初中物理教材中科學方法分析案例

李修海

摘?要：物理作為一門實驗學科，在學習的過程中，合理的運用各種科學方法，有助于概念的建構和邏輯思維的培養。

關鍵詞：歸納法?直接顯示法?模型法?幾何圖形法

科學方法是研究和描述物理現象、實施物理實驗、總結和檢驗物理規律時所應用的各種手段與方法。科學方法作為物理認識活動的中介，是連接物理現象與物理知識的紐帶，在物理理論的發展中起著橋梁作用。

大量的研究和經驗表明在同一事物的橫向縱向發展過程中的轉折過度處、在不同事物之間建立聯系或發生關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“學習一定的物理基礎知識，養成良好的思維習慣，在解決問題或做決定時能嘗試運用科學原理和科學研究方法”的目標要求。而教材是諸多思想、方法的載體，所以結合自身教學經驗深入挖掘教材中的科學方法，從而使其逐步顯性化的研究是一項有深遠意義的工作。

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）為例，結合自身教學經歷對其中涉及的科學方法進行分析。

一、光的反射現象

教材并沒有直接給出反射的定義，只是運用簡單枚舉歸納法（桌面、水面及其他許多物體）提出光的反射，讓學生對光的反射有初步的感性認識。這樣提出光的反射概念看起來比較簡單，但物理的學習必然要從直觀到抽象，教師還是應該逐步通過現象或事例，如可以利用激光演示儀演示平面鏡對光的反射，從而引導學生得出反射現象的概念，即“光傳播到不同物質表面時，在分界面上改變傳播方向又返回原來物質中的現象”。這樣處理雖然難度上略有增加，但有助于學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律的過程中認識逐漸加強，這樣處理更符合學生的認知規律。

二、光的反射定律

光的反射定律是本節的核心，教材安排了“探究光反射時的規律”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律;實驗源是發光的光源;實驗效果顯示器是一個可以繞接縫轉動的兩塊硬紙板。將光的路徑在硬紙板上顯示出來，這是設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象，在此現象的基礎上提出反射面、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。引導學生根據觀察到的現象深入思考討論，借助于數學思維，能初步感覺到反射光線入射光線似乎關于某條線對稱（對稱法），學生會想到需要在反射光線和入射光線之間畫一條輔助線，這樣一步步激發學生的思想火花，水到渠成的提出法線概念，個人感覺這樣處理更符合學生的認知規律。而且這樣處理，學生對下面“反射光線入射光線分居法線兩側”的規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，運用猜想——反駁的思維模式，先讓學生對三線位置關系進行大膽猜測，教師利用竹筷配合學生的猜想演示幾種光線的位置模型，以此幫助學生對“同一平面”的理解，這樣處理有助于激發學生的探究欲望。在以上工作的基礎上，再引導學生利用教材中的設計方案探究三線是否共面的問題。學生通過紙板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”的結論，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用了逆向思維法，實際教學中讓學生利用兩個激光手電相互配合，當發現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用。

三、鏡面反射和漫反射

教材中這一部分內容屬于光的反射在生活中的的應用。運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象的原因，這是典型的比較法的運用。在這部分知識中還涉及“等效”“微分”的思想，主要體現在研究漫反射時，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用光的反射定律，從而得出漫反射的規律。利用兩種反射的光路圖，幫助學生理解兩種反射的聯系與區別，也體現了模型法和幾何圖形法的運用。接下來教材聯系生活實際提出了“光污染”，在這一環節中兩種反射的理論本身就具有了方法的意義。

通過以上內容可以看出，分析教材中科學方法因素的三種方法并不是完全獨立存在的，比如在運用教學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構。另外由于教材類型的復雜化，也會導致幾種方法在運用過程中會出現交互。可以說方法無處不在，而且分析出這么多方法，并非都要教給學生，具體到哪些方法顯性化有利于學生思維的發展和對知識的掌握是需要我們逐步摸索和探討的。

結語

對于物理學來說，其思想和方法就是其發展的靈魂。教師在教學過程中將教材中的科學方法顯性化無疑為進行物理科學方法教育奠定了基礎。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、科學方法，也要熟悉相關學段學生的認知能力、心理狀態、甚至學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驗和能力，還要有對學生的充分關愛。