培養(yǎng)科學(xué)思維 深化物理核心素養(yǎng)

徐文娟

（江蘇省如東縣豐利中學(xué)，江蘇如東 226408）

引 言

物理課程的學(xué)習(xí)，不僅要求學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有明確的掌握，還要對(duì)物理研究的思路有清晰的認(rèn)識(shí)。要想從根本上深化對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知，必須提升學(xué)生們獨(dú)立思考、歸納總結(jié)、開(kāi)放創(chuàng)新等物理核心素養(yǎng)，即運(yùn)用其形象、歸納、發(fā)散等思維進(jìn)行科學(xué)物理實(shí)踐活動(dòng)，從而為更深層的物理研究做鋪墊[1]。

一、運(yùn)用形象思維，自主實(shí)驗(yàn)

物理知識(shí)是比較抽象的，切實(shí)展開(kāi)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，化抽象為具體，是利用形象思維的充分體現(xiàn)，使得學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解更加深刻。實(shí)驗(yàn)由多個(gè)步驟組成，其中引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軜O大地鍛煉其獨(dú)立思考的能力，進(jìn)一步加速核心素養(yǎng)的提升。

比如，在教學(xué)《探究凸透鏡成像的規(guī)律》時(shí)，為了得到更加直觀、形象、全面的成像規(guī)律，可引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。首先觀看一段有關(guān)凸透鏡成像的視頻，讓學(xué)生觀察思考影響凸透鏡成像的因素，有人根據(jù)視頻中的情景猜想道：與物距有關(guān)，與像距有關(guān)。隨后讓學(xué)生們自主制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃：你計(jì)劃怎樣實(shí)施物距與成像規(guī)律關(guān)系的實(shí)驗(yàn)？學(xué)生答道：分別把物體放在u＞2f、2f＞u＞f以及u＜f處，由遠(yuǎn)及近，逐步觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而分析物距對(duì)成像的影響。又問(wèn)：那么你將需要哪些器材來(lái)完成實(shí)驗(yàn)?zāi)?？學(xué)生思考后說(shuō)：需要凸透鏡、光具座、光屏，最重要的是有一支蠟燭作為成像物體。提示學(xué)生：如果凸透鏡的焦距為10cm，捋順一下你的具體實(shí)驗(yàn)步驟吧。經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生們總結(jié)道：首先把蠟燭、凸透鏡、光屏按順序擺放在光具座上，三者處于同一高度、同一直線，然后通過(guò)在光具座上移動(dòng)插放蠟燭的底座使其與凸透鏡的間距分別為30cm、15cm和5cm,并記錄下u=3f、u=1.5f、u=0.5f時(shí)像的性質(zhì)，最后完成實(shí)驗(yàn)整理儀器，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程學(xué)生們的思維比較縝密，于是讓其按照自己的計(jì)劃進(jìn)行實(shí)際操作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。

通過(guò)自行設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們需要形象地設(shè)計(jì)出該實(shí)驗(yàn)的具體步驟，對(duì)整個(gè)操作過(guò)程清楚明白，并且將抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而使形象思維得到全面開(kāi)發(fā)。

二、運(yùn)用歸納思維，加工重組

歸納思維能夠讓學(xué)生在解題過(guò)程中迅速篩選出相關(guān)的理論知識(shí)，進(jìn)而思考出最佳的解題方法，從而提升解題效率與準(zhǔn)確性。通過(guò)在理解的前提上對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行二次加工重組，將相似知識(shí)形成比較，總結(jié)歸納出相關(guān)技巧，使得對(duì)知識(shí)的理解更加系統(tǒng)。

比如，在教學(xué)《浮力》時(shí)，本次課程涉及的知識(shí)點(diǎn)零散、表達(dá)式繁多，需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行歸納整理。學(xué)生已經(jīng)了解到浸入液體或氣體的物體受到的浮力是豎直向上的，但是對(duì)于物體在液體中的狀態(tài)與物體的受力情況、液體和物體密度的大小關(guān)系，學(xué)生仍難以掌握。于是我要求學(xué)生按照不同的情況進(jìn)行分類、歸納整理：物體下沉，說(shuō)明物體所受的合力必然向下，也就是F?。糋,ρ液＜ρ物；物體懸浮，說(shuō)明受合力為0，F(xiàn)浮=G,因?yàn)榇藭r(shí)物體全部處于液體中，所以可得ρ液=ρ物；物體上浮，說(shuō)明F?。綠,ρ液＞ρ物；物體漂浮，F(xiàn)浮=G,ρ液＞ρ物。對(duì)于浮力的計(jì)算方法，之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了很多種，比如可以根據(jù)重力、彈簧測(cè)力計(jì)、阿基米德原理等來(lái)計(jì)算。為了讓學(xué)生明確在何種情況下選擇哪種方法計(jì)算最為簡(jiǎn)單，引導(dǎo)學(xué)生將做過(guò)的習(xí)題進(jìn)行分類、比較和加工重組，以小組討論的形式進(jìn)行總結(jié)概括，最后選取各組代表發(fā)言：若物體處于懸浮或者漂浮狀態(tài)，此時(shí)浮力等于重力，運(yùn)用F浮=G，通過(guò)測(cè)量物體的質(zhì)量就可以比較簡(jiǎn)便地得出受到的浮力；F浮=G-F拉的使用前提是要有彈簧測(cè)力計(jì)在物體上邊提供了一個(gè)豎直向上的力；而F浮=ρ液g V排則需要知道液體密度和排開(kāi)液體的體積才能夠計(jì)算。

開(kāi)發(fā)歸納思維的關(guān)鍵在于引導(dǎo)學(xué)生將相似的習(xí)題進(jìn)行整合、比較和區(qū)分，通過(guò)將繁雜的知識(shí)點(diǎn)按照自己的思維與理解加工重組而形成便于應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)，加速對(duì)知識(shí)的消化和吸收。

三、運(yùn)用發(fā)散思維，開(kāi)拓思路

物理知識(shí)點(diǎn)往往比較零散，需要學(xué)生擁有良好的邏輯性和發(fā)散性思維。結(jié)合相關(guān)物理課程內(nèi)容，巧妙利用貼近生活的多種資源，開(kāi)展多角度學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，開(kāi)拓學(xué)習(xí)思路，培養(yǎng)發(fā)散的思維方式，讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)有更加真實(shí)的理解。

比如，在教學(xué)《光的直線傳播》時(shí)，主要依靠學(xué)生的視覺(jué)觀察光傳播的各種方式，為了拓展學(xué)生的思路，改變以往觀看靜態(tài)圖片的教學(xué)模式，讓學(xué)生們利用相關(guān)道具來(lái)模擬光的直線傳播路徑，親自去體驗(yàn)這一現(xiàn)象。首先，可以給同學(xué)們提示：大家想一想身邊什么物體發(fā)出的光是直線的呢？學(xué)生思路活躍：激光器、手電筒、放映機(jī)、汽車大燈……隨后，教師拿出已經(jīng)準(zhǔn)備好的多支紅色激光筆，說(shuō)道：雖然大家認(rèn)為激光筆發(fā)出的光是直線傳播的，但是在一般的空氣中，我們的肉眼是看不到它傳播的路徑的，要想通過(guò)肉眼看到它的路徑，應(yīng)該透過(guò)某種介質(zhì)，大家有沒(méi)有什么好的辦法呢？學(xué)生馬上開(kāi)動(dòng)腦筋搜尋生活經(jīng)驗(yàn)，有人想到在霧天的時(shí)候會(huì)觀察到汽車的燈光十分明顯，可以在霧中觀察到汽車燈光的路徑軌跡，所以我們可以人為地創(chuàng)造類似霧天的條件：可以在水中加入牛奶，使得水變混濁，也可以在空中噴灑水霧或者空氣清新劑，還能夠在倒置的燒杯中點(diǎn)檀香產(chǎn)生濃霧……學(xué)生們的思維瞬間被打開(kāi)了，最后讓學(xué)生按照自己喜歡的方式在水、空氣中使用激光筆照射，就可以驗(yàn)證光的直線傳播。

可見(jiàn)，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生努力將生活經(jīng)驗(yàn)與物理知識(shí)結(jié)合在一起，在豐富課堂教學(xué)的同時(shí)，使得學(xué)生的思路更加廣闊，并且能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，開(kāi)拓多種有效途徑。

四、運(yùn)用類比思維，引導(dǎo)遷移

雖然物理是一門(mén)涉及知識(shí)點(diǎn)比較繁多的學(xué)科，但是事實(shí)上,物理中各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間都有著較多的類似之處。因此，對(duì)于某一問(wèn)題的解決方法，可以通過(guò)類比的方式，引導(dǎo)同學(xué)們思考該方法在類似情形下的使用方法，使其在其他的問(wèn)題中得到應(yīng)用，完成學(xué)習(xí)方法的遷移[2]。

比如，在講解比熱容時(shí)，是通過(guò)比值定義的方式：得出的物體比熱容c的定義。這樣在探討有關(guān)比熱容的特性時(shí)就可以類比地參考其他通過(guò)比值定義方式進(jìn)行定義的物理量的性質(zhì)。例如，電阻、密度、彈度系數(shù)的定義：教師引導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)行思考：我們之前已經(jīng)學(xué)過(guò)了電阻、彈性系數(shù)以及密度的性質(zhì)，物體的R、k或者ρ僅僅與該物體本身固有的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而與物體的質(zhì)量、電壓、電流或者體積沒(méi)有直接關(guān)系，我們只能夠通過(guò)上述幾個(gè)量對(duì)電阻或者密度進(jìn)行表示和計(jì)算，僅此而已。那么，同學(xué)們覺(jué)得比熱容的性質(zhì)怎么樣呢？同學(xué)們通過(guò)類比R和ρ的性質(zhì)就可以得出物體比熱容c的性質(zhì)，物體的比熱容c僅由物體本身的化學(xué)屬性決定，可以通過(guò)物體的m、Q和溫度變化量進(jìn)行表示以及計(jì)算。舉例說(shuō)明：有兩杯質(zhì)量不同的水，其所吸收的能量和升高的溫度不同，但是所求出的比值是一樣的。

可見(jiàn)，在進(jìn)行新知識(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)，通過(guò)類比以往所學(xué)過(guò)的知識(shí)，可以喚醒同學(xué)們的記憶，在幫助同學(xué)們迅速掌握新知識(shí)的同時(shí)對(duì)前面學(xué)過(guò)的內(nèi)容進(jìn)行了一次深入的復(fù)習(xí)，引導(dǎo)同學(xué)們完成了學(xué)習(xí)方法的遷移。

結(jié) 語(yǔ)

總之，在物理知識(shí)的講授過(guò)程中，教師需要時(shí)刻關(guān)注對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，結(jié)合形象、歸納、發(fā)散等多方面的科學(xué)思維，嘗試多種創(chuàng)新型教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思索、歸納總結(jié)、多角度實(shí)踐的物理研究精神。

[1]樊勇.淺談物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].都市家教月刊,2010,(03):31.