雷行亮

物理是一門綜合性很強的學(xué)科,能考察一個人的數(shù)理邏輯能力和計算能力,同時,還包含著記憶能力。大學(xué)理工科的許多專業(yè)課,都需要物理知識做基礎(chǔ),沒有扎實的物理基礎(chǔ),會造成大學(xué)后續(xù)學(xué)習(xí)的困難。但學(xué)生對物理實在沒有信心。物理概念會記,物理規(guī)律會背,聽著全懂,做起來嘆氣,老師講一道,學(xué)生只會一題。知識無法形成整體框架,內(nèi)容全是零散的、局部的,導(dǎo)致學(xué)生認為物理難。其實歸根結(jié)底,是因為學(xué)生沒有掌握物理中的科學(xué)方法。

在物理教學(xué)過程中,有目的、有意識、有步驟的滲透和傳授物理科學(xué)方法,把各種科學(xué)方法的名稱、內(nèi)容、特點和操作過程在物理教學(xué)過程中逐步傳授給學(xué)生,讓學(xué)生體驗物理概念、物理規(guī)律得出的過程,使學(xué)生掌握并能夠在今后的物理學(xué)習(xí)和研究過程中靈活地運用這些方法,使學(xué)生在逐步掌握科學(xué)方法的同時提高科學(xué)素養(yǎng)。

物理教材對科學(xué)方法的處理比較隱性,更注重科學(xué)方法的潛移默化的感受。因此教師必須做到:研讀教材,并挖掘出其中的科學(xué)方法,并進行設(shè)計教學(xué)。其原則是:在知識點的建立、引申和擴展中,各知識點之間的連結(jié)處,一定存在物理科學(xué)方法因素。

以人教版初中物理光學(xué)部分為例:

一、歸納法

歸納法是一種由個別到一般的研究方法。它通過許多個別的事例,然后歸納出它們所共有的特性,從而得出一個一般性的結(jié)論。

1.光源的定義 課本上通過列舉生活中的各類現(xiàn)象:“宇宙中的恒星都能夠發(fā)光”、“許多動物也可以發(fā)光”、“螢火蟲在發(fā)光”、“水母、燈籠魚、斧頭魚等發(fā)出的光”,抽出這些現(xiàn)象共同的特征:“會發(fā)光”,最后進行總結(jié)歸納,把這個共同的特征上升到一般性的定義:“所有這些能夠發(fā)光的物體都叫做光源”。

2.光的直線傳播規(guī)律的得出 課本上先通過案例“看到透過樹叢的光束是直的”、“從汽車前燈射出的光束是直的”、“電影放映機射向銀幕的光束也是直的”,歸納總結(jié)得出“光在空氣中是沿直線傳播的”。

接著提出猜想:“光在空氣中沿直線傳播,那么在液體中是不是也沿直線傳播呢?”然后設(shè)計實驗來探究猜想,此時需要研究問題,就面臨采取方法,課本此時采取的科學(xué)方法便是“實驗法”,再探究在固體中的情況,最后歸納出“實驗表明,光在水、玻璃中也是沿直線傳播的?！边M而得出“光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”。

教材中在結(jié)論處特別寫明“實驗表明”四個字,這里一定要向?qū)W生強調(diào),這里的“實驗”二字強調(diào)了“大量實驗”,因為只有大量實驗的基礎(chǔ)上,才能得出普遍性規(guī)律。

教材此處編寫的意圖,也有引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的現(xiàn)象,并大膽進行遷移、猜想,還可以設(shè)計實驗進行探究。長期堅持這樣的教學(xué),會培養(yǎng)出有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的學(xué)生。

光學(xué)部分規(guī)律的得出,基本都是應(yīng)用歸納法,如后面的光的反射定律也是在多次實驗的基礎(chǔ)上,多次觀察入射光線和反射光線的位置關(guān)系,多次比較入射角和反射角的大小關(guān)系歸納而得到的,還有光的折射定律等等。

二、分類法

分類法是根據(jù)研究對象的共同點和差異點,將對象區(qū)分為不同各類的邏輯方法。

1.光源的分類 課本中列舉了許多光源,教師在教學(xué)時,可以依據(jù)光能的來源,將光源分成熱光源和冷光源,也可以將光源分成人造光源和自然光源。

2.透鏡的分類 透鏡中,課本引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的眼鏡,“發(fā)現(xiàn)鏡片的中間和邊緣的厚薄不一樣?！?從而將透鏡進行分類:“中間厚、邊緣薄”的一類叫做凸透鏡,“中間薄、邊緣厚”的一類叫做凹透鏡。

三、理想模型法

理想模型法,是指在原型(物理實體、物理系統(tǒng)、物理過程)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過科學(xué)抽象而建立起來的一種研究客體。它忽略了原型中的次要因素,集中突出了原型中起主導(dǎo)作用的因素,摒棄了次要矛盾,突出了主要矛盾。所以理想模型是原型的簡化和純化,是原型的近似反映。

1.光線——實體理想模型 在光學(xué)中,存在著許多光路圖,因此課本在第一節(jié)就需要定義出“光線”的定義:“為了表示光的傳播情況,我們通常用一條帶有箭頭的直線表示光傳播的徑跡和方向。這樣的直線叫做光線?！?/p>

2.光的折射——過程理想模型 在光的折射教學(xué)時,課本首先提出“光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì),例如光從空氣進入水或玻璃時,情況會怎樣呢?然后展示了圖1,此圖很明顯地看出同時發(fā)生了光的反射和光的折射兩種現(xiàn)象。但由于光的反射不是我們要研究的主要問題,因此,課本對光的反射進行了忽略,引導(dǎo)學(xué)生建立了圖2模型。

四、為定義法

在經(jīng)驗事實或觀察實驗的基礎(chǔ)上,由人們根據(jù)研究問題的需要確定概念的方法。

如:法線、入射角、反射角的定義

在光學(xué)部分,光路中存在許多要素,為了方便大家之間的溝通與交流,需要對一些名稱做出定義,因此需要先定義出入射光線、反射光線、法線、入射角、反射角等。當然定義的時候,要滿足需要、符合實驗的前提下,還要盡量簡單、并照顧人們的習(xí)慣。

透鏡中焦點和焦距的定義等等也都是人為定義法的應(yīng)用。

五、微分法

微分法是把事物分割為許多細小的部分的方法。在高中物理中也是很常用的一種方法。

如:漫反射的教學(xué)

“看上去很平的白紙,如果在顯微鏡下觀察,可以看出實際是凹凸不平的”,這里就應(yīng)用了微分法。然后再應(yīng)用原來學(xué)過的反射定律,得出入射的平行光被凹凸不平的表面反射向四面八方。

六、圖像法

圖像法是利用圖象這種特殊且形象的數(shù)學(xué)語言工具,來表達各種現(xiàn)象的過程和規(guī)律的科學(xué)方法。

1.小孔成像 在光的直線傳播教學(xué)時,小孔成像是其一大應(yīng)用,但如果用文字來說明為什么小孔成的像是倒立的?為什么可能變大,也可能變小?就相當麻煩了,而且總也感覺說不清楚。因此課本在定義了光線后,安排了一個“想想做做”實驗,并引導(dǎo)學(xué)生“從燭焰的不同位置發(fā)出的光穿過小孔后是怎樣傳播的?試著在圖中畫一畫,也許能幫助你解釋為什么能成這樣的像。”有了光路圖,解釋就簡單、方便多了。

2.漫反射 漫反射教學(xué)時,學(xué)生經(jīng)常與鏡面反射相對比,然后認為鏡面反射遵循光的反射定律,而漫反射不遵循光的反射定律。此時,教材中重點是引導(dǎo)學(xué)生畫光路圖,先畫平行光射到光滑的鏡面上,還是平行反射,接下來,再將平行光入射到凹凸不平的表面上,依照光的反射定律,讓學(xué)生畫出反射光線,從而認識到漫反射的根本原因在于反射面的凹凸不平,而不是不遵循光的反射定律。

總之,在教材中,許多地方都在展示物理科學(xué)方法,如課本“光的傳播速度”部分,“我們總是先看到閃電,后聽見雷聲?！逼渲械摹翱偸恰本褪菤w納法的應(yīng)用;“光比聲音傳播得快?！本褪潜容^法的應(yīng)用;“在通常情況下,真空中的光速可以近似取為”其中的“近似”就是近似法的應(yīng)用。

隱藏在教材中的物理科學(xué)方法,需要教師去挖掘出來與學(xué)生分享,讓學(xué)生去體會其中的巧妙,感悟其方法的應(yīng)用,掌握并能夠在今后的學(xué)習(xí)和研究過程中靈活地運用這些方法,讓學(xué)生在形成知識的過程中經(jīng)歷探究過程,體驗科學(xué)方法、感悟科學(xué)精神、形成科學(xué)態(tài)度,提高科學(xué)素養(yǎng)。