初中物理培養(yǎng)“科學(xué)思維”的教學(xué)方法

【摘 要】從培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)思維”角度，結(jié)合教學(xué)的具體案例，初步探討初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)思維”的四種方法。

【關(guān)鍵詞】問題導(dǎo)學(xué)；實驗支撐；錯題糾正；教學(xué)拓展

【中圖分類號】G633.7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2018）67-0051-03

【作者簡介】李冬云，江西省贛州市厚德外國語學(xué)校（江西贛州，341000）教師，高級教師，江西省物理學(xué)科帶頭人。

《普通高中物理課程標準（2017年版）》對物理核心素養(yǎng)進行了界定，它由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面的要素構(gòu)成。由此可見，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成。科學(xué)思維是大腦對具體現(xiàn)象、文字、符號進行組合和推理的思維能力，主要反映客觀事物之間本質(zhì)的聯(lián)系。優(yōu)秀的思維品質(zhì)表現(xiàn)在思維能力的深刻性、靈活性、獨創(chuàng)性上。學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異主要是思維品質(zhì)的差異，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是學(xué)好物理、發(fā)展學(xué)生智力和能力的突破口，是一項長期的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

一、“問題導(dǎo)學(xué)”構(gòu)建課堂教學(xué)模式

課堂是教學(xué)的主陣地，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”首先應(yīng)從課堂教學(xué)模式入手，“問題導(dǎo)學(xué)”模式就是一種發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的有效課堂模式。該模式把教學(xué)內(nèi)容分解成一個個循序漸進、環(huán)環(huán)相扣的思考性問題，以問題為載體進行師生互動，以問題為線索引導(dǎo)課堂教學(xué)，讓學(xué)生通過問題的分析與思考潛移默化地領(lǐng)悟物理概念的內(nèi)涵、把握物理規(guī)律的真諦、養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣、掌握科學(xué)思維的方法。

例如，關(guān)于“大氣壓強”的教學(xué)，其內(nèi)容包括：（1）大氣壓強產(chǎn)生的原因及其方向；（2）大氣壓強的測量；（3）大氣壓強的變化。

針對內(nèi)容（1），筆者以下列問題為線索引導(dǎo)學(xué)生思考：

①液體壓強產(chǎn)生的原因是什么？（液體有重力）液體壓強方向有何特點？原因何在？（向各個方向，液體有流動性）（為以下教學(xué)做鋪墊）②我們生活的地球有一厚厚的大氣（空氣）層，空氣是否受重力？（是）是否具有流動性？（是）空氣是否也會產(chǎn)生壓強？（會）壓強的方向是否也是向各個方向？（是，并配合實驗驗證。）

針對內(nèi)容（2），筆者拋出了下列問題引導(dǎo)學(xué)生思考：

①托里拆利實驗中為什么水銀柱開始會下落？（水銀受重力）水銀柱為什么沒有下落至與水銀槽液面相平？（管外大氣壓的作用）水銀柱不降了意味著什么？（水銀柱產(chǎn)生的壓強與管外大氣壓相等。）

②如果玻璃管傾斜，玻璃管中的水銀柱長度、高度會變化嗎？為什么？（長度變長，但高度不變。因為水銀產(chǎn)生的壓強與液柱高度有關(guān)，與液柱長度無關(guān)。可配合實驗驗證。）

③如果用更粗的玻璃管做此實驗，玻璃管水銀柱的高度會不同嗎？為什么？（不會，水銀產(chǎn)生的壓強與液柱高度有關(guān)，與液柱粗細無關(guān)?？膳浜蠈嶒烌炞C。）

④若將玻璃管上提一些，玻璃管中的水銀柱會更高嗎？為什么？（不會，管外大氣壓不變，所能支持的液柱高就不變?？膳浜蠈嶒烌炞C。）

⑤如果玻璃管內(nèi)進入少量空氣，測出的大氣壓與實際的大氣壓相比有何不同？為什么？（偏小，管內(nèi)氣壓對管中液柱有向下的壓強。）

⑥如果玻璃管頂部打破將會看到什么現(xiàn)象？為什么？（水銀柱下降至與水銀槽液面相平，此時玻璃管與水銀槽構(gòu)成連通器。）

針對內(nèi)容（3），筆者拋出的問題是：

①大氣壓強也能像液體壓強一樣用公式p=ρ空氣gh計算嗎？（不能，ρ空氣、h無法確定。）

②大氣壓強隨高度的變化可用公式p=ρ空氣gh分析嗎？（可以）大氣壓強隨天氣和季節(jié)的變化本質(zhì)原因是什么？（溫度和空氣密度的不同。）

長期的“問題導(dǎo)學(xué)”實踐會養(yǎng)成學(xué)生科學(xué)思維的習(xí)慣、強化科學(xué)思維的意識，必將對促進學(xué)生科學(xué)思維能力的提高產(chǎn)生積極影響。

二、“實驗支撐”消除學(xué)生思維障礙

許多學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)物理時熱情很高，隨著抽象思維的內(nèi)容增多，漸漸感到學(xué)習(xí)困難。究其原因，是初中學(xué)生的抽象思維仍屬于經(jīng)驗型邏輯思維，對抽象事物的理解通常需要借助事物的表象做支撐。因此，物理實驗自然成為支撐“科學(xué)思維”的有力武器。物理實驗手段應(yīng)用得好，既能給教學(xué)增色，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又能讓教學(xué)出彩、消除學(xué)生的思維障礙。

在八年級物理有關(guān)“慣性”知識的習(xí)題講評中，筆者曾遇到過一道讓學(xué)生糾結(jié)的題——

例1：在一艘勻速直線運動的游艇尾部，如果一名游客豎直向上跳起，當他落下時將落回游艇還是落入水里？

講評中，筆者先讓學(xué)生進行了充分地交流與思考，筆者發(fā)現(xiàn)即使部分學(xué)生能運用慣性知識分析得出乘客將落回游艇的結(jié)論，但由于缺乏感性認知，大部分學(xué)生還是對此半信半疑。此時如果沒有實驗加以驗證，估計學(xué)生的“思維疙瘩”很難消除。為此，筆者從口袋里拿出一串鑰匙作器材設(shè)計了一個演示實驗：在勻速行進時豎直向上拋出鑰匙，模擬游客在勻速運動游船上豎直向上跳起的現(xiàn)象。當看到鑰匙下落后并沒有落在我的后面，更沒有落在我的前面，而是正好落回我的手上時，學(xué)生驚訝地報以熱烈的掌聲。這掌聲說明，學(xué)生之前的“思維疙瘩”已經(jīng)消失。所以，用形象的實驗手段輔助抽象思維，對抽象思維偏弱的初中生而言，確實起到了很好的支撐作用。

三、“錯題糾正”提高思維的靈活性

在我們平時的物理教學(xué)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：一些物理習(xí)題或試題，其邏輯思維并不復(fù)雜，但學(xué)生卻大面積出錯，究其原因就是學(xué)生思維的靈活性不強，面對較靈活的習(xí)題，總會掉入題目設(shè)置的陷阱里。靈活的試題需要靈活的思維，提高思維的靈活性是提高學(xué)生思維品質(zhì)的重要方面。

例2：如圖1所示，一個氣球被繩子固定浸沒在裝有水的容器中，若繼續(xù)往容器中加適量的水，則氣球受到的浮力將 。（選填“變大”“變小”或“不變”。）

該題正確答案是“變小”。但是，由于學(xué)生之前所做的大量相關(guān)練習(xí)涉及的物體都是體積不變的固體，體積會變的物體見得少。于是，很多學(xué)生沒有意識到氣球會因壓強增大而體積變小的情況，仍然把它視作體積不變的固體看待，進而錯填了“不變”，這種慣性思維的問題就是思維靈活性不足的表現(xiàn)。

靈活的思維表現(xiàn)在對問題的審視能站得更高，對問題的分析會更加全面，對問題的表達也更為精準。提高思維品質(zhì)不是一蹴而就的事，需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷總結(jié)積累，一步步地提高。平時練習(xí)和考試中帶有普遍性的錯題所暴露出的問題，很多都是思維靈活性的短板問題。正因如此，錯題往往也是提高學(xué)生思維靈活性的磨刀石，所謂吃一塹才能長一智。所以，在我們的平時教學(xué)中，應(yīng)重視收集和整理學(xué)生帶有普遍性的錯題，并一定要引導(dǎo)學(xué)生認真地加以分析、思考、總結(jié)和糾正，這是快速提高學(xué)生思維靈活性的有效途徑。

四、“教學(xué)拓展”誘發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維

開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力是新課程體系中的主要目的之一，也是“科學(xué)思維”培養(yǎng)的重點。創(chuàng)新思維，是一種具有開創(chuàng)意義的思維活動，即開拓認識新領(lǐng)域、開創(chuàng)認識新成果的思維活動。物理教學(xué)如果只局限于教材本身的常規(guī)內(nèi)容，并不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。應(yīng)在此基礎(chǔ)上根據(jù)教學(xué)的實際情況有所拓展和延伸，為學(xué)生開辟出創(chuàng)新思維的廣闊空間。

以“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗為例，筆者把一些原本沒有的，但又與本實驗密切相關(guān)的幾個探究問題，與該實驗有機整合，將實驗進行了合理的拓展和延伸。新增的探究問題是：

①若蠟燭燒短了，光屏上的像會發(fā)生怎樣的偏移？為什么？

②若光屏上的像偏下，為使像居中應(yīng)如何調(diào)節(jié)凸透鏡？

③若凸透鏡被遮擋一部分，光屏上還能成完整的像嗎？像有何變化？為什么？

④若有一只蒼蠅落在凸透鏡上，光屏上會出現(xiàn)蒼蠅的像嗎？為什么？

通過探究問題的拓展和延伸，不僅讓學(xué)生對凸透鏡成像規(guī)律理解得更深入、認識得更全面。而且新增的探究任務(wù)沒有預(yù)設(shè)的實驗方案，也沒有按部就班的實驗步驟，給予了學(xué)生最大限度的自主性和創(chuàng)造性發(fā)揮的空間，使學(xué)生創(chuàng)新思維的火花在實驗探究的過程中能盡情迸發(fā)，進而為學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

綜上所述，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”能力滲透在我們教學(xué)過程的方方面面，無論采用哪種方法促進學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，都應(yīng)注意把學(xué)生放在教學(xué)的主體地位，想方設(shè)法為學(xué)生創(chuàng)造更多自主參與與發(fā)揮的思維空間或平臺。只有這樣，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的方法才能真正取得實效。