“物体颜色”探究性教学设计研究，本文主要内容关键词为：教学设计论文,物体论文,颜色论文,探究性论文，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。
一、关于学生对颜色概念理解的调查
为获知已经学习过相关光学知识的学生对物体颜色概念的理解情况，笔者曾经进行了调查研究。调查采用问卷测试法，调查了190名中学生。
做问卷调查时，设计一个问题：黑夜里用红光照绿色物体，物体看起来是什么颜色的，请说明理由。共调查了190名高一学生（17岁），其中颜色回答正确的有23人（占总人数的12%），错误167人。理由正确的只有2人（占总人数的1%）。从调查结果来看，在这190个学生中，有高达99%的人不能正确解释“为什么在红光照下，原来绿色的物体变成黑色”的问题，说明绝大多数学生没有真正掌握物体颜色的科学概念，反映他们的物体颜色概念学习是低效的。
二、学生理解物体颜色概念困难的原因分析
根据前人的研究结果与笔者的调查结果分析可知，多数学生认为物体颜色是物体的本质，他们有混合颜料的经历，对色光的混合也有经验，导致他们理解物体颜色在不同色光下发生变化的问题产生负迁移，易让他们用颜料或色光混合进行不当类比来解释这种现象。而色彩混合的复杂性及环境光源颜色的多样性，使学生在生活中即便观察到物体颜色变化的现象时，也难发现用混合的模型来解释物体颜色问题本身的错误。人观察到的物体颜色其实是物体对不同色光的反射或折射到人眼形成的。例如在白光下，一个物体呈红色，是因为物体把白光中的红光反射（或折射）到人眼，吸收了其他颜色的光。如果用绿光照红色物体，物体把绿光吸收，没有色光反射到人眼，因此物体变成黑色。学生认为白光是一种纯净无色的光以及颜色是物体的一种本质，很难意识到物体的颜色就是反射或折射到人眼的光的颜色。在解释这现象时，多数学生采用加法，把色光与物体原来的颜色相加而得到错误的答案。
考虑到学生易将色光或颜料的混合与用某种色光照物体将看到的物体颜色进行不当的类比、混淆，在学习过程中产生前摄抑制式的负迁移变量，因此教物体颜色内容时，笔者认为不宜同时讲三原色原理（色光的混合），这部分内容可以安排在后面学习。
三、物体颜色探究性教学
本案例适用对象为8年级学生。要求学生在学习这内容前，已经掌握白光是一种混合光，由七种色光混合而成。通过本内容的学习，建立物体颜色的正确概念。
1.提出问题
教师通过一个问题，让学生回答，进行预测，为下面的观察实验，引发他们的思维冲突做铺垫。
教师：黑夜里，如果用绿光照一张红纸，将会看到什么颜色？
学生：红色，因为纸是红色的。（学生认为颜色是物体的本质，与照射光的颜色无关）
学生：光是绿色的，所以应该看到绿色。（学生基于色光照在白纸上的经验，认为物体颜色与照射光的颜色相同）
学生：红色加上绿色，混合后变成其他颜色。（学生持这种观点的比较普遍，认为出现颜色的混合）
2.进行猜想
教师提供给每个实验小组一只暗箱、一只发绿光的发光二极管、电源、红纸。让学生进行实验观察。观察后，组织学生进行交流，解释观察到的实验结果。实验结果出乎学生的预料，多数学生做出和原来预测时不同的解释。
教师：我们看到纸变成了黑色，这怎么解释？
学生：红+绿=黑。（学生认为颜色是物体的本质，因此认为这是两种颜色混合的结果）
学生：光的亮度不够。（学生认为发光二极管发的光强度不够，造成看到黑色）
学生：箱子里面黑，使红纸变成黑色。（学生认为箱子太暗，会使纸看起来是黑色）
教师：同学们做出了不同的猜想，下面我们用实验来检验一下。
给每个小组发一只发红光的发光二极管、一张白纸、电源。通过用绿光照白纸，可以清楚看到绿色，这否定了光强度不够或箱子太暗的解释；在白纸上用两种颜色的光进行混合，无法得到黑色，这否定了红和绿混合的解释。
学生们在实验事实面前感到困惑，造成思维冲突。
3.交流讨论
教师让学生进行讨论，寻求新的解释。
学生注意到这些事实：用红光照在白纸上，看到红色；用红光照在红纸上，看到红色。
根据这些事实提出新的解释。
学生：我们用红光照在白纸上，看到红色，这是因为白纸反射红光。同样用红光照红纸，看到红色，这也是因为红纸反射红光。而用白光照红纸，看到红色，白光由七种颜色的光混合，红纸把白光中的其他的色光吸收了，反射红光。
教师：这位同学提出了一种新观点，认为红纸之所以看到是红色，是因为反射红光。这样可以解释了刚才我们看到的现象，用绿光照在红纸上，看到黑色，这是因为红纸把绿光吸收了，没有光反射回来。
学生们经过讨论，觉得这种观点确实能解释看到的现象，但是它无法用实验直接验证，感到有点把握不住，对这种解释半信半疑。
教师：这种观点解释了实验事实，但在我们现有的条件下，它无法用实验直接验证：红纸的确把绿光吸收了。那我们应该怎么办？从科学发展的经验来看，一种理论在无法用实验直接检验的情况下，我们可以根据这种理论做出预言，然后对它预言的结果进行检验，如果证实了，我们对这种理论就更信服一点，更有把握一点。
4.实验检验
教师向学生说明将提供一只发蓝光的发光二极管、蓝纸、绿纸给他们。让学生利用得到的器材进行实验设计，并根据上面的解释对结果进行预测。等学生设计好实验方案和预测结果后，把器材发给他们，让学生进行实验观察，对解释进行检验。
学生们观察到的实验现象如表1。
5.做出解释
最后，学生们达成一致，做出解释：物体颜色由物体反射光的颜色决定，物体颜色实际上是光的颜色。我们看到红色物体是因为物体只反射红光，吸收其他色光。当用绿光照射红纸时，红纸把绿光吸收了，所以就看到黑色。
四、教师指导学生开展本活动需要注意的问题
学生在长期的生活中对一些事物、现象形成一些看法，这些看法往往是表面的或片面的，跟科学概念不相一致，这样的概念称为前概念。学生进入课堂时，不是顶着一颗空空的脑袋来的，在教学时，要注意帮助学生把这些前概念转变成科学概念。学生有关光与物体颜色有下面几点前概念[1-2]：
（1）白光是一种纯净无色的光。
（2）物体的颜色是它的本质，由本身的色素决定，跟照射光无关。
（3）在单色光下，物体的颜色由物体本身的颜色与色光混合而成。
（4）在单色光下，物体一定会变成与照射光相同的颜色。
（5）在单色光下，物体呈现黑色是因为色光不够强。
（6）透明物体会把透过它的光染成跟它本身相同的颜色。
（7）透明物体会发射与它本身相同颜色的光。
（8）黑夜或暗箱的黑色会使物体变成黑色。
（9）物体能够反射黑色、黑光。
（10）不同的色光可以相互排斥、阻挡或吸收。
这些前概念都是错误的，而且很顽固，在组织学生进行讨论时，教师应有足够的耐心，给学生足够的时间进行讨论。本活动如果1个课时无法完成，实验检验部分可以让学生在课外进行。
本活动的实验有几个难点：单色光源的来源，观察材料的选择和环境光源对观察的干扰。为解决这些问题，可采取下面的办法。
（1）采用高亮度的发光二极管做单色光光源。市场上有发红、绿、蓝光的发光二极管，工作电压3伏，每只1块钱左右。这可以解决一般让手电筒的光透过滤色纸形成的单色光的方法，纯度不够或强度不合适的问题；电源采用两只5号电池，装在串联的电池盒里；与电池盒相连的导线带有双插孔，可插入二极管，每根约1元，直接把导线焊接在电池盒上。为避免电流过大，保护发光二极管，可以串联一只5Ω左右的电阻（如果实验时二极管没有被烧坏，不串电阻也可以）。这些材料可以在电子商场买到。实践发现，发红光和绿光的二极管效果比较好，有些发蓝光的二极管效果不太好，颜色不够纯，如果效果确实不行，在实验时可以不用蓝光。
（2）用不同颜色的纸片（树叶）做观察材料。红色可以用做宣传海报的那种红纸，绿色可以用墨绿色的卡纸或墨绿色的树叶，蓝色用深蓝色的卡纸，在文具店可以买到，每张纸几角钱。
（3）利用纸箱做暗箱（用墨汁把纸箱内部染黑，减少纸箱对实验效果的影响），避免环境光源的干扰。实验时，可以把二极管从箱子上面的观察孔伸进暗箱进行观察。