發(fā)展科學(xué)思維培養(yǎng)中職生物理核心素養(yǎng)

梁承初

【摘 要】本文針對(duì)中職物理的課堂教學(xué)實(shí)際，論述培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的具體策略，追本溯源探究物理科學(xué)思維的內(nèi)涵、結(jié)合典型問(wèn)題培養(yǎng)物理科學(xué)思維、鼓勵(lì)自主探究培養(yǎng)物理科學(xué)思維，為教學(xué)提供參考。

【關(guān)鍵詞】中職生 物理教學(xué) 科學(xué)思維 核心素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2018）07B-0062-03

在推行教育教學(xué)改革的今天，學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與落實(shí)受到了教育界的廣泛關(guān)注。由于中職生普遍基礎(chǔ)薄弱，整體素質(zhì)比較差，因此教師在教學(xué)時(shí)往往過(guò)分關(guān)注基礎(chǔ)知識(shí)的講解與傳授，忽略了對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，這不利于學(xué)生的整體發(fā)展。筆者認(rèn)為，廣大教師應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，構(gòu)建一個(gè)高質(zhì)量的中職物理課堂。因?yàn)榭茖W(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一，是貫穿于整個(gè)中學(xué)物理教學(xué)全過(guò)程的重要任務(wù)，所以它對(duì)學(xué)生的終身發(fā)展來(lái)說(shuō)具有重要的意義。

一、追本溯源，探究物理科學(xué)思維的內(nèi)涵

物理科學(xué)思維指的是有意識(shí)地按照物理解決問(wèn)題的程序，依據(jù)物理的概念和規(guī)律，運(yùn)用物理科學(xué)方法探究行動(dòng)和結(jié)果之間的聯(lián)結(jié)過(guò)程，主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素，是中學(xué)物理教學(xué)的核心。

二、結(jié)合典型問(wèn)題，培養(yǎng)物理科學(xué)思維

習(xí)題課教學(xué)是對(duì)學(xué)生思維能力集中培養(yǎng)和鍛煉的重要環(huán)節(jié)，教師通過(guò)以習(xí)題為突破口，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度去分析與解決問(wèn)題，有效培養(yǎng)他們的比較、邏輯、創(chuàng)新等物理思維。因此筆者認(rèn)為，教師要注重通過(guò)精選典型例題，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生思維能力的訓(xùn)練。

（一）學(xué)會(huì)批判，培養(yǎng)對(duì)比思維

對(duì)比思維指的是通過(guò)對(duì)兩種相近或相反事物的對(duì)比進(jìn)行思維，尋找事物的異同及其本質(zhì)與特性。培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)比思維對(duì)于提高他們的學(xué)習(xí)能力具有很大的幫助。筆者認(rèn)為，教師可以通過(guò)列舉相似的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究與分析，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)比思維。

比如，筆者在對(duì)《力的合成與分解》這一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)解決多個(gè)共點(diǎn)力的問(wèn)題，目的是促進(jìn)他們提高對(duì)比思維，實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移，做到舉一反三。筆者向?qū)W生提出第一個(gè)問(wèn)題：

關(guān)于兩個(gè)力的合成與這兩個(gè)力的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.合力比這兩個(gè)力都大

B.合力可能比這兩個(gè)力都小

C.合力可能比這兩個(gè)力都大

D.合力至少比這兩力中較小的力要大

這一問(wèn)題考查的是兩個(gè)共點(diǎn)力合成后合力大小的范圍問(wèn)題。在學(xué)生做出了選擇后，筆者對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了解析，并歸納其中蘊(yùn)含的重要知識(shí)點(diǎn)：力 F1、F2 合力大小的范圍是|F1-F2|≤F≤F1+F2，有了這一知識(shí)點(diǎn)就可以判斷出正確的選項(xiàng)為 B 和 C。

緊接著筆者對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了變式，向?qū)W生提出了新的問(wèn)題：

某物體在光滑水平面上受到了三個(gè)水平共點(diǎn)力 F1、F2、F3 的作用，力的大小分別為 42 N、28 N、20 N，且 F1 的方向指向正北，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.F1、F2、F3 的合力可能為 0

B.F1、F2 兩個(gè)力的合力大小可能為 20 N

學(xué)生在解決這一問(wèn)題時(shí)，與上述問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)分析題目中的共性，探究得到了解題的思路，例如，由于 F1、F2 的合力范圍是|42-28|≤F≤42+28，即 14≤F≤70，故 B 是對(duì)的。又因?yàn)?F3 的大小處于此范圍內(nèi)，所以三個(gè)力的合力可能為 0，選項(xiàng) A 是正確的。

由此筆者在提高學(xué)生解題能力的同時(shí)，進(jìn)一步深化了他們的對(duì)比思維，取得很好的教學(xué)效果。

（二）多維審視，培養(yǎng)邏輯思維

邏輯思維是認(rèn)識(shí)過(guò)程中借助概念、判斷、推理反映現(xiàn)實(shí)的過(guò)程。邏輯思維能力是學(xué)生研究物理問(wèn)題必備的能力，教師在教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)，培養(yǎng)他們的邏輯思維。

比如，筆者在對(duì)《勻變速直線運(yùn)動(dòng)》這一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，設(shè)計(jì)了相關(guān)的習(xí)題練習(xí)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行推理與分析，深化他們對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解與應(yīng)用。

例如，圖 1 所示是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間（v-t）圖，試求出該質(zhì)點(diǎn)在第 3 秒末、5 秒末、8 秒末的速度。

筆者向?qū)W生提問(wèn)道：“在數(shù)學(xué)里大家都學(xué)過(guò)一元一次函數(shù)，我們知道若已知直線上的兩點(diǎn)，通過(guò)待定系數(shù)法可以求出直線的函數(shù)方程，進(jìn)而可以利用某點(diǎn)的橫坐標(biāo)找到該點(diǎn)的縱坐標(biāo)。那么大家能否嘗試?yán)脭?shù)學(xué)知識(shí)求解這一問(wèn)題呢？”在筆者的提示下，學(xué)生利用 A（0，6），B（4，12）求出了 AB 段的直線方程為：，即 ，當(dāng) t=3 s 時(shí)，，所以在第 3 秒末，質(zhì)點(diǎn)的速度為 10.5 m/s，同理，學(xué)生可以通過(guò)求解 BC 段、CD 段直線方程得到 5 秒末、8 秒末的速度。緊接著筆者又追問(wèn)道：“在前面的學(xué)習(xí)中，我們知道了 v-t 圖象中直線的斜率所代表的物理意義，大家還記得是什么嗎？”學(xué)生回答道：“加速度?！薄耙阎铀俣群统跛俣?，不就可以得到運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度公式了嗎，大家能否從加速度的角度去解決這一問(wèn)題呢？”在筆者的提示下，學(xué)生又換了一個(gè)角度對(duì)這一問(wèn)題展開分析，得到 ，因此 v=v0+at=6+1.5t，故當(dāng) t=3 s 時(shí)，v=10.5 m/s，同理，可以求得 5 秒末、8 秒末的速度。通過(guò)深刻性的討論與多角度的分析，學(xué)生的邏輯思維能力得到了有效提高。

（三）靈活轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，創(chuàng)新思維是物理學(xué)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力是廣大教育工作者肩負(fù)的重要使命。筆者認(rèn)為，教師可以從引導(dǎo)學(xué)生靈活處理物理問(wèn)題入手，培養(yǎng)和提高他們思維的變通性與獨(dú)創(chuàng)性，從而達(dá)到培養(yǎng)其創(chuàng)新思維的目的。

比如，筆者在對(duì)《功率》這一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生探究如下的問(wèn)題：

如圖 2 所示，求繩拉小船時(shí)，小船運(yùn)動(dòng)的合速度。

筆者提出這一問(wèn)題后，學(xué)生都感覺(jué)非常困惑，向筆者質(zhì)疑道：“老師，這不是速度問(wèn)題嗎？現(xiàn)在不是講的功和功率嗎？”于是筆者向?qū)W生講道：“老師把這個(gè)問(wèn)題放到《功率》這一節(jié)讓大家解決，就是希望大家能夠換一個(gè)思維方式，從功率的角度嘗試突破這一問(wèn)題。”隨后在筆者的引導(dǎo)下，學(xué)生將繩子和滑輪理想化，等效為理想變壓器，繩子兩端分別為輸入端和輸出端。假設(shè)繩子的拉力為 T，那么小船行駛時(shí)，輸出給小船的功率就等于 T v cosθ=T v0，進(jìn)而可以得到合速度 。這種等效化的處理方法，有效地打開了學(xué)生的思路，拓展了他們的思維，這對(duì)深化他們的創(chuàng)新思維具有很好的促進(jìn)作用。

三、鼓勵(lì)自主探究，培養(yǎng)物理科學(xué)思維

新課標(biāo)倡導(dǎo)“自主、探究、合作”的學(xué)習(xí)方式，筆者認(rèn)為，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生展開自主探究，引導(dǎo)他們利用所學(xué)知識(shí)大膽展開物理探究，積極將科學(xué)思維用于實(shí)踐當(dāng)中。在提高他們實(shí)驗(yàn)探究能力與動(dòng)手操作能力的同時(shí)，進(jìn)一步深化其物理科學(xué)思維能力。

（一）運(yùn)用形象思維，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

形象思維指的是用直觀形象和表象解決問(wèn)題的思維。物理是一門比較抽象的學(xué)科，教師在教學(xué)時(shí)，通過(guò)開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，能夠使他們的形象思維得以充分地體現(xiàn)。

比如，筆者在對(duì)《力的合成與分解》這一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，強(qiáng)化他們對(duì)力的平行四邊形法則的理解與認(rèn)識(shí)。筆者首先引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)力的圖示這一概念，然后通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，引出力的等效、分力與合力的概念，隨后筆者組織學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)。向他們提問(wèn)道：“如何求解兩個(gè)力的合力呢？現(xiàn)在請(qǐng)大家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究一下合力的求法?！本o接著筆者通過(guò)一系列的提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：“實(shí)驗(yàn)器材應(yīng)該選擇什么？如何保證合力與分力的作用效果相同？力的大小、方向如何確定呢？”學(xué)生按照如下圖 3 所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

首先用兩個(gè)力 F1、F2 拉彈簧，使彈簧的 E 點(diǎn)豎直下降到 C 點(diǎn)，然后記錄 F1、F2 的大小與方向；然后用一個(gè)力 F 豎直向下拉，使得彈簧的 E 點(diǎn)下降到同樣位置的 C 點(diǎn)，記錄 F 的大小與方向。最后學(xué)生通過(guò)分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，成功總結(jié)出正確的結(jié)論。力的平行四邊形法則這一知識(shí)點(diǎn)較為抽象，筆者通過(guò)讓學(xué)生利用形象思維設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，成功地將知識(shí)由抽象化為具體，提高了他們的自主探究能力與形象思維能力。

（二）運(yùn)用歸納思維，加工重組

歸納思維指的是從許多個(gè)別的事物中概括出一般性概念、原則或結(jié)論的思維方法。培養(yǎng)學(xué)生的歸納性思維，有助于促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)的知識(shí)體系，提高解題的效率和準(zhǔn)確性。筆者認(rèn)為，教師可以通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上對(duì)知識(shí)進(jìn)行二次加工重組，對(duì)相似題型做整理歸納，從而提高他們的歸納思維，為今后的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

比如，筆者在對(duì)《動(dòng)量守恒定律》這一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)時(shí)，組織學(xué)生進(jìn)行習(xí)題課訓(xùn)練。在課堂結(jié)束后，筆者向?qū)W生講道：“大家分析一下考察動(dòng)量守恒定律的相關(guān)問(wèn)題，然后總結(jié)一下重點(diǎn)的題型及其解題思路?！彪S后筆者留給學(xué)生充足的時(shí)間進(jìn)行交流與討論，最后學(xué)生歸納出了四大類題型，分別是人船模型、碰撞合理性問(wèn)題、子彈打木塊問(wèn)題和彈簧類問(wèn)題，并且總結(jié)概括出每種題型的特點(diǎn)以及解題思路。例如，子彈打木塊類問(wèn)題具有非完全彈性碰撞的特點(diǎn)，碰撞時(shí)的形變不能完全恢復(fù)。在解決這類問(wèn)題時(shí)，首先要畫出系統(tǒng)位置變化前后的對(duì)比圖，并找到位移關(guān)系，然后再根據(jù)動(dòng)量守恒、能量守恒列式求解。彈簧類問(wèn)題的特點(diǎn)是系統(tǒng)的動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒，所以在解決問(wèn)題時(shí)要根據(jù)題目中涉及的變化，應(yīng)用動(dòng)量守恒、能量守恒公式解題。由此筆者引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行歸納總結(jié)，促進(jìn)他們運(yùn)用自身的歸納性思維，成功地建構(gòu)了這一章節(jié)內(nèi)容的知識(shí)體系，加深了對(duì)知識(shí)的理解與認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)了有效的升華。

總而言之，提高學(xué)生的物理科學(xué)思維能力，對(duì)于他們今后的學(xué)習(xí)與就業(yè)具有重要的意義。廣大教師應(yīng)當(dāng)注重提高自身的教學(xué)水平，摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)模式，不斷去探究高效的教學(xué)方法與手段，培養(yǎng)中職生的物理核心素養(yǎng)，促進(jìn)他們?nèi)姘l(fā)展。

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（責(zé)編 盧建龍）