关于自然科学的文章

我国古代的光学知识 光学的起源也和力学、热学一样，可以追溯到二、三千年前。我国的《墨经》就记载了许多光学现象，例如投影、小孔成像、平面镜、凸面镜、凹面镜等等。西方也很早就有光学知识的记载，欧几里得（Euclid，公元前约330－260）的《反射光学》（Catoptrica）研究了光的反射，阿拉伯学者阿勒·哈增（Al-Hazen ，965~1038）写过一部《光学全书》，讨论了许多光学现象。光学真正形成一门科学，应该从建立反射定律和折射定律的时代算起，这两个定律奠定了几何光学的基础。 光的本性也是光学研究的重要课题。微粒说把光看成是由微粒组成，认为这些微粒按力学规律沿直线飞行，因此光具有直线传播的性质。19世纪以前，微粒说比较盛行。但是，随着光学研究的深入，人们发现了许多不能用直进性解释的现象，例如干涉、衍射等，用光的波动性就很容易解释，于是光的波动说又占了上风。两种学说的争论构成了光学发展史中的一根红线. 我国古代的光学知识： 1.取火的方法和对火的认识 我国古代取火的工具称为“燧”，有金燧、木燧之分。金燧取火于日，木燧取火于木。根据我国古籍的记载，古代常用“夫燧”、“阳燧”（实际上是一种凹面镜，因用金属制成成，所以统称为“金燧”）来取火。古代人们在行军或打猎时，总是随身带有取火器，《礼记》中就有“左佩金燧”、“右佩木燧”的记载，表明晴天时用金燧取火，阴天时用木燧取火。阳燧取火是人类利用光学仪器会聚太阳能的一个先驱。讲到取火，古代还用自制的古透镜来取火的。公元前2世纪，就有人用冰作透镜，会聚太阳光取火。《问经堂丛书》、《淮南万毕术》中就有这样的记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。"我们常说，水火不兼容，但制成冰透镜来取火，真是一个奇妙的创造。用冰制成透镜是无法长期保存的，于是便出现用玻璃或玻璃来制造透镜。 2.针孔成像和影的认识 公元前4世纪，墨家就做过针孔成像的实验，并给予分析和解释。《墨经》中明确地写道：“景到（倒），在午有端，与景长，说在端。"这里的“午"即小孔所在处。这段文字表明小孔成的是倒像，其原因是在小孔处光线交叉的地方有一点（“端"），成像的大小，与这交点的位置无关。从这里也可以清楚看到，古人已经认识到光是直线行进的，所以常用“射"来描述光线径直向前。北宋的沉括在《梦溪笔谈》中也记述了光的直线传播和小孔成像的实验。他首先直接观察在空中飞动，地面上的影子也跟着移动，移动的方向与 飞的方向一致。然后在纸窗上开一小孔，使窗外飞的影子呈现在窒内的纸屏上，沉括用光的直进的道理来解释所观察到的结果：“东则影西，西则影东"。墨家利用光的直线传播这一性质，讨论了光源、物体、投影三者的关系。《墨经》中写道：“景不徙，说在改为。"“光至，景亡。若在，尽古息。"说明影是不动的，如果影移，那是光源或物体发生移动，使原影不断消逝，新影不断生成的缘故。投影的地方，如果光一照，影子就会消失，如果影子存在，表明物体不动，只要物体不动，影子就始终存在于原处。墨家对本影、半影也作了解释。《墨经》中有这样的记载：“景二，说在重。”“景二，光夹。一，光一。光者，景也。”意思是一物有两种投影（本影、半影），说明它同时受到两个光源重复照射的结果（“说在者”，“光夹”）、一种投影，说明它只受一个光源照射，并且强调了光源与投影的联系（“光者，景也”）。与此相连，墨家还根据物和光源相对位置的变化，以及物与光源本身大小的不同来讨论影的大小及其变化。 3.对面镜的认识 墨家对凹面镜作了深入的观察和研究，并在《墨经》中作了明确、详细的记载。“鉴低，景一小而易，一大而正，说在中之外、内。”“低”表示深、凹之意；放在“中之内”，得到的像是比物体大而正立的。北宋沉括对凹面镜的焦距作了测定。他用手指置于凹面镜前，观察成像情况，发现随着手指与镜面距离的远近变化，像也发生相应的变化。在《梦溪笔谈》中作了记载：“阳燧面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒。”说明手指靠近凹面镜时，像的正立的，渐渐远移至某一处（在焦点附近），则“无所见”，表示没有像（像成在无穷远处）；移过这段距离，像就倒立了。这一实验，既表述了凹面镜成像原理，同时也是测定凹面镜焦距的一种粗略方法。 墨家对凸透镜也进行了研究。《墨经》中写道：“鉴团，景一。说在刑之大。”“鉴团”即燕面镜，也称团镜。“景一”表明凸面镜成像只有一种。“刑”同形字，指物体，它总比像大。 我们的祖先，利用平面镜能反射光线的特性，将多个平面镜组合起来，取得了有趣的结果。如《庄子·天下篇》的有关注解《庄子补正》中对此作了记载：“鉴以鉴影，而鉴以有影，两鉴相鉴，则重影无穷。”这样的装置，收到了“照花前后镜，花花交相映”的效果。《间经堂丛书》、《淮南万毕术》中记有“取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻矣。”表明很早就有人制作了最早的开管式“潜望镜”，能够隔墙观望户外的景物。中学生科学网 4.对虹的认识 虹是一种大气光学现象，从公元6世纪开始，我国古代对虹就有了比较正确的认识。唐初的孔颖达（574-648）曾概括了虹的成因，他认为“若云薄漏日，日照雨滴则虹生。”明确指出产生虹的3个条件，即云、日、“日照雨滴”。沉括对此也作过细致的研究，并作实地考察。在《梦溪笔谈选注》中写道：“是时新雨霁，见虹下帐前涧中。”予与同职扣涧观之，虹两头皆垂涧中。使人过涧，隔虹对立，相去数丈，中间如隔绡觳，自西望东则见；盖夕虹也。立涧之东西望，则为日所铄，都无所睹。”指出虹和太阳的位置正好是相对的，傍晚的虹见于东方，而对着太阳是看不见虹的。地虹有了认识之后，便可以人工造虹。8世纪中叶，唐代曾有过这样的试验：“背日喷呼水成虹霓之状”，表示背向太阳喷出小水珠，便能看到类似虹霓的情景。

金属也有记忆 记忆历来被认为是生物，特别是高等生物所特有的功能。但是，材料科学家在研究中发现，某些金属也有记忆功能。 20世纪60年代，美国海军军械实验室的科研人员，用55％的镍和45％的钛制成了一种镍钛合金丝。他们将这种镍钛合金丝绕成一个螺旋形的线圈，把它加热到150℃，然后冷却、拉直。当合金丝再次被加热到95℃时，竟出现了不可思议的情景——金属丝自动卷曲成原来螺旋形线圈的形状。科研人员又一次把它冷却、拉直，谁知当加热到同样的温度后，它又恢复了原来的形状。反复实验，屡试不爽。 之后，科学家发现其他一些合金，如铜锌铝合金、铜镍铝合金、铁铂合金等，也具有这种记忆形状的功能，他们将这类合金称为“形状记忆合金”。 这种具有形状记忆功能的合金可以广泛应用于卫星天线、飞机液压系统、管道铆接、医疗器械等许多领域。例如，用它们制造的天线，平时折叠起来很小，当飞船上天后，在太阳光的照射下，天线会展开成直径达好几米的半球形；用它们制造的人工骨骼拉杆，可以依靠人的体温将断骨拼合固定，大大加快了骨折愈合的速度。

自然科学论文

无论是在学习还是在工作中，大家都接触过论文吧，论文是讨论某种问题或研究某种问题的文章。一篇什么样的论文才能称为优秀论文呢？下面是我整理的自然科学论文，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

摘要： 在目前，自然科学课堂教学存在的一个较突出而又普遍的问题是：学生主动参与学习活动的意思不够，独立思考的习惯较差，仍旧是“师云亦云”，被动地接受知识，能够质疑问难的学生如毛鳞角，那么如何构建一个引导学生乐于研究，善于分析，亲身体验实践活动学习氛围，我对研究式的教学模式进行了一些探讨。

关健词：研究式、创新、合作

1999年全国教育工作会议通过的《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》明确提出创新教育作为素质教育的重点。创新教育是以培养人的创新精神和创新能力为基本价值取向的教育实践，而创新教育的主渠道在课堂，可见课堂教学是培养学生的创新意识和实践能力的主要途径。所以，只有树立以学生为中心的教育主体观，充分发挥学生在课堂上的积极性、主动性、创新性，引导学生主动参与、主动思考、主动探索、主动实践，“把教育的对象变成自己教育自己的主体”，使学习者“成为他们获得知识的最高主人而不是消极的知识接受者”，才能真正让课堂焕发出生命力，因此，通过教学创新，开展构建“主体参与型”教学模式是创新教育的需要，其中“研究式”自然科学新授课教学模式正是培养学生创新意识和实践能力的一条有效途径。

一、什么是“研究式”自然科学新授课模式

长期以来，初中自然科学教学工作者一直为突破课堂教学高耗低效的瓶颈问题而努力，然而我们也不能否认目前还有为数不少的自然科学的课堂教学仍严重滞后于素质教育的要求，教学中普遍存在着重知识、轻能力、重结果轻过程，重灌输轻方法等现象，导致学生学习兴趣下降。教学调查表明，学生对课堂的不满，关键在于教师的教学模式陈旧、教学方法落后，教与学严重脱节。可见只有真正尊重和确立学生在教学中的主体地位，引导学生积极参与教学的全过程，变被动的接受为主动探索，变单一的教师讲、学生听的模式为师生交流、小组合作竞赛等生动活泼的新模式，把学习的主动权交给学生，才能更好激发学生学习的积极性、主动性和创新性。在比较了众多教学模式的优劣后，在自然科学新授课的教学中我尝试让学生以科学家研究问题的方式去发现问题、分析问题、解决问题，让学生在这个过程中获取知识熟练技能、发展思维。由于这种新授课模式一改过去“接受式”的课堂教学模式，完全由学生自己提出问题、设计方案、解决问题，所以我把这种自然科学新授课模式称为“研究式”新授课模式。下面是一节“研究式”自然科学新授课的教学片段。

一首优美动听的课前歌曲刚结束，每个协作小组都获得了一块镜子。在学生的讨论声中，新课《平面镜和球面镜》使开始了。教师先打出幻灯：1、你手中的镜子有何特点？2、请你对着小镜子观察自己，你发现什么问题？每个协作小组成员拿着镜子前后左右移动，仔细观察、认真讨论，并不时在纸上记录点什么，教师走下讲台巡视，对于一些难以发现问题的小组做一些适当的提示和点拨，五分钟后，各协作小组都已写好本组发现的问题。“下面请同学们汇报根据自己小组观察后提出的相应问题。“教师话音刚落，各协作小组的代表已纷纷举手：“镜小人大，为什么能看到全部面目？”“人远离镜子时，象为何会变小？”“镜中的‘我’是否比‘我’小？”象到镜面的距离和人到镜面距离哪个大？”“镜中的象是实象吗？”在学生连珠炮式的回答下，除去雷同的问题，教师整整写满三张幻灯。“刚才每个小组提的问题都很有见解，今天这课我们先一起来解决其中几个问题，其余问题我们课后再进行研究。”教师根据本节课的目标在众多的问题中选三个问题：1、镜中的象是否比物体小？2、象和人到镜面的距离哪个大？3、镜中的象是实象吗？教师问：“这三个问题，我们可通过什么方法研究？”“实验法“学生异口同声回答，教师打出幻灯，组织学生讨论：1、在实验中你要观察什么？要测量哪些数据？2、用你手中的镜子能否确定象的位置？如果不能怎么办？3、为了实验现象更明显，我们用燃着的蜡烛作为物体，如何设计实验方案？经过讨论，每个协作小组都拿出自己的实验设计方案。得到两支相同的蜡烛和一块玻璃后，利用手头的直尺和白纸开始动手做实验，教师巡视并在一些实验操作技巧和方法上给于指点，不一会儿，有几个协作小组已很成功地完成实验，并得出正确的结论，其喜悦之情溢于言表……。

二、“研究式”自然科学新授课与传统新授课的区别

研究式是被广泛应用于教学中一种新的教学模式，即在教师引导、点拨下，通过学生主动参与来实现，学生要经历：发现问题----收集资料----分析处理问题----解释问题----问题解决的过程。强调让学生自主地参与知识的获得过程。学生通过参与学习，获得了大量信息，这些信息恰恰是创新精神、实践能力的基础，研究式教学是培养创新人才的有效途径。

上述特点与教授式教学模式相比较有如下不同：

教授模式

研究模式

教师

角色

（1） 提出、决定、控制微观管理学习；

（2） 作为教导者，知识的传播者。

（1） 教师和学生实现学习目标中构成搭档关系；

（2） 指导、点拨、提示者。

学生

角色

（1） 上课听讲、消化知识、积累、储存以备将来之用；

（2） 被动接受知识，视其为客观、事实、正确。

（1） 学生作为探究者和知识创新者，运用知识发现、钻研、解决问题；

（2） 主动参与富有个性地解释、批判、解剖知识。

课堂

（1） 由课目、教材决定；

（2） 问题是事先确定的、给予的、多数是已被解决的；

（3） 课堂是学习的唯一场所。

（1） 产生于学生的兴趣；

（2） 自选的、开放式的、现实的问题；

（3） 获取相关信息或求取经验时学习自然地发生。

“研究式”新课注重展示学生思维过程，特别注意实验设计过程，仪器使用过程、现象展示过程、数据得出处理过程、概念形成过程、结论得出过程。如前文《平面镜和球面镜》教学中对于学生在情境中提出的问题如：镜子后面的“我”看得见是真实存在吗？蜡烛的象与蜡烛的大小如何？它们到镜面距离哪个大？如何测？在教学中教师没有轻易将结论告诉学生，让学生去想象、去探索、去发现，将面向结论的学习变为面向过程的学习。此外“研究式”新授课在教学中还注重进行科学方法渗透，如前文教学片段中就向学生渗透观察法、实验法、测量法……，让学生在潜意识中掌握各自科学方法，养成良好的学习、研究问题的习惯，真正实现“教是为了不教”的'境界。

三、“研究式”新授课的特点

1、它是一种开放的教学模式

它在教学过程中实现教师主导作用和学生主体作用的有机组合。教师的主导作用体现在创设问题情境，引导学生在情境中提出一节课中所要解决的问题。学生的主体作用体现在对问题的提出、设置、探索和解决上。让每个学生者能用自己切身体验和主动参与去学习自然科学。

2、它重视学生观察能力和问题意识的培养

学生在教师创设的情境，中，只有通过自己仔细观察认真思考，才能发现并抓住疑点，提出问题、设计方案、解决问题。从而使学生逐步认识到“不能把任何我没有明确地认识为真的东西当成真的接受，”并带着怀疑的目光去观察事物和各种现象，发现问题，这将大大促进学生的创新意识和创造能力的培养，如学生观察镜中的象后提出：镜小人大，镜中的象是否比人小？人远离镜子时，镜中的象是否真的象人所看到的那样变小？这些问题的提出就反映了学生对生活中常见的现象进行深层次的思考和探索。

3、它体现了教学过程由以教为主到以学为主的重心转移

“研究式”新授课体现了教师以培养学生能力为目标来组织教学，知识本身不再是由教师“批发”来的“货物”，学生也不再是知识的容器。课堂的主活动不是教师的讲授，而是学生之间的交流、合作和探索。教师平等参与学生讨论和探索，并不时加以适当点拨和引导，在教学的调控过程中，渗透科学方法，把教和学融为一体。

4、它为培养学生团体意识和合作精神提供了舞台

在“接受式”的传统教学模式中，学生学习是相对独立的，而现在每个学生都与自己的协作小组成员密切联系在一起，一起观察现象，一起讲座并提出问题，一起制定研究方案，一起探索得出结论，只有通过协作小组全体成员共同努力，才能完成全部学习过程，使小组获得成功。这使每个学生看到了集体的力量和合作的重要性，从而加强了每个学生的团体意识和合作精神。

以上是我在开展“主体参与型”教学模式中的一种尝试。需要强调的是，不论哪一种教学模式，充分发挥教师的主导作用还是至关重要的，教师的主导作用不但体现在对教材处理上独具匠心，还体现在平等民主、和谐融洽、轻松活泼课堂气氛的创设和营造上，只有民主、融洽轻松的氛围里，学生的思维才可能处于积极主动的活跃状态，课堂才能成为学生思考、探索和创新的新天地。

参考文献：

洪林旺《优化课堂结构让学生去发现》中国物理学会主办物理教2001.8出版

柳斌《创新教育实施指南》华龄出版社1997年出版

柳思俭《实用中学学科课堂教学模式》山东教育出版社1998年出版