培養(yǎng)科學(xué)思維能力回歸物理學(xué)育人本位

卞蘋蘋　宋四華　陳勁松

摘 要：核心素養(yǎng)的目標(biāo)為培養(yǎng)全面發(fā)展的人.從物理學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)科優(yōu)勢出發(fā)，結(jié)合物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，充分發(fā)揮物理學(xué)科的育人價值，方能順利、有效地實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的提升.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；科學(xué)思維；深度學(xué)習(xí)

目前，我國基礎(chǔ)教育正在發(fā)生著從“知識本位”時代走向“核心素養(yǎng)”時代的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變.核心素養(yǎng)從總體上勾勒了新時代人才必須具備的人格品質(zhì)和關(guān)鍵能力.核心素養(yǎng)的提出，必將在理論和實(shí)踐上引起學(xué)科教學(xué)的全方位變革.從教學(xué)價值角度說，核心素養(yǎng)指向的是解決“教育上培養(yǎng)什么樣的人”的問題.從發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的視角去定位當(dāng)前的課堂教學(xué)價值和目標(biāo)，即是為了學(xué)生的全面發(fā)展.

各學(xué)科的學(xué)科素養(yǎng)都對核心素養(yǎng)的發(fā)展有著個性和共性的貢獻(xiàn).物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在物理的學(xué)習(xí)過程中形成的必備品格和關(guān)鍵能力.通俗地理解，就是把所學(xué)的物理知識都忘掉后，所剩下的給人終身受用的東西.從專業(yè)的角度講，主要由“物理觀念”、“科學(xué)思維”、“實(shí)驗(yàn)探究”、“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面的要素構(gòu)成.科學(xué)思維是從物理學(xué)視角對客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式；是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)構(gòu)建理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化；是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、批判的品質(zhì).

筆者認(rèn)為，物理學(xué)科更具有培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力亦能彰顯物理學(xué)科的育人價值.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力應(yīng)力爭做到以下幾點(diǎn)：

一、巧設(shè)問題情境，啟迪科學(xué)思維

楊振寧指出：物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象（情境）有關(guān)的，絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象（情境）中來，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源.“學(xué)源于思，思起于疑，疑是思之始，學(xué)之端”.物理課堂教學(xué)過程是在撥開教材嚴(yán)謹(jǐn)、神秘的面紗中，師生的思維發(fā)生碰撞，以不斷地提出問題并解決問題來獲取新知識的問題性思維過程.思維通常是由問題情境產(chǎn)生的，創(chuàng)設(shè)問題情境的實(shí)質(zhì)在于揭示物理現(xiàn)象的矛盾，意義在于引起學(xué)生內(nèi)心的沖突，動搖學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，從而喚起思維，激發(fā)內(nèi)驅(qū)力，使學(xué)生進(jìn)入問題探究者的角色，真正參與到物理學(xué)習(xí)活動中，達(dá)到掌握知識、訓(xùn)練思維能力的目的.巧妙地創(chuàng)設(shè)學(xué)生常規(guī)思維之外的問題情境是開啟學(xué)生科學(xué)思維的金鑰匙.學(xué)生的興趣、好奇心、探究欲望、弄清問題的迫切愿望會使思維一直處于緊張、有序的活躍狀態(tài).在探究的過程中應(yīng)用到分析綜合、論證等思維方法亦能加強(qiáng)科學(xué)思維能力的訓(xùn)練.

例如在“大氣壓強(qiáng)”一節(jié)“大氣壓強(qiáng)存在”的教學(xué)中，可以創(chuàng)設(shè)“覆杯實(shí)驗(yàn)”中紙片沒有掉下來的情境.學(xué)生的驚訝表情表明他們充滿了好奇和興趣.轉(zhuǎn)動的眼珠和抓頭的動作是他們在思考的表現(xiàn).因?yàn)檫@個現(xiàn)象是出乎意料的，越是這樣的現(xiàn)象越能激發(fā)學(xué)生的探究興趣和欲望.在學(xué)習(xí)“大氣壓的測量”時可以用一較大的吸盤掛鉤，讓學(xué)生感受拉開它的困難.大氣壓如此之大，有多大呢？如何測量呢？引出了問題：設(shè)計測量方法，優(yōu)化、選擇可操作性強(qiáng)、誤差小的測量方法進(jìn)行試驗(yàn).經(jīng)歷了探究過程，得出結(jié)論解決了物理問題，提高了多種能力，訓(xùn)練了科學(xué)思維.

上述的教學(xué)路徑是：以情境引問題，以問題導(dǎo)探究，以探究促真知.這樣的設(shè)計讓學(xué)生始終帶著一種要解決問題的迫切需要，即學(xué)習(xí)任務(wù)的驅(qū)使.整個過程他們的思維一直在緊張地忙碌著、活躍地碰撞著、批判地選擇著.在這個過程中訓(xùn)練和提高了學(xué)生的問題意識、合作精神、方法整合、批判精神.所以，情境是問題的起源、問題是探究的動力、探究是培養(yǎng)和訓(xùn)練思維的沃土.從情境教起，教的才是思維，學(xué)生收獲的才是才思和智慧.

二、注重方法滲透，內(nèi)化科學(xué)思維

物理方法由思維方法與物理知識結(jié)合而成，并在展開過程中體現(xiàn)思維方法.思維方法教育既不能脫離物理知識，也不能脫離物理方法.物理方法是客觀的，源于物理學(xué)的研究積累，通過傳授可以使學(xué)生掌握.思維方法是主觀的，是人的大腦功能，訓(xùn)練才能形成.我們要想內(nèi)化提高學(xué)生的科學(xué)思維，必須以物理知識為載體，在學(xué)習(xí)物理知識的過程中加強(qiáng)研究方法的應(yīng)用和積累，使學(xué)生熟練掌握一些基本的物理方法，通過方法的應(yīng)用訓(xùn)練其思維的靈敏性、靈活性和縝密性.

初中物理經(jīng)常用到建模方法，建模過程是從形象思維到抽象思維的過程.教師應(yīng)設(shè)計出巧妙的能提供建立形象思維的感性素材，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生去認(rèn)識、比較、思考、理解物理概念的真諦和建立的模型與物理概念的關(guān)系.

例如“磁感線”模型的建立.磁場是一種物質(zhì)，物質(zhì)不以人的意志而轉(zhuǎn)移，無論我們看得見、看不見，承認(rèn)與否，它都是客觀存在的.正如愛因斯坦所說：“磁場”在物理學(xué)家看來正如他坐的椅子一樣存在.但如何感知它的存在？學(xué)生茫然.教師可以通過在其中放置小磁針，讓學(xué)生觀察小磁針的狀態(tài)進(jìn)而感知磁場是存在的.在不同位置的小磁針靜止時的指向不同，學(xué)生也能明白不同位置磁場方向不同.但他們往往認(rèn)為磁場的方向是由小磁針的位置而決定的，這就把物理規(guī)律和科學(xué)方法弄錯了.教師應(yīng)采用類比的方法來點(diǎn)撥迷津：小紅旗與風(fēng)向的關(guān)系，有風(fēng)、無風(fēng)，風(fēng)向與風(fēng)力如何都是確定的，小紅旗只是體現(xiàn)風(fēng)的一些特點(diǎn)而已.這時又滲透了轉(zhuǎn)換法的思想.由用小磁針到用鐵屑體現(xiàn)了由少到多、由點(diǎn)到線、由個別到一般的研究方法.磁感線是根據(jù)鐵屑的排列情況來描繪磁場的，它其實(shí)就是磁場的畫像.這樣學(xué)生就容易理解磁場、鐵屑、磁感線的關(guān)系了.

三、開展深度學(xué)習(xí)，創(chuàng)新科學(xué)思維

深度學(xué)習(xí)是一種綜合和反思的過程，它能使學(xué)習(xí)者獲得系統(tǒng)性知識、批判性精神、創(chuàng)造性思維等，是一種充分挖掘個人潛能以培養(yǎng)完整人格的學(xué)習(xí).深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵是教會學(xué)生正確的思維方式，思維是教學(xué)的核心，創(chuàng)新是思維能力達(dá)到一定高度的體現(xiàn).所以深度學(xué)習(xí)是培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的必經(jīng)之路.

例如在“電磁感應(yīng)”教學(xué)中，學(xué)生不難從圖1的演示實(shí)驗(yàn)中得出：導(dǎo)體只有做切割磁感線運(yùn)動才會產(chǎn)生感應(yīng)電流.但容易忽視另兩個條件：“閉合”和“一部分”.教師可利用這個契機(jī)開展深度學(xué)習(xí)，把學(xué)生的思維拉寬、拓深、抬高，催生出創(chuàng)新意識.教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：電路中有電流的條件是什么？答案：電源，閉合回路.追問：此電路中的電源在哪里？你認(rèn)為最有可能是哪部分呢？回答：切割磁感線的那條邊.如果把整個線圈都放在磁場中，線圈移動時就會有幾條邊切割？回答：兩條.那么，這個電路中就會有兩個電源，他們的正、負(fù)極什么關(guān)系？回答：由于在同一個磁場中，朝相同方向切割，故這兩個電源的正極相連、負(fù)極相連.這怎么會有電流呢？所以，只能是閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動，才會產(chǎn)生感應(yīng)電流.若要實(shí)現(xiàn)兩條邊都切割還會產(chǎn)生感應(yīng)電流，應(yīng)如何改進(jìn)呢？回答：兩條邊分別在方向相反的磁場中：線圈豎直放置，上一條邊在一磁場中，下一條邊在另一方向相反的磁場中；或是將線圈水平放置，左一條邊在一磁場中，右一條邊在另一方向相反的磁場中.教師肯定他們創(chuàng)造了推拉式發(fā)電機(jī).如果只能在同一磁場中，那就不能移動，只能轉(zhuǎn)動，這就是手搖式發(fā)電機(jī).這既能讓學(xué)生更好地理解發(fā)電機(jī)的工作原理，又培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維能力.

教學(xué)是提示某種文化內(nèi)容必須被學(xué)生掌握的一種活動.教學(xué)必須借助某種文化內(nèi)容的習(xí)得，同作為生存能力的人格的形成聯(lián)系起來.正如德國的教育家赫爾巴特提出的“教育性教學(xué)”：他認(rèn)為，不存在沒有教學(xué)的教育，也不存在沒有教育的教學(xué).我們要切實(shí)把握好自己的課堂教學(xué)，充分挖掘物理學(xué)科教學(xué)的育人潛能.用盡自己的教學(xué)智慧把課堂建構(gòu)從傳授知識、培養(yǎng)能力定位到“改變思維、啟迪智慧、點(diǎn)化生命”的核心素養(yǎng)高度.

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