如何在物理教學(xué)中培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)思維

胡海元

一、中學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的現(xiàn)狀

中學(xué)生已經(jīng)能提出關(guān)于物理現(xiàn)象本質(zhì)的問題，這一點是和科學(xué)家一樣的，盡管有些問題在他人看來或許顯得無關(guān)緊要。

學(xué)生在探究事理的時候強(qiáng)調(diào)找出前因后果，但是很難將已經(jīng)習(xí)得的理論和獲得的事實進(jìn)行區(qū)分，在學(xué)習(xí)新的知識時，往往固守以前學(xué)習(xí)過的理論，而不考慮新的事實。例如，高中經(jīng)常討論的題目，長木板放在水平地面上，其上放一小物塊，給木板施加一個力，求木板的加速度。學(xué)生經(jīng)常犯的錯就是把物塊的質(zhì)量加在一起進(jìn)行計算，因為在生活中，他們知道身上負(fù)重后自己的行動更困難了。

學(xué)生的思維更容易受到偶發(fā)事件的影響，他們不會像科學(xué)家那樣去尋找根本性的原因，而且在得到的事實明顯和假設(shè)沖突的情況下，他們還會固執(zhí)地認(rèn)為假設(shè)得到了驗證。在“測電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中，由于電池較新，內(nèi)阻小，內(nèi)電壓小，外電壓變化根本不明顯，學(xué)生甚至不惜編造數(shù)據(jù)來得到電池的內(nèi)阻。

二、物理課堂的現(xiàn)狀

以科學(xué)思維來指導(dǎo)人們探究世界本質(zhì)的行為，需要在仔細(xì)觀察的基礎(chǔ)上，通過測量、繪圖和理解，收集、整理并分析數(shù)據(jù)，適時調(diào)整自己的思考方法，合理運(yùn)用相關(guān)知識解決問題。而這些相關(guān)的技能技巧卻是常規(guī)的課堂上學(xué)習(xí)不到的，尤其是應(yīng)試教育背景下的課堂。因此，適當(dāng)在課堂上加強(qiáng)這方面能力的培養(yǎng)是必須的。

應(yīng)試教育恰如沉疴頑疾雖在下猛藥治理但仍然頑強(qiáng)地生存在校園里、課堂上。因社會、學(xué)校、教師均受實用主義、功利主義影響至深，考什么教什么、考什么練什么、教室代替實驗室、講桌代替實驗桌的現(xiàn)象從來沒有被根除，應(yīng)試教育也在技術(shù)層面上日趨完善，大有愈演愈烈之勢。從商業(yè)角度看，由考試帶動起來的經(jīng)濟(jì)，已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)鏈條。

應(yīng)試教育阻礙了學(xué)生去尋找自己感興趣的問題答案。這是不言而喻的，不管是初中還是高中，為了中考或是高考，更多的是老師手把手地教學(xué)生設(shè)計并完成實驗，分析并得出結(jié)論，然后是鋪天蓋地練習(xí)題，有時候甚至實驗過程都沒有，直接講結(jié)論，然后就是訓(xùn)練。

考試院的命題專家雖然試圖通過試題創(chuàng)新來考查學(xué)生相關(guān)的思維能力以引導(dǎo)物理教學(xué)走向注重能力培養(yǎng)的一面，而基層的教育工作者卻只要是題就會找出命題規(guī)律就會尋找新的方式去適應(yīng)試題的變化。可以說，命題越“難”，學(xué)生應(yīng)試的任務(wù)就越重，就越是沒時間去做有意義的思考。

由于學(xué)校實驗器材不配套，數(shù)量也不能滿足需要，很多學(xué)生實驗根本就沒有開過。學(xué)生缺乏了實驗探究的機(jī)會，要培養(yǎng)科學(xué)的思維是很困難的。

三、培養(yǎng)科學(xué)思維的教學(xué)策略

1.從日常生活出發(fā)，構(gòu)建科學(xué)探究的問題情境

如前所述，學(xué)生提出的“天空為什么是藍(lán)色的”是一個很好的物理問題，也和生活密切相關(guān)。在機(jī)械波的教學(xué)中，尤其是講了波的衍射后，探討這個問題就有了一定的知識準(zhǔn)備。

當(dāng)一滴雨落在一個水洼里時，在水面上就會產(chǎn)生小波浪，波浪一起一伏地變成更大的圈，向著四面八方擴(kuò)展開去，這就是水波。如果這些波碰上一塊小石子或一個別的什么障礙物，有的就會反彈回來，改變傳播方向，這叫波的反射。還有一部分卻可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，就像障礙物不存在一樣，這叫波的衍射。

光也是一種波，陽光從天空照射下來，一樣會連續(xù)不斷地碰到某些障礙。因為光所必須穿透的空氣并不是空的，它由很多很多的微粒組成。光遇到這些障礙物時，同樣會發(fā)生反射，改變運(yùn)動方向，也有一部分會發(fā)生衍射。紅光黃光等光由于波長較長，容易發(fā)生明顯的衍射，而藍(lán)光紫光等光波長較短，與障礙物碰撞發(fā)生了散射，分布的到處都是，這樣天空就顯得是藍(lán)色的了。

遵循這個思路，引導(dǎo)學(xué)生思索，就可以啟迪學(xué)生思維，最終理解問題的實質(zhì)。而且還可以進(jìn)一步解釋“頭頂?shù)奶炜帐撬{(lán)色，而地平線的天空是白色”“太陽落山時的傍晚，天空不顯現(xiàn)藍(lán)色而顯現(xiàn)紅色”“正在下落的太陽是暗紅色的”等問題，甚至還可以做一個實驗：拿一杯水，把它放在一個黑暗的背景里，滴進(jìn)一滴牛奶，再拿一只手電筒照射杯子的一端，并靠近它，手電筒的光在水中即會顯現(xiàn)出淡藍(lán)色。如果你往水里放進(jìn)的牛奶越多，水就越白，因為光一再地受到這些眾多的牛奶微粒的散射，結(jié)果就是白色的。

在這之后，進(jìn)一步讓學(xué)生去觀察，日落后天空也還會在一段時間內(nèi)呈現(xiàn)深藍(lán)色，然后再給學(xué)生介紹相關(guān)的知識，可以肯定，這樣的教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣以及科學(xué)思維都是大有裨益的。

然而，這些知識和方法，考試似乎不涉及，在課堂上是難得現(xiàn)身的。

2.利用計算機(jī)及其他設(shè)備，模擬科學(xué)探究的實驗情境

對天體運(yùn)動的描述，需要用到豐富的物理知識，完全可以作為給學(xué)生傳授復(fù)雜物理原理的基礎(chǔ)。但是，我們是沒辦法從一個更宏觀的角度去觀察天體的運(yùn)動的，這時，用一個多媒體課件，比如，F(xiàn)lash動畫，來展示天體的運(yùn)動情況，其生動直觀的效果，對于幫助學(xué)生構(gòu)建知識、理解規(guī)律的作用是相當(dāng)大的，教學(xué)效果十分明顯。還有，微觀粒子的運(yùn)動，如果用動畫展示，也會讓學(xué)生身臨其境，加深理解。

3.提前覺察學(xué)生的潛在概念，將其作為理解新知識的腳手架或者借以構(gòu)建糾錯情境

即便是沒有進(jìn)行任何物理教育，學(xué)生對這個世界也有在感知的基礎(chǔ)上建立起來的一些前概念。比如，力、運(yùn)動、空間、時間等。這些概念，有的具有一定的正確性，但同時也具有模糊性，在教學(xué)時加以引導(dǎo)、甄別，可以加快學(xué)生習(xí)得正確的認(rèn)識的過程。而有的概念，比如前面提到的滑塊與木板問題中學(xué)生的生活經(jīng)驗，則是錯誤的，這會形成很壞的負(fù)遷移，在教學(xué)中就要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析，摒棄舊觀念，建立新概念。

4.提倡小組合作學(xué)習(xí)，構(gòu)建培養(yǎng)科學(xué)思維的社會環(huán)境

知識是通過互動的方式建構(gòu)起來的。將學(xué)生分成學(xué)習(xí)小組、實驗小組，讓他們在學(xué)習(xí)中相互交流、相互探討、互相協(xié)作，不光能夠培養(yǎng)科學(xué)思維，更能培養(yǎng)合作意識，對于將來的生活都有極大的指導(dǎo)意義。

最后，精選習(xí)題，一定要剔除偏、難、怪的習(xí)題，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，留更多時間給學(xué)生獨(dú)立思考。