初中物理教材中科學(xué)方法分析案例

李修海

摘?要：物理作為一門實驗學(xué)科，在學(xué)習(xí)的過程中，合理的運(yùn)用各種科學(xué)方法，有助于概念的建構(gòu)和邏輯思維的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：歸納法?直接顯示法?模型法?幾何圖形法

科學(xué)方法是研究和描述物理現(xiàn)象、實施物理實驗、總結(jié)和檢驗物理規(guī)律時所應(yīng)用的各種手段與方法?？茖W(xué)方法作為物理認(rèn)識活動的中介，是連接物理現(xiàn)象與物理知識的紐帶，在物理理論的發(fā)展中起著橋梁作用。

大量的研究和經(jīng)驗表明在同一事物的橫向縱向發(fā)展過程中的轉(zhuǎn)折過度處、在不同事物之間建立聯(lián)系或發(fā)生關(guān)系時都一定會存在方法，而且理論用于實踐解決實際問題時，理論本身也就具有了方法的意義。

初中物理新課程提出“學(xué)習(xí)一定的物理基礎(chǔ)知識，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，在解決問題或做決定時能嘗試運(yùn)用科學(xué)原理和科學(xué)研究方法”的目標(biāo)要求。而教材是諸多思想、方法的載體，所以結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗深入挖掘教材中的科學(xué)方法，從而使其逐步顯性化的研究是一項有深遠(yuǎn)意義的工作。

下面以 “光的反射”（2012年5月人教版教材八年級上冊第四章第二節(jié)）為例，結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)歷對其中涉及的科學(xué)方法進(jìn)行分析。

一、光的反射現(xiàn)象

教材并沒有直接給出反射的定義，只是運(yùn)用簡單枚舉歸納法（桌面、水面及其他許多物體）提出光的反射，讓學(xué)生對光的反射有初步的感性認(rèn)識。這樣提出光的反射概念看起來比較簡單，但物理的學(xué)習(xí)必然要從直觀到抽象，教師還是應(yīng)該逐步通過現(xiàn)象或事例，如可以利用激光演示儀演示平面鏡對光的反射，從而引導(dǎo)學(xué)生得出反射現(xiàn)象的概念，即“光傳播到不同物質(zhì)表面時，在分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象”。這樣處理雖然難度上略有增加，但有助于學(xué)生對問題的深入理解和思維能力的提升。然后在實驗探究反射規(guī)律的過程中認(rèn)識逐漸加強(qiáng)，這樣處理更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

二、光的反射定律

光的反射定律是本節(jié)的核心，教材安排了“探究光反射時的規(guī)律”實驗，這一部分屬于實驗教材，我們通過以下幾個方面分析本實驗中涉及的科學(xué)方法要素。

1.實驗的三個基本組成部分

這個實驗中的實驗對象是“光”，研究它射到玻璃界面上反射后所遵循的規(guī)律;實驗源是發(fā)光的光源;實驗效果顯示器是一個可以繞接縫轉(zhuǎn)動的兩塊硬紙板。將光的路徑在硬紙板上顯示出來，這是設(shè)計實驗效果顯示方法中的直接顯示法。

2.實驗中基本物理概念的定義方法

在實際教學(xué)中，我們不妨這樣處理這幾個物理概念：

（1）使用激光演示儀演示半圓形玻璃磚對光的反射現(xiàn)象，在此現(xiàn)象的基礎(chǔ)上提出反射面、入射光線、反射光線、入射點幾個基本名詞。

（2）分別讓入射光線原理和靠近反射面，觀察反射光線的變化趨勢。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象深入思考討論，借助于數(shù)學(xué)思維，能初步感覺到反射光線入射光線似乎關(guān)于某條線對稱（對稱法），學(xué)生會想到需要在反射光線和入射光線之間畫一條輔助線，這樣一步步激發(fā)學(xué)生的思想火花，水到渠成的提出法線概念，個人感覺這樣處理更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。而且這樣處理，學(xué)生對下面“反射光線入射光線分居法線兩側(cè)”的規(guī)律得出不再有思維障礙。

3.實驗中的思維方法

本實驗中用光線來表示光的傳播路徑，這是物理模型法，是在實驗基礎(chǔ)上對物理事實的一種近似形象的描寫。研究三線是否共面問題時，運(yùn)用猜想——反駁的思維模式，先讓學(xué)生對三線位置關(guān)系進(jìn)行大膽猜測，教師利用竹筷配合學(xué)生的猜想演示幾種光線的位置模型，以此幫助學(xué)生對“同一平面”的理解，這樣處理有助于激發(fā)學(xué)生的探究欲望。在以上工作的基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生利用教材中的設(shè)計方案探究三線是否共面的問題。學(xué)生通過紙板NOF面上看不到反射光，得出“反射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)”的結(jié)論，這是一種反證的實驗推理過程。在接下來探究光路可逆的實驗中運(yùn)用了逆向思維法，實際教學(xué)中讓學(xué)生利用兩個激光手電相互配合，當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩個反射光路重合時，說明光路是可逆的。另外教材中舉出的“目光互視”的生活實例也是逆向思維方法的具體運(yùn)用。

三、鏡面反射和漫反射

教材中這一部分內(nèi)容屬于光的反射在生活中的的應(yīng)用。運(yùn)用分類的方法將反射分為鏡面反射和漫反射。通過比較鏡面反射和漫反射的反射面，闡述了造成兩種反射現(xiàn)象的原因，這是典型的比較法的運(yùn)用。在這部分知識中還涉及“等效”“微分”的思想，主要體現(xiàn)在研究漫反射時，把凹凸不平的面等效地分成許多小的平面，在每個小的平面上應(yīng)用光的反射定律，從而得出漫反射的規(guī)律。利用兩種反射的光路圖，幫助學(xué)生理解兩種反射的聯(lián)系與區(qū)別，也體現(xiàn)了模型法和幾何圖形法的運(yùn)用。接下來教材聯(lián)系生活實際提出了“光污染”，在這一環(huán)節(jié)中兩種反射的理論本身就具有了方法的意義。

通過以上內(nèi)容可以看出，分析教材中科學(xué)方法因素的三種方法并不是完全獨立存在的，比如在運(yùn)用教學(xué)邏輯程序分析法時還要考慮到知識的類型歸類，同時也要考慮知識之間的結(jié)構(gòu)。另外由于教材類型的復(fù)雜化，也會導(dǎo)致幾種方法在運(yùn)用過程中會出現(xiàn)交互?？梢哉f方法無處不在，而且分析出這么多方法，并非都要教給學(xué)生，具體到哪些方法顯性化有利于學(xué)生思維的發(fā)展和對知識的掌握是需要我們逐步摸索和探討的。

結(jié)語

對于物理學(xué)來說，其思想和方法就是其發(fā)展的靈魂。教師在教學(xué)過程中將教材中的科學(xué)方法顯性化無疑為進(jìn)行物理科學(xué)方法教育奠定了基礎(chǔ)。這條研究道路也對教師提出更高的要求，要求我們既要熟悉教材、教法、科學(xué)方法，也要熟悉相關(guān)學(xué)段學(xué)生的認(rèn)知能力、心理狀態(tài)、甚至學(xué)生的生活背景等因素。要求教師既要有豐富的理論功底，又要有具體實踐操作的經(jīng)驗和能力，還要有對學(xué)生的充分關(guān)愛。