了学生的兴趣，同时加深理解了平面镜成像的特点，而且也体现了“寓教于乐” 的思想观念。

分析：这个环节让学生再次感受平面镜成像的特点，将理论知识和真实体验紧密相连，摒弃过去传统的教学方式——做练习题，再次体现了抽象规律与具体化情景紧密的结合，将抽象的规律可视化，将规律的应用体验化，帮助学生提升解决实际问题的能力，增强学习的乐趣，拓展思维，增强科学素养。

四、结语    

以《探究平面镜成像》为例简述了情景、实验对学生物理思维的培养。创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重心。新课引入，采用魔术表演的形式，调动学生积极性，激发学生兴趣。仪器制作与使用：自制平面镜是在已有创新器材的基础上，进行改造和创新的。其次，学生游戏设计。学生通过亲自动手实验探究平面镜像与物的关系，自主构建成像特点，摆脱了死记硬背结论的浅度学习。学生根据深度学习的科学探究，有计划地在真实情境中，经历物理思维过程，发展物理观念，从而不断提升学生的核心素养。

参考文献：

[1] 彭 佳，许桂清，吴先球，六种版本初中教材“探究凸透镜成像规律”实验的比较与启示[J].物理教学探讨,2019,37（531）；23-25

[2] 庄益君，指向深度学习的科学探究教学实践———以“探究凸透镜成像规律”为例[J]. 物理之友,2020,36（10）:4-5.

[3]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022版）[S]，北京，北京师范大学出版社，2022.4
作者简介：石秀堂（1986.12-），男，汉族，北京密云县人，北京市密云区太师庄中学，本科，一级教师，研究方向：初中物理教学。