正本清源，还探究活动本来意义——关于人教教材《光的反射》探究实验的改进意见，本文主要内容关键词为：正本清源论文,反射论文,人教论文,意义论文,教材论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
光的反射规律现有表述是：
结论1：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内。（简称为三线共面）
结论2：反射光、入射光分居在法线两侧。（简称为两光分居）
结论3：反射角等于入射角。（简称为两角相等）
而人教版教材关于此规律的探究性实验分为两个探究活动，表面上看来，两个活动操作简单，现象清晰、结论明确。为教师所普遍采取，应用于课堂教学。
在常年的教学活动中，根据学生反馈出的疑难点，我发现此探究仍存在许多不足，下面将对照探究步骤一一列出，并提出改进意见。
提出问题与设计实验中的矛盾性。
教材提出问题的原文引述如下：
光反射时的规律
光在反射时遵循什么规律？也就是说，反射光沿什么方向射出？
问题解读：根据两条相交的线确定一个平面，我们知道：反射光、入射光在一个平面内。那么所提出的问题可以分解为两个部分：1.反射光、入射光所在平面与反射平面有什么关系？（以下简称问题一）。2.反射光在这个平面中的什么位置？（以下简称问题二）。对应于反射规律，其中结论一是回答问题一的，而结论二、结论三共同回答了问题二。
也就是说，当我们设计探究活动时，应当先解决问题一，再解决问题二，这两者是一个递进探索的关系。且看教材是如何安排活动解决两个问题的。
探究活动一原文引述如下：
把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，如图1所示。
图1 研究光的反射规律
一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点，经平面镜的反射，沿另一个方向射出，在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
改变光束的入射方向，重做一次。换另一种颜色的笔，记录光的径迹。
取下纸板，用量角器测量NO两侧的角i和角r。
探究活动二引述如下：
纸板ENF是用两块纸板连接起来的。把纸板NOF向前折或向后折（图2），还能看到反射光线吗？
图2 还能看到反射光线吗？
按教材原有的活动顺序，对活动一有如下问题需要解决，1.为什么要将纸板垂直平面镜放置？而且反射光就恰恰落在该平面上。对于一个初学反射的学生，难道他已经知道入射光、反射光所在平面垂直于反射面吗？显然这个问题必须先于活动一解决。2.活动一中已经引入了法线ON，目的是为比较角i与角r。为什么不比较反射光与平面镜的夹角与入射光与平面镜的夹角呢？我们知道，在科学探索中，如果不是探索的必要，而且探索效果与探究难度相当的话，能不引入的概念就不应当引入。
由此看出，活动一和活动二的顺序上不合理，活动一的目的是为了得出两光分居和两角相等（即结论二和结论三）也就是解决问题二。活动二是为了得出三线共面（即结论一），其实质是解决问题一。因为，不知道反射光在哪个面上，就探索反射光在这个面上的位置，在逻辑上显然不合理。
而且先做活动一，再做活动二，还会让活动二成为一个伪探究。因为既然事先已知反、入射光所在平面与界面垂直，而且在活动一中也已经引入垂直于镜面的法线，那三线已然共面。还有什么必要将其一半平面沿法线旋转再得出三线共面呢？
那么，先用活动二解决问题一，再用活动一解决问题二行吗？我的答案是：不行！
因为在原活动二中，已经分别将入射光、反射光分别安排到特殊的平面中（即垂直于界面的平面）沿它们的交线（即法线）旋转找到反射光从而得出三线关系，而含有入射光的平面是有无数个的，含有反射光的平面也有无数个，为什么不任取两个分别含有入射光和反射光的平面而沿它们的交线旋转来扫描反射光呢？
退一步说，就按教材安排，让半个平面沿垂直于界面的法线来旋转，也预先要知道反射光必定会落在某个角度的旋转面上，也就是说学生必须预备以下几何知识。如图3：对任意两条相交的线AO、OB，可让一个以O为底面圆心的柱形空间包容它们，通过O点作直线垂直于下底面，交柱形空间的上底面于N，从而形成两个垂直于下底面的平面AON与BON，也就是说，对应于反射中，无论反射光OB在哪里，都能被过ON的下底面的垂直面沿ON旋转扫描到。
图3
这显然是一个高中立体几何问题，要求初二学生去理解并用于探究是不切实际的。何况如前所述，图中下底面可以是反射面，也可以不是反射面。
因此在活动二中，为什么要引入法线并沿之旋转找到反射光是找不到合理解释的，而在探究过程中，不能解释为什么这样做，只知道这样做就可以，势必让学生只能进行机械操作，不能从中获取设计实验的能力，使探究活动缺失应有的意义。
那么有没有适合初二学生学情，以能解答问题一的探究方案呢？有，而且很简单。初中学生的学习特征是习惯直观教学，为什么不把反射光和入射光所在平面直观的呈现出来给学生观察呢？如图4，在烟箱中可轻易地显示光的反射光路，并确定A、O、B三点位置。如图5，用一个平面去承接A、O、B三点。
请学生观测两个面的关系，很轻易地得出两面应有垂直关系。
如果这样安排的话，我们可以清楚地发现，引入法线并不是探究问题一的必要，在前面的论述中，我们知道，探究问题二，也不一定需要法线。也就是说，反射规律的探究完全不需要引入法线。那么引入法线的意义到底何在？在于更方便的描述反射规律，这才是建立法线概念的本来作用。
这样本节课的主要程序如下：
而教材之所以那样安排探究活动，主要是因为编撰者是基于已知反射规律现有的表述形式，没有考虑科学规律发现的真实过程和学生现有的学情，过早引入探究中并不必要的法线；以直接得出现有反射规律形式为目的的一种探究活动。因此它是一种以知识指向性的活动，同时让一些概念（如法线）承载了不必要的功能，使学生对概念的形成、概念的意义与地位的理解产生了负面影响。
科学探究决不是一击即中的，不能从已知规律表述出发进行科学探究，应从规律的发现过程来设计活动方案。任何规律的认识都有一个摸索的过程，只有在教学过程中让学生经历这种“摸索”过程才能让学生具有摸索的能力，才能去解决新的问题。这才是探究的目的。同时学习者的“摸索”能力和其综合水平有关，不能脱离学情来进行拔苗助长，只能选用与学生学情相适应的方案，这一点教材的编著者要严格把关。
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