体现科学本质的初中物理教学方法——以“光的色彩——颜色”教学为例

张士国

（江阴市云亭中学，江苏 无锡 214400）

0 引言

科学本质可以分为三个部分，分别为科学世界观、科学探究方法、科学事业本质。科学世界观是指认为世界能够被认知，科学在不断发展着的观念；科学探究方法是重视证据，想象和逻辑统一的科学研究方法；科学事业本质是指科学事业能够帮助人们认识自然界，造福人类的本质认知。物理是一门传统的基础科学学科，对物理学的研究和学习可以完美地体现科学本质。在初中物理教学中，教师应该将科学本质凸显出来，发展学生的科学素养。下面以苏科版初中物理八年级上册“光的色彩——颜色”一节教学为例，探讨体现科学本质的初中物理教学方法。

1 创设真实情境

教学情境可以给予学生学习价值：一方面，学生可以认识到物理知识来源于真实世界，而非凭空捏造出来的，学生在学习时重视联系真实世界；另一方面，学生可以认识到物理知识是改造自然界，创造美好生活的工具，发展了学生应用物理知识的意识。遇到新问题时，学生会提出猜想。教师在让学生“作出猜想”之前，要创设合适的情景帮助学生“回忆”相关的生活体验和现象.如果学生不具有对应的基础，则必须通过实验、活动或者图片、视频等形式，向学生展示相关情景[1]。创设真实的教学情境也是体现科学本质的重要手段。物理概念从大量物理现象中抽象出来，物理规律从大量物理事实中概括出来。创设真实情境可以为学生抽象物理概念，概括物理知识提供基础，使学生认识到人类以实践活动作为工具认识自然界，自然界是可以被人类认识的。

在“光的色彩——颜色”一节教学中，教师可以结合教学内容创设真实情境，引导学生认识光现象。教师展示和光现象有关的照片。这些照片展示了池塘中的荷叶映衬的荷花、雨后悬挂在天空中的彩虹、一望无际的菊海、落日的余晖等。这些照片向学生展示了生活中美丽的光现象，学生被五彩斑斓的光现象所吸引，他们希望进一步了解光的色彩。教师提出问题：“这些照片中所呈现的现象和光有关，你知道哪些东西可以发光吗？”学生列举出了一些实例，有太阳、闪电、萤火虫、月亮、点燃的蜡烛、发光水母等。教师总结：“自身能够发光的物体叫做光源，上述物体都是光源吗？”通过讨论，学生发现月亮反射太阳光，自身不能发光，因此不属于光源。教师再指导学生对自然光源和人工光源进行分类。真实情境的展示让学生对光现象产生了浓厚兴趣，教师指导学生使用抽象的思维方式建立了“光源”概念，并对光源进行了分类，这个过程有助于学生建立科学世界观。

2 提出探究问题

探究是初中物理教学和学习的重要主题。探究是一种类似于科学家研究科学问题的学习活动。在初中物理教学中应用探究可以确立学生的主体地位，发展学生的科学素养。体现科学本质的教学方法将探究作为基本的教学方式。在初中物理教学中，教师可以根据教学需要提出探究主题，引导学生自主建构相关的知识体系。教师利用探究问题促进学生对科学本质的认识。

在“光的色彩——颜色”一节教学中，教师可以使用探究教学方式。教师提出问题：“平时我们所见到的太阳光是白色的，但是雨后彩虹却是五颜六色的，这是什么原因？”教师提供给学生三棱镜，能够发出白光的手电筒，要求学生展开探究。首先，学生将手电筒作为光源，利用三棱镜做实验，他们发现白光通过三棱镜后变成了七种彩色光，如图1 所示。接着，学生利用太阳光做实验，学生发现白色的太阳光通过三棱镜后同样会出现七种彩色光。教师提出问题：“此实验现象说明了什么问题？”一些学生总结出“白光由多种单色光复合而成”这一规律。教师进一步引导学生探究：“如何通过转化思维的方式来证明你们的结论？”学生思考后又做了一个实验，他们将激光器发出的各种颜色的光照射在白纸上的同一个位置，出现了白色。这个探究实验从另外一个角度充分地证明了“白光是由多种色光复合而成的”这一结论。教师提出问题：“白色光由哪几种单色光复合而成呢？”学生将白光分解开来，投射在白色光屏上，然后由上到下记录各种颜色的单色光。记录好了之后，学生也就了解到白色光可以分解为红、橙、黄、绿、青、靛、紫七色光。在此过程中，教师的问题起到了引领学生探究的作用。学生在探究过程中积极思考，认识了七种色光。这在一定程度上发展了学生的科学世界观。

图1 三棱镜分解白色光

3 渗透物理学史

物理学史记述了物理学研究和发展的历史。在初中物理教学中，教师很少讲授物理学史。实际上，物理学史是十分重要的教学资源。通过相关物理学史的学习，学生不仅可以了解物理学知识的建立过程，更为重要的是了解前辈科学家为了探索物理规律，发展人类文明，所作出的努力和牺牲。这对学生认识科学事业本质有重要的价值。

在“光的色彩——颜色”一节教学中，教师可以介绍相关的物理学史，增加课堂教学的厚度。首先，教师介绍牛顿的光的色散实验。牛顿是最伟大的物理学家之一，学生对牛顿的了解大多为力学。实际上，牛顿在光学方面也有很重要的研究。牛顿将三棱镜放置在窗口处，白色的太阳光透过三棱镜照射在墙上，出现了彩色条纹，因此牛顿发现了光的色散现象。这一段物理学史的介绍可以让学生感受到伟大物理学家对自然界的浓厚兴趣。他们在进行物理学探索的时候仅仅是依靠着浓厚的兴趣，而非为了个人的利益。但是，物理学家的探索提升了人类的生活水平。然后，教师拓展介绍牛顿在光学方面的研究。牛顿为了研究光的本质，冒着失明的危险将一根长针扎到眼球的下方。这个故事可以让学生认识到科学探索的艰辛，每一项科学发现都饱含着科学家们的血汗。教师再介绍牛顿对于光的本质的看法。牛顿认为光的本质是微粒，这种假说可以解释光的直线传播、反射等现象。但是，有关光本质的讨论经历了十分复杂的过程，一直到爱因斯坦才准确地认识光的本质。这个故事可以让学生了解到科学探索并非一帆风顺，而是十分曲折，但是人类在不断迈向科学真理。

4 组织实验探究

实验是物理学中十分有特色的实践活动。物理规律的发现离不开实验，物理规律的验证离不开实验。在初中物理教学中，教师采用了演示实验和分组实验等实验教学方式。体现科学本质的教学方式要求学生自主实验，自主探究物理规律。在学生自主实验过程中，教师起到组织和指导的作用。学生自主完成探究实验的过程对学生全面认识科学本质具有十分重要的作用。一方面，学生自主完成探究实验经历了科学家探索的过程，更能引起学生对科学探索的内心共鸣；另一方面，学生自主完成探究实验让他们更为深入地理解物理规律，使学生更有信心参与物理探究。

在“光的色彩——颜色”一节教学中，教师可以引导学生完成多个探究实验。探究实验1，透明物体的颜色。学生利用各种颜色透明塑料纸观察。如，学生使用红色的透明塑料纸观察白光呈红色，而观察绿光呈黑色。通过这个探究实验，学生认识到透明物体的颜色和能够透过它的光的颜色有关。探究实验2，不透明物体的颜色。学生将不同颜色的光照射到有颜色的不透明的纸上。如，学生将白光照射在红色纸上，发现纸呈现红色，将绿光照射在红色纸上，发现纸呈黑色。通过这个探究实验，学生认识到不透明物体的颜色和它反射光的颜色有关。在这些实验探究过程中，学生不可能轻易地得到物理规律，总是经历许多曲折的过程才可以完成探究实验。甚至，有些学生做实验时出现了错误导致无法得出实验结论。但是，由于是学生亲身经历的探究过程，他们在探究实验中获得了许多独特体验，这些体验对学生认识科学本质有重要的作用。

5 概括物理规律

归纳能力对学生学习物理来说十分重要。如果学生缺乏归纳能力，他们则不能构建完备的物理知识体系。在初中物理教学中，教师要帮助学生归纳概括所学到的各种知识。体现科学本质的教学方法强调学生的自我归纳和概括。教师通过适当地引导，让学生自主归纳概括所学到的知识。经历这个过程可以强化学生的物理观念，促进学生认识科学本质。青少年对于科学本质的认识，不仅是科学素养的重要维度，而且制约着他们对于科学事业与科学活动的认识，影响着他们对科学研究及与科学技术有关的工作的兴趣[2]。构建物理知识体系是学生认识科学本质的重要路径。

在“光的色彩——颜色”一节教学中，教师在多个关键节点引导学生进行归纳总结。在“光源”概念教学时，教师引导学生总结“光源”概念，并将光源分类为自然光源和人工光源。在“光的色散”规律教学时，教师引导学生总结“白色光通过三棱镜，会被分解为红、橙、黄、绿、青、靛、紫七种单色光”。在“光的三原色”教学时，教师引导学生总结“光的三原色为红、绿、蓝”。在“物体的颜色”规律教学时，教师引导学生总结“透明物体的颜色由透过它的光的颜色所决定，不透明物体的颜色由它反射的光的颜色所决定”。在教学的最后阶段，教师还引导学生对本节课的核心内容进行归纳总结，将零散的知识点构建为一个整体。在这个教学过程中，学生逐步认识了光的颜色，他们确立了自然规律可以被认识的信念。

6 结语

物理教师是将来课程的主要实施者，可以说物理教师拥有怎样的科学本质观将会关系到其对学生科学本质观的培养[3]。因此，初中物理教师要首先理清科学的本质特征。体现科学本质的初中物理教学方法严格关注科学本质的三个方面，即科学世界观、科学探究方法、科学事业本质。在每一个教学环节中，教师将这三个方面融入其中，逐步培养学生认识科学本质，促进学生科学素养的提升。