張士國

（江陰市云亭中學(xué)，江蘇 無錫 214400）

0 引言

科學(xué)本質(zhì)可以分為三個部分，分別為科學(xué)世界觀、科學(xué)探究方法、科學(xué)事業(yè)本質(zhì)?？茖W(xué)世界觀是指認(rèn)為世界能夠被認(rèn)知，科學(xué)在不斷發(fā)展著的觀念；科學(xué)探究方法是重視證據(jù)，想象和邏輯統(tǒng)一的科學(xué)研究方法；科學(xué)事業(yè)本質(zhì)是指科學(xué)事業(yè)能夠幫助人們認(rèn)識自然界，造福人類的本質(zhì)認(rèn)知。物理是一門傳統(tǒng)的基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)科，對物理學(xué)的研究和學(xué)習(xí)可以完美地體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)。在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)該將科學(xué)本質(zhì)凸顯出來，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)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(xué)為例，探討體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的初中物理教學(xué)方法。

1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

教學(xué)情境可以給予學(xué)生學(xué)習(xí)價值：一方面，學(xué)生可以認(rèn)識到物理知識來源于真實(shí)世界，而非憑空捏造出來的，學(xué)生在學(xué)習(xí)時重視聯(lián)系真實(shí)世界；另一方面，學(xué)生可以認(rèn)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(xué)生應(yīng)用物理知識的意識。遇到新問題時，學(xué)生會提出猜想。教師在讓學(xué)生“作出猜想”之前，要創(chuàng)設(shè)合適的情景幫助學(xué)生“回憶”相關(guān)的生活體驗(yàn)和現(xiàn)象.如果學(xué)生不具有對應(yīng)的基礎(chǔ)，則必須通過實(shí)驗(yàn)、活動或者圖片、視頻等形式，向?qū)W生展示相關(guān)情景[1]。創(chuàng)設(shè)真實(shí)的教學(xué)情境也是體現(xiàn)科學(xué)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(shí)中概括出來。創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境可以為學(xué)生抽象物理概念，概括物理知識提供基礎(chǔ)，使學(xué)生認(rèn)識到人類以實(shí)踐活動作為工具認(rèn)識自然界，自然界是可以被人類認(rèn)識的。

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學(xué)中，教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識光現(xiàn)象。教師展示和光現(xiàn)象有關(guān)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(xué)生被五彩斑斕的光現(xiàn)象所吸引，他們希望進(jìn)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(guān)，你知道哪些東西可以發(fā)光嗎？”學(xué)生列舉出了一些實(shí)例，有太陽、閃電、螢火蟲、月亮、點(diǎn)燃的蠟燭、發(fā)光水母等。教師總結(jié)：“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(xué)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(dǎo)學(xué)生對自然光源和人工光源進(jìn)行分類。真實(shí)情境的展示讓學(xué)生對光現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚興趣，教師指導(dǎo)學(xué)生使用抽象的思維方式建立了“光源”概念，并對光源進(jìn)行了分類，這個過程有助于學(xué)生建立科學(xué)世界觀。

2 提出探究問題

探究是初中物理教學(xué)和學(xué)習(xí)的重要主題。探究是一種類似于科學(xué)家研究科學(xué)問題的學(xué)習(xí)活動。在初中物理教學(xué)中應(yīng)用探究可以確立學(xué)生的主體地位，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)方法將探究作為基本的教學(xué)方式。在初中物理教學(xué)中，教師可以根據(jù)教學(xué)需要提出探究主題，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)相關(guān)的知識體系。教師利用探究問題促進(jìn)學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學(xué)中，教師可以使用探究教學(xué)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(xué)生三棱鏡，能夠發(fā)出白光的手電筒，要求學(xué)生展開探究。首先，學(xué)生將手電筒作為光源，利用三棱鏡做實(shí)驗(yàn)，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(xué)生利用太陽光做實(shí)驗(yàn)，學(xué)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么問題？”一些學(xué)生總結(jié)出“白光由多種單色光復(fù)合而成”這一規(guī)律。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生探究：“如何通過轉(zhuǎn)化思維的方式來證明你們的結(jié)論？”學(xué)生思考后又做了一個實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)從另外一個角度充分地證明了“白光是由多種色光復(fù)合而成的”這一結(jié)論。教師提出問題：“白色光由哪幾種單色光復(fù)合而成呢？”學(xué)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(xué)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(lǐng)學(xué)生探究的作用。學(xué)生在探究過程中積極思考，認(rèn)識了七種色光。這在一定程度上發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)世界觀。

圖1 三棱鏡分解白色光

3 滲透物理學(xué)史

物理學(xué)史記述了物理學(xué)研究和發(fā)展的歷史。在初中物理教學(xué)中，教師很少講授物理學(xué)史。實(shí)際上，物理學(xué)史是十分重要的教學(xué)資源。通過相關(guān)物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以了解物理學(xué)知識的建立過程，更為重要的是了解前輩科學(xué)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(xué)生認(rèn)識科學(xué)事業(yè)本質(zhì)有重要的價值。

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學(xué)中，教師可以介紹相關(guān)的物理學(xué)史，增加課堂教學(xué)的厚度。首先，教師介紹牛頓的光的色散實(shí)驗(yàn)。牛頓是最偉大的物理學(xué)家之一，學(xué)生對牛頓的了解大多為力學(xué)。實(shí)際上，牛頓在光學(xué)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(xué)史的介紹可以讓學(xué)生感受到偉大物理學(xué)家對自然界的濃厚興趣。他們在進(jìn)行物理學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)生認(rèn)識到科學(xué)探索的艱辛，每一項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)都飽含著科學(xué)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(rèn)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(guān)光本質(zhì)的討論經(jīng)歷了十分復(fù)雜的過程，一直到愛因斯坦才準(zhǔn)確地認(rèn)識光的本質(zhì)。這個故事可以讓學(xué)生了解到科學(xué)探索并非一帆風(fēng)順，而是十分曲折，但是人類在不斷邁向科學(xué)真理。

4 組織實(shí)驗(yàn)探究

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

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生完成多個探究實(shí)驗(yàn)。探究實(shí)驗(yàn)1，透明物體的顏色。學(xué)生利用各種顏色透明塑料紙觀察。如，學(xué)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(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)識到透明物體的顏色和能夠透過它的光的顏色有關(guān)。探究實(shí)驗(yàn)2，不透明物體的顏色。學(xué)生將不同顏色的光照射到有顏色的不透明的紙上。如，學(xué)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(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)識到不透明物體的顏色和它反射光的顏色有關(guān)。在這些實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)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(shí)驗(yàn)。甚至，有些學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時出現(xiàn)了錯誤導(dǎo)致無法得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。但是，由于是學(xué)生親身經(jīng)歷的探究過程，他們在探究實(shí)驗(yàn)中獲得了許多獨(dú)特體驗(yàn)，這些體驗(yàn)對學(xué)生認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)有重要的作用。

5 概括物理規(guī)律

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

在“光的色彩——顏色”一節(jié)教學(xué)中，教師在多個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)。在“光源”概念教學(xué)時，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)“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(xué)時，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)“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(xué)時，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)“光的三原色為紅、綠、藍(lán)”。在“物體的顏色”規(guī)律教學(xué)時，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)“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(xué)的最后階段，教師還引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)課的核心內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，將零散的知識點(diǎn)構(gòu)建為一個整體。在這個教學(xué)過程中，學(xué)生逐步認(rèn)識了光的顏色，他們確立了自然規(guī)律可以被認(rèn)識的信念。

6 結(jié)語

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