初中物理教材中科学方法分析案例

李修海

摘 要：物理作为一门实验学科，在学习的过程中，合理的运用各种科学方法，有助于概念的建构和逻辑思维的培养。

关键词：归纳法 直接显示法 模型法 几何图形法

科学方法是研究和描述物理现象、实施物理实验、总结和检验物理规律时所应用的各种手段与方法。科学方法作为物理认识活动的中介，是连接物理现象与物理知识的纽带，在物理理论的发展中起着桥梁作用。

大量的研究和经验表明在同一事物的横向纵向发展过程中的转折过度处、在不同事物之间建立联系或发生关系时都一定会存在方法，而且理论用于实践解决实际问题时，理论本身也就具有了方法的意义。

初中物理新课程提出“学习一定的物理基础知识，养成良好的思维习惯，在解决问题或做决定时能尝试运用科学原理和科学研究方法”的目标要求。而教材是诸多思想、方法的载体，所以结合自身教学经验深入挖掘教材中的科学方法，从而使其逐步显性化的研究是一项有深远意义的工作。

下面以 “光的反射”（2012年5月人教版教材八年级上册第四章第二节）为例，结合自身教学经历对其中涉及的科学方法进行分析。

一、光的反射现象

教材并没有直接给出反射的定义，只是运用简单枚举归纳法（桌面、水面及其他许多物体）提出光的反射，让学生对光的反射有初步的感性认识。这样提出光的反射概念看起来比较简单，但物理的学习必然要从直观到抽象，教师还是应该逐步通过现象或事例，如可以利用激光演示仪演示平面镜对光的反射，从而引导学生得出反射现象的概念，即“光传播到不同物质表面时，在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象”。这样处理虽然难度上略有增加，但有助于学生对问题的深入理解和思维能力的提升。然后在實验探究反射规律的过程中认识逐渐加强，这样处理更符合学生的认知规律。

二、光的反射定律

光的反射定律是本节的核心，教材安排了“探究光反射时的规律”实验，这一部分属于实验教材，我们通过以下几个方面分析本实验中涉及的科学方法要素。

1.实验的三个基本组成部分

这个实验中的实验对象是“光”，研究它射到玻璃界面上反射后所遵循的规律;实验源是发光的光源;实验效果显示器是一个可以绕接缝转动的两块硬纸板。将光的路径在硬纸板上显示出来，这是设计实验效果显示方法中的直接显示法。

2.实验中基本物理概念的定义方法

在实际教学中，我们不妨这样处理这几个物理概念：

（1）使用激光演示仪演示半圆形玻璃砖对光的反射现象，在此现象的基础上提出反射面、入射光线、反射光线、入射点几个基本名词。

（2）分别让入射光线原理和靠近反射面，观察反射光线的变化趋势。引导学生根据观察到的现象深入思考讨论，借助于数学思维，能初步感觉到反射光线入射光线似乎关于某条线对称（对称法），学生会想到需要在反射光线和入射光线之间画一条辅助线，这样一步步激发学生的思想火花，水到渠成的提出法线概念，个人感觉这样处理更符合学生的认知规律。而且这样处理，学生对下面“反射光线入射光线分居法线两侧”的规律得出不再有思维障碍。

3.实验中的思维方法

本实验中用光线来表示光的传播路径，这是物理模型法，是在实验基础上对物理事实的一种近似形象的描写。研究三线是否共面问题时，运用猜想——反驳的思维模式，先让学生对三线位置关系进行大胆猜测，教师利用竹筷配合学生的猜想演示几种光线的位置模型，以此帮助学生对“同一平面”的理解，这样处理有助于激发学生的探究欲望。在以上工作的基础上，再引导学生利用教材中的设计方案探究三线是否共面的问题。学生通过纸板NOF面上看不到反射光，得出“反射光线、入射光线、法线在同一平面内”的结论，这是一种反证的实验推理过程。在接下来探究光路可逆的实验中运用了逆向思维法，实际教学中让学生利用两个激光手电相互配合，当发现两个反射光路重合时，说明光路是可逆的。另外教材中举出的“目光互视”的生活实例也是逆向思维方法的具体运用。

三、镜面反射和漫反射

教材中这一部分内容属于光的反射在生活中的的应用。运用分类的方法将反射分为镜面反射和漫反射。通过比较镜面反射和漫反射的反射面，阐述了造成两种反射现象的原因，这是典型的比较法的运用。在这部分知识中还涉及“等效”“微分”的思想，主要体现在研究漫反射时，把凹凸不平的面等效地分成许多小的平面，在每个小的平面上应用光的反射定律，从而得出漫反射的规律。利用两种反射的光路图，帮助学生理解两种反射的联系与区别，也体现了模型法和几何图形法的运用。接下来教材联系生活实际提出了“光污染”，在这一环节中两种反射的理论本身就具有了方法的意义。

通过以上内容可以看出，分析教材中科学方法因素的三种方法并不是完全独立存在的，比如在运用教学逻辑程序分析法时还要考虑到知识的类型归类，同时也要考虑知识之间的结构。另外由于教材类型的复杂化，也会导致几种方法在运用过程中会出现交互。可以说方法无处不在，而且分析出这么多方法，并非都要教给学生，具体到哪些方法显性化有利于学生思维的发展和对知识的掌握是需要我们逐步摸索和探讨的。

结语

对于物理学来说，其思想和方法就是其发展的灵魂。教师在教学过程中将教材中的科学方法显性化无疑为进行物理科学方法教育奠定了基础。这条研究道路也对教师提出更高的要求，要求我们既要熟悉教材、教法、科学方法，也要熟悉相关学段学生的认知能力、心理状态、甚至学生的生活背景等因素。要求教师既要有丰富的理论功底，又要有具体实践操作的经验和能力，还要有对学生的充分关爱。