基于科學(xué)思維培養(yǎng)的初中物理教學(xué)策略

沈偉云

(嵊州市教體局教研室，浙江 紹興 312400)

理性思維是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式,是學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成部分,也是適應(yīng)學(xué)生終身發(fā)展的關(guān)鍵能力.《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》指出,崇尚真知,能理解和掌握基本的科學(xué)原理和方法,尊重事實(shí)和證據(jù),有實(shí)證意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度;邏輯清晰,能運(yùn)用科學(xué)的思維方式認(rèn)知事物、解決問題、指導(dǎo)行為等[1].教學(xué)實(shí)踐表明,理性思維能有效地幫助學(xué)生進(jìn)行觀察、比較、分析、綜合、歸納、演繹、概括、抽象.庫恩認(rèn)為,理性思維是智力發(fā)展的最終目標(biāo),教育的核心在于發(fā)展學(xué)生的思維,尤其是理性思維.但在實(shí)際物理教學(xué)中,由于長(zhǎng)期受應(yīng)試教學(xué)影響,許多教師往往注重知識(shí)和技能的傳授,而忽視學(xué)生理性思維的培養(yǎng).怎樣在物理教學(xué)中去培養(yǎng)學(xué)生的理性思維呢?

1 建構(gòu)模型,培養(yǎng)學(xué)生分析能力

理性思維是物理教學(xué)的核心,建構(gòu)和使用模型是形成理性思維的基本途徑.物理是一門研究問題復(fù)雜,影響因素眾多的科學(xué),在實(shí)際教學(xué)中,為了便于分析問題,經(jīng)常采用“簡(jiǎn)化”方法,即對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)抽象,抓住其主要因素,忽略其次要因素,建立一種理想化的物理模型.再遷移運(yùn)用物理知識(shí),獲得問題解決,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生分析問題的能力.

圖1 引擎蓋杠桿模型

例如在對(duì)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)做檢修時(shí),經(jīng)常需要抬起引擎蓋,在抬起引擎蓋的過程中應(yīng)用了什么物理原理?就需要如圖1所示把引擎蓋抽象成杠桿模型,在此基礎(chǔ)上,教師可設(shè)置問題串: ① 引擎蓋屬于哪類杠桿?② 在引擎蓋抬起過程中,重力G的力臂發(fā)生什么變化?③ 向哪個(gè)方向施加的力最小?

建模,是通過發(fā)展思維模型來認(rèn)識(shí)和思考研究對(duì)象,并以一定理想化的、簡(jiǎn)單化的東西來表示.[2]在分析問題時(shí),教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行比較,抓住問題主要矛盾,忽略次要影響因素,把需要解決的問題轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟知的物理模型,納入到學(xué)生已有的認(rèn)知圖式之中.

2 提出問題,培養(yǎng)學(xué)生推理能力

物理推理能力是以已有的物理知識(shí)和所給的事實(shí)與條件,進(jìn)行邏輯推導(dǎo),推出正確的判斷或結(jié)論的個(gè)性心理特征[3].學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過程究其實(shí)質(zhì)就是提出問題、解決問題的思維活動(dòng)過程,引導(dǎo)學(xué)生推理就是很重要的一種解決問題方式.

例如夏天雨后的天空,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)美麗的彩虹,彩虹是怎樣形成的呢?究其原因,可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理,如圖2所示,太陽光經(jīng)雨滴發(fā)生第一次折射后形成不同的單色光,不同單色光經(jīng)雨滴的反射和第二次折射后以不同角度射出.又如圖3所示,由于雨滴高度不同,導(dǎo)致經(jīng)不同雨滴折射進(jìn)入人眼的單色光不同,又由于雨滴數(shù)量巨大,導(dǎo)致大量不同的單色光進(jìn)入人眼,這就是人觀察到彩虹的成因.

圖2 彩虹的形成

圖3 太陽光經(jīng)過不同雨滴折射

美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究理事會(huì)(NRC)指出,傳統(tǒng)課堂教學(xué)中學(xué)生記憶的科學(xué)知識(shí)很容易被遺忘,而“參與科學(xué)推理”的過程會(huì)讓學(xué)生的科學(xué)思維得到發(fā)展,同時(shí)促進(jìn)對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解[4].教師可通過創(chuàng)設(shè)情景,引導(dǎo)學(xué)生提出問題,然后運(yùn)用推理方法致力于問題解決,從中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理思維能力.

3 歸納演繹,構(gòu)建知識(shí)思維導(dǎo)圖

歸納是從特殊事實(shí)中概括出一般原理或規(guī)律,是一種經(jīng)驗(yàn)的方法,演繹則是根據(jù)“一般原則解決具體問題”的思維活動(dòng)過程.在物理教學(xué)中,經(jīng)常在總結(jié)階段,要求建立系統(tǒng)性的知識(shí)框架,而思維導(dǎo)圖則是一種以直觀形象的方式來表示知識(shí)結(jié)構(gòu)的思維工具,它能有效呈現(xiàn)思考的過程及知識(shí)的關(guān)聯(lián).教師可在歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用思維導(dǎo)圖增強(qiáng)物理知識(shí)系統(tǒng)性和邏輯性,并且運(yùn)用演繹思維方法解決一些具體問題.

例如在復(fù)習(xí)光學(xué)知識(shí)時(shí),可引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建如圖4所示的思維導(dǎo)圖.接著列舉一些生活實(shí)例,如樹蔭下的光斑、岸上的人看到水中的魚、湖泊中青山的倒影、遙控器的紅外線是否遵循光的反射規(guī)律等,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合思維導(dǎo)圖,運(yùn)用演繹思維方法予以解決.

圖4 光學(xué)思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖作為一種思維的方法和工具,有利于促進(jìn)知識(shí)建構(gòu),讓思維可視化[5].通過構(gòu)建思維導(dǎo)圖,有助于物理陳述性知識(shí)結(jié)構(gòu)化、條理化,提高學(xué)生總結(jié)綜合能力,培養(yǎng)學(xué)生歸納、演繹等理性思維.

4 鼓勵(lì)質(zhì)疑,培養(yǎng)學(xué)生批判性思維

批判性思維是對(duì)自己或別人已有的思考和結(jié)論采取批判的態(tài)度,進(jìn)行理由充分、邏輯嚴(yán)密的反思,提出質(zhì)疑,弄清情況和進(jìn)行獨(dú)立分析的過程[6].教師可結(jié)合學(xué)生物理學(xué)習(xí)實(shí)際,鼓勵(lì)學(xué)生不斷質(zhì)疑,引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)分析解決提出的問題,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維.

圖5 探究平面鏡成像

例如在探究平面鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,先在白紙上沿蠟燭A和代替像的B蠟燭邊緣畫圓,畫出玻璃板邊緣CD和C′D′, 從許多小組反饋的數(shù)據(jù)分析,并不能說明“像、物到平面鏡的距離相等”.那是規(guī)律有問題,還是實(shí)驗(yàn)方法有問題?有學(xué)生提出質(zhì)疑.經(jīng)小組討論,認(rèn)真思考,發(fā)現(xiàn)是由于物距與像距測(cè)量上出現(xiàn)了問題,經(jīng)學(xué)生進(jìn)一步思考、討論,最終確定測(cè)量方法應(yīng)是:由于C′D′面雖有反射光線成像,但較弱,因此應(yīng)以CD作為反射面,測(cè)出CD與A圓右端距離作為物距,CD與B圓左端作為像距．進(jìn)而測(cè)得數(shù)據(jù)充分說明了“物到鏡面的距離與像到鏡面的距離”相等.

教育家貝葉指出,批判性思維包括的不僅是具體的大腦活動(dòng),更重要的是一種思維模式,教師的責(zé)任是幫助學(xué)生形成這種模式[6].為了培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維,教師要積極創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑情景,引入帶有爭(zhēng)議性的問題,故意“制造”錯(cuò)例,教給學(xué)生質(zhì)疑的方法,促使學(xué)生在“勤于思考、敢于質(zhì)疑、善于釋疑”的學(xué)習(xí)過程中發(fā)展其批判性思維品質(zhì).

科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出,科學(xué)探究過程始終貫穿著各種思維活動(dòng),如比較、分類、判斷、歸納、演繹、想象和分析、綜合等,在探究教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的思維技能和能力[7].建構(gòu)模型、科學(xué)推理、歸納演繹、批判質(zhì)疑是物理學(xué)科理性思維的重要內(nèi)容.物理是一門在培養(yǎng)學(xué)生理性思維方面具有得天獨(dú)厚優(yōu)勢(shì)的學(xué)科,我們不僅在物理教學(xué)中要積極滲透學(xué)生理性思維的培養(yǎng),而且也要把理性思維作為過程和方法教學(xué)目標(biāo)的重點(diǎn)來抓,不斷提高學(xué)生的核心素養(yǎng).