国外对光的理解的研究.pdfVIP

维普资讯 第26卷第 6期 物 理 教 师 V01．26No．6 2005年 PHYSICS 1EACHER (2005) · 国外教育 · 国外对光的理解的研究 范应元 陈万平 李新乡 (曲阜师范大学物理系，山东 曲阜 273165) 摘要：从学生对光的本性、光的传播、光和物质的相互作用、光和视觉等方面的理解综述了国外学者的研究成 果． 关键词：光；理解；错误观念． 一 个人睁开眼睛看世界，呈现在他面前的是各种 入房间时，你能通过光看到对面的东西，为什么光是透 各样的光现象．据统计，人类由感觉器官接受到的信息 明的，但你却能看见它?②光既然传播得如此之快，为 中，有9o％以上是通过眼睛获得的．从科学的角度看。 什么人们还能看见它呢?③白色的物体能反射光，但 光是从光源发出的实实在在的物质，它能够在空间传 是当你进行 日光浴时，皮肤会变成褐色，说明皮肤吸收 播，在传播过程中与所遇到的障碍物相互作用会产生 了光，为什么白色的皮肤不能反射光?④镜子真是一 各种光学现象，当没有遇到障碍物时，光沿直线传播到 种奇怪的东西，为什么光线会和它发生那种相互作用 达无穷远处．在过去的近30年里，各国物理教育工作 呢? 者对学生如何理解光学作了广泛而深入的研究． 2 对光的传播的认识 1对光的本性的认识 2．1 传播时间 新西兰的研究者Stead和Osbome(1980)研究了儿 光的传播需要一定的时间，Guesne的研究表明。 童对光的自然认识，调查结果表明：9岁和 10岁的儿 当问及 “光是否是运动的”时，10～11岁的学生往往根 童关于光现象持有多种多样的认识。即使学习过光现 据光源是否移动，或是根据光效应的变化来回答。而 象知识的儿童，依然保留着自己的原有认识，课堂上的 13～14岁的学生在访谈过程中虽然使用了 “反弹”、 学习对他们原有的基本认识没有带来太多的影响；大 “穿过”、“遇到”等表示光是运动的字眼，也几乎是在一 部分儿童对光的常识性的看法是视觉上 “感觉到”的东 些距离很大的场合才认为光的传播需要时间，而在近 西．…Andersson和Karrqvist-2(1982)进行了更深入的 距离传播时(光的传播时间极短，几乎无法察觉)则认 研究，得出了类似的观点，并且他们指出，只有极少数 为光的传播不需要时间．这表明即使学生认为光是空 的学生能用光的空间物质性来理解光，然而，在许多学 间实体，但光运动的概念对他们来说还是很陌生的． 校的教材中，光的这一特性被认为是理所当然的而被 2．2 直线路径 忽略． 光在同一种均匀介质中沿直线路径传播．Guesne 美国的EdithGuesne[3J(1985)运用个人访谈法 利用图示两套装置考察了13～14岁学生对直线路径 (使用的是开放式问题如 “光是什么?光“在哪JL?”)并 的想法，在未接通电源之前让学生预测图1中的屏上 结合所设置的实验情境对年龄在10～14岁的学生进 木条影子的形状和位置以及图2中屏上被照亮的部 行了相关研究．结果表明，10～14岁的学生中持有两 位． 种截然不同的光的概念，一种是把光和光源、光效应或 一 种状态相提并论；另一种则认为光是存在于光源和 它产生效应之间的空间的独特实体．同一个学生会随 电挂翔灯泡 着场合的变化而持两种概念中的一种或另一种，甚至 占鼻U口 鼻鼻 在解释同一个现象时，会从一种概念转变到另一种概 念．10～11岁的学生极少用 “空间光实体”的概念，而 图1 图2 常常把光和光源或光效应等同起来．13～14