體現(xiàn)科學本質(zhì)的初中物理教學方法
——以“光的色彩——顏色”教學為例

張士國

（江陰市云亭中學，江蘇 無錫 214400）

0 引言

科學本質(zhì)可以分為三個部分，分別為科學世界觀、科學探究方法、科學事業(yè)本質(zhì)?？茖W世界觀是指認為世界能夠被認知，科學在不斷發(fā)展著的觀念；科學探究方法是重視證據(jù)，想象和邏輯統(tǒng)一的科學研究方法；科學事業(yè)本質(zhì)是指科學事業(yè)能夠幫助人們認識自然界，造福人類的本質(zhì)認知。物理是一門傳統(tǒng)的基礎科學學科，對物理學的研究和學習可以完美地體現(xiàn)科學本質(zhì)。在初中物理教學中，教師應該將科學本質(zhì)凸顯出來，發(fā)展學生的科學素養(yǎng)。下面以蘇科版初中物理八年級上冊“光的色彩——顏色”一節(jié)教學為例，探討體現(xiàn)科學本質(zhì)的初中物理教學方法。

1 創(chuàng)設真實情境

教學情境可以給予學生學習價值：一方面，學生可以認識到物理知識來源于真實世界，而非憑空捏造出來的，學生在學習時重視聯(lián)系真實世界；另一方面，學生可以認識到物理知識是改造自然界，創(chuàng)造美好生活的工具，發(fā)展了學生應用物理知識的意識。遇到新問題時，學生會提出猜想。教師在讓學生“作出猜想”之前，要創(chuàng)設合適的情景幫助學生“回憶”相關的生活體驗和現(xiàn)象.如果學生不具有對應的基礎，則必須通過實驗、活動或者圖片、視頻等形式，向?qū)W生展示相關情景[1]。創(chuàng)設真實的教學情境也是體現(xiàn)科學本質(zhì)的重要手段。物理概念從大量物理現(xiàn)象中抽象出來，物理規(guī)律從大量物理事實中概括出來。創(chuàng)設真實情境可以為學生抽象物理概念，概括物理知識提供基礎，使學生認識到人類以實踐活動作為工具認識自然界，自然界是可以被人類認識的。

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學中，教師可以結合教學內(nèi)容創(chuàng)設真實情境，引導學生認識光現(xiàn)象。教師展示和光現(xiàn)象有關的照片。這些照片展示了池塘中的荷葉映襯的荷花、雨后懸掛在天空中的彩虹、一望無際的菊海、落日的余暉等。這些照片向?qū)W生展示了生活中美麗的光現(xiàn)象，學生被五彩斑斕的光現(xiàn)象所吸引，他們希望進一步了解光的色彩。教師提出問題：“這些照片中所呈現(xiàn)的現(xiàn)象和光有關，你知道哪些東西可以發(fā)光嗎？”學生列舉出了一些實例，有太陽、閃電、螢火蟲、月亮、點燃的蠟燭、發(fā)光水母等。教師總結：“自身能夠發(fā)光的物體叫做光源，上述物體都是光源嗎？”通過討論，學生發(fā)現(xiàn)月亮反射太陽光，自身不能發(fā)光，因此不屬于光源。教師再指導學生對自然光源和人工光源進行分類。真實情境的展示讓學生對光現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚興趣，教師指導學生使用抽象的思維方式建立了“光源”概念，并對光源進行了分類，這個過程有助于學生建立科學世界觀。

2 提出探究問題

探究是初中物理教學和學習的重要主題。探究是一種類似于科學家研究科學問題的學習活動。在初中物理教學中應用探究可以確立學生的主體地位，發(fā)展學生的科學素養(yǎng)。體現(xiàn)科學本質(zhì)的教學方法將探究作為基本的教學方式。在初中物理教學中，教師可以根據(jù)教學需要提出探究主題，引導學生自主建構相關的知識體系。教師利用探究問題促進學生對科學本質(zhì)的認識。

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學中，教師可以使用探究教學方式。教師提出問題：“平時我們所見到的太陽光是白色的，但是雨后彩虹卻是五顏六色的，這是什么原因？”教師提供給學生三棱鏡，能夠發(fā)出白光的手電筒，要求學生展開探究。首先，學生將手電筒作為光源，利用三棱鏡做實驗，他們發(fā)現(xiàn)白光通過三棱鏡后變成了七種彩色光，如圖1 所示。接著，學生利用太陽光做實驗，學生發(fā)現(xiàn)白色的太陽光通過三棱鏡后同樣會出現(xiàn)七種彩色光。教師提出問題：“此實驗現(xiàn)象說明了什么問題？”一些學生總結出“白光由多種單色光復合而成”這一規(guī)律。教師進一步引導學生探究：“如何通過轉(zhuǎn)化思維的方式來證明你們的結論？”學生思考后又做了一個實驗，他們將激光器發(fā)出的各種顏色的光照射在白紙上的同一個位置，出現(xiàn)了白色。這個探究實驗從另外一個角度充分地證明了“白光是由多種色光復合而成的”這一結論。教師提出問題：“白色光由哪幾種單色光復合而成呢？”學生將白光分解開來，投射在白色光屏上，然后由上到下記錄各種顏色的單色光。記錄好了之后，學生也就了解到白色光可以分解為紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七色光。在此過程中，教師的問題起到了引領學生探究的作用。學生在探究過程中積極思考，認識了七種色光。這在一定程度上發(fā)展了學生的科學世界觀。

圖1 三棱鏡分解白色光

3 滲透物理學史

物理學史記述了物理學研究和發(fā)展的歷史。在初中物理教學中，教師很少講授物理學史。實際上，物理學史是十分重要的教學資源。通過相關物理學史的學習，學生不僅可以了解物理學知識的建立過程，更為重要的是了解前輩科學家為了探索物理規(guī)律，發(fā)展人類文明，所作出的努力和犧牲。這對學生認識科學事業(yè)本質(zhì)有重要的價值。

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學中，教師可以介紹相關的物理學史，增加課堂教學的厚度。首先，教師介紹牛頓的光的色散實驗。牛頓是最偉大的物理學家之一，學生對牛頓的了解大多為力學。實際上，牛頓在光學方面也有很重要的研究。牛頓將三棱鏡放置在窗口處，白色的太陽光透過三棱鏡照射在墻上，出現(xiàn)了彩色條紋，因此牛頓發(fā)現(xiàn)了光的色散現(xiàn)象。這一段物理學史的介紹可以讓學生感受到偉大物理學家對自然界的濃厚興趣。他們在進行物理學探索的時候僅僅是依靠著濃厚的興趣，而非為了個人的利益。但是，物理學家的探索提升了人類的生活水平。然后，教師拓展介紹牛頓在光學方面的研究。牛頓為了研究光的本質(zhì)，冒著失明的危險將一根長針扎到眼球的下方。這個故事可以讓學生認識到科學探索的艱辛，每一項科學發(fā)現(xiàn)都飽含著科學家們的血汗。教師再介紹牛頓對于光的本質(zhì)的看法。牛頓認為光的本質(zhì)是微粒，這種假說可以解釋光的直線傳播、反射等現(xiàn)象。但是，有關光本質(zhì)的討論經(jīng)歷了十分復雜的過程，一直到愛因斯坦才準確地認識光的本質(zhì)。這個故事可以讓學生了解到科學探索并非一帆風順，而是十分曲折，但是人類在不斷邁向科學真理。

4 組織實驗探究

實驗是物理學中十分有特色的實踐活動。物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開實驗，物理規(guī)律的驗證離不開實驗。在初中物理教學中，教師采用了演示實驗和分組實驗等實驗教學方式。體現(xiàn)科學本質(zhì)的教學方式要求學生自主實驗，自主探究物理規(guī)律。在學生自主實驗過程中，教師起到組織和指導的作用。學生自主完成探究實驗的過程對學生全面認識科學本質(zhì)具有十分重要的作用。一方面，學生自主完成探究實驗經(jīng)歷了科學家探索的過程，更能引起學生對科學探索的內(nèi)心共鳴；另一方面，學生自主完成探究實驗讓他們更為深入地理解物理規(guī)律，使學生更有信心參與物理探究。

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學中，教師可以引導學生完成多個探究實驗。探究實驗1，透明物體的顏色。學生利用各種顏色透明塑料紙觀察。如，學生使用紅色的透明塑料紙觀察白光呈紅色，而觀察綠光呈黑色。通過這個探究實驗，學生認識到透明物體的顏色和能夠透過它的光的顏色有關。探究實驗2，不透明物體的顏色。學生將不同顏色的光照射到有顏色的不透明的紙上。如，學生將白光照射在紅色紙上，發(fā)現(xiàn)紙呈現(xiàn)紅色，將綠光照射在紅色紙上，發(fā)現(xiàn)紙呈黑色。通過這個探究實驗，學生認識到不透明物體的顏色和它反射光的顏色有關。在這些實驗探究過程中，學生不可能輕易地得到物理規(guī)律，總是經(jīng)歷許多曲折的過程才可以完成探究實驗。甚至，有些學生做實驗時出現(xiàn)了錯誤導致無法得出實驗結論。但是，由于是學生親身經(jīng)歷的探究過程，他們在探究實驗中獲得了許多獨特體驗，這些體驗對學生認識科學本質(zhì)有重要的作用。

5 概括物理規(guī)律

歸納能力對學生學習物理來說十分重要。如果學生缺乏歸納能力，他們則不能構建完備的物理知識體系。在初中物理教學中，教師要幫助學生歸納概括所學到的各種知識。體現(xiàn)科學本質(zhì)的教學方法強調(diào)學生的自我歸納和概括。教師通過適當?shù)匾龑?，讓學生自主歸納概括所學到的知識。經(jīng)歷這個過程可以強化學生的物理觀念，促進學生認識科學本質(zhì)。青少年對于科學本質(zhì)的認識，不僅是科學素養(yǎng)的重要維度，而且制約著他們對于科學事業(yè)與科學活動的認識，影響著他們對科學研究及與科學技術有關的工作的興趣[2]。構建物理知識體系是學生認識科學本質(zhì)的重要路徑。

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學中，教師在多個關鍵節(jié)點引導學生進行歸納總結。在“光源”概念教學時，教師引導學生總結“光源”概念，并將光源分類為自然光源和人工光源。在“光的色散”規(guī)律教學時，教師引導學生總結“白色光通過三棱鏡，會被分解為紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七種單色光”。在“光的三原色”教學時，教師引導學生總結“光的三原色為紅、綠、藍”。在“物體的顏色”規(guī)律教學時，教師引導學生總結“透明物體的顏色由透過它的光的顏色所決定，不透明物體的顏色由它反射的光的顏色所決定”。在教學的最后階段，教師還引導學生對本節(jié)課的核心內(nèi)容進行歸納總結，將零散的知識點構建為一個整體。在這個教學過程中，學生逐步認識了光的顏色，他們確立了自然規(guī)律可以被認識的信念。

6 結語

物理教師是將來課程的主要實施者，可以說物理教師擁有怎樣的科學本質(zhì)觀將會關系到其對學生科學本質(zhì)觀的培養(yǎng)[3]。因此，初中物理教師要首先理清科學的本質(zhì)特征。體現(xiàn)科學本質(zhì)的初中物理教學方法嚴格關注科學本質(zhì)的三個方面，即科學世界觀、科學探究方法、科學事業(yè)本質(zhì)。在每一個教學環(huán)節(jié)中，教師將這三個方面融入其中，逐步培養(yǎng)學生認識科學本質(zhì)，促進學生科學素養(yǎng)的提升。