基于科學(xué)思維能力培養(yǎng)的案例分析

詹玲艷　王健

摘 要：科學(xué)思維是物理核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容，圖像問題是歷年來各省市中考必考的考點，教師在平時的教學(xué)中應(yīng)該有意將培養(yǎng)學(xué)生思維能力和圖像問題整合，層進式設(shè)置教學(xué)模式，深度備課，用方法、用技巧讓學(xué)生輕松掌握圖像問題，同時提升學(xué)生的科學(xué)思維能力.

關(guān)鍵詞：圖像;整合;提升;科學(xué)思維能力

作者簡介：詹玲艷（1978-），女，江蘇揚州人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：教學(xué)類案例.

學(xué)科核心素養(yǎng)包括四個方面：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.這四個核心素養(yǎng)中，當以科學(xué)思維為核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容.歷年來物理中考關(guān)于圖像問題一直是必考的考點，教師在教學(xué)過程中要加以重視歸納和引導(dǎo)，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中分析思考.圖像問題涉及初中物理眾多知識點，在初學(xué)物理時就應(yīng)該透徹理解出現(xiàn)的每一個有關(guān)圖像題型，教師講解圖像問題時，教學(xué)設(shè)計要注意坡度，層進式設(shè)置教學(xué)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力.筆者將幾年來在各地物理中考試卷中出現(xiàn)的圖像問題加以歸納總結(jié)，挑選出部分典型例題分析如下：

1 有關(guān)一次函數(shù)等簡單函數(shù)圖像問題

有關(guān)正比例函數(shù)圖像等問題相對而言比較簡單，一般只涉及兩個變量.以蘇科版為例：初中物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生最初接觸的函數(shù)圖像是第二章物態(tài)變化開始.此類問題一般屬于簡單的基礎(chǔ)題，涉及初始，老師們在講解時不能因為知識或題目簡單就一帶而過，教師認為簡單而初學(xué)者不一定這樣認為，不能讓學(xué)生疑疑惑惑、一知半解，而應(yīng)因勢利導(dǎo)幫助學(xué)生理清思路，夯實基礎(chǔ)，從基礎(chǔ)知識開始訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維.

例1 當室溫為20℃時，用浸有少量酒精的棉花裹在溫度計的玻璃泡上，隨著酒精的蒸發(fā)，下列哪幅圖基本反映了溫度計的讀數(shù)（如圖1所示）隨時間的變化（ ）

教師在教學(xué)中充當好引導(dǎo)的作用，帶領(lǐng)學(xué)生分析題目，多給學(xué)生思考的機會.由學(xué)生分析：酒精蒸發(fā)需要從溫度計玻璃泡吸收熱量，溫度計示數(shù)應(yīng)該先下降;酒精蒸發(fā)完以后，溫度計不再有熱量被吸收，示數(shù)將會回升，到了一定程度后將保持不變.分析結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生認識t-t圖像，講清橫軸、縱軸以及原點所表示的意義，可以選擇某個選項作為示范，解釋圖像的意義.比如：答案A，圖像平行于橫軸，表示從開始時，溫度計的示數(shù)一直保持20℃不變.教師可以留時間給學(xué)生思考然后請學(xué)生解釋余下三幅圖形的意思，適當時教師加以點撥，以學(xué)生為主體集體討論出正確的答案.

在初學(xué)圖像問題時，教師不妨將進度放慢一些，將問題講解透徹，磨刀不誤砍柴工，為以后解決更復(fù)雜的問題打下良好的科學(xué)思維基礎(chǔ).現(xiàn)就一次函數(shù)圖像舉幾個例題.

例2 如圖2所示，能正確反映同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積關(guān)系的是（ ）

分析 本題考察的是質(zhì)量與體積的關(guān)系.引導(dǎo)學(xué)生分析得到同種物質(zhì)組成的物體，其質(zhì)量與體積的比值是一個定值，即同種物質(zhì)，在一定狀態(tài)下密度是定值，所以當同種物質(zhì)組成的物體，其質(zhì)量增大幾倍時，其體積同時也增大幾倍，質(zhì)量為0時，體積也為0.這是一個從原點出發(fā)的一次函數(shù)圖像的關(guān)系，故選B.還需要帶領(lǐng)學(xué)生分析清楚其它幾個答案，講清楚他們的意義，追根溯源，不僅能扎實理解正確選項，更重要的是能理解其他圖像的意義，增加了問題分析能力，從而提升了解決問題時的科學(xué)思維能力，學(xué)生的能力就是在平時解決問題時一點一滴慢慢積累起來的.

例3 如圖3所示，用輕質(zhì)材料制成的吊橋搭在河對岸.一個人從橋的左端勻速走到橋的右端，橋面始終是水平的，不計吊橋和繩的重力，人從吊橋左端出發(fā)時開始計時.則人在吊橋上行走過程中，吊橋右端所受地面支持力F與人行走時間t的關(guān)系圖象是（ ）

此題涉及杠桿平衡知識、速度計算.人從吊橋左端出發(fā)，在運動時間t后，杠桿受到物體的壓力等于人的重力即為阻力，再確定動力臂和阻力臂，根據(jù)杠桿平衡得出F與t的關(guān)系式，結(jié)合圖象進行判斷.本題考查了學(xué)生對杠桿平衡條件的掌握和運用，根據(jù)題意得出拉力F與時間t的關(guān)系式，并根據(jù)一次函數(shù)關(guān)系式找出圖像是本題的關(guān)鍵.教師分析問題時可以幫助學(xué)生指明方向，由學(xué)生分析得出每一步的關(guān)系式，是當時加以指點，將題目捋清，復(fù)雜知識簡單化.隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生接觸的題目越來越難，學(xué)生要會分析、思考，需要具備一定的科學(xué)思維能力，參考例4.

例4 某同學(xué)在探究“電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”時，利用如圖4甲所示電路，在a、b兩點間分別接入定值電阻R1、R2，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器測得了多組數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪制了兩個電阻的U-I關(guān)系圖象，如圖4乙所示.若將R1、R2組成并聯(lián)電路，當通過R1的電流為1A時，通過R2的電流為（ ）

A.0.5AB.1AC.2AD.3A

此題是探究“電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”，根據(jù)圖乙的一次函數(shù)圖像，結(jié)合歐姆定律公式，即可求出通過R2的電流.

掌握一次函數(shù)的解法在本題中起著先導(dǎo)作用，如果不會分析，理不清題目，不會利用函數(shù)圖像求電阻，下面的步驟將無從談起.理清函數(shù)關(guān)系式是在平時的學(xué)習(xí)中，慢慢積累起來的，學(xué)生的思維分析能力不會一蹴而就，故而教師在初識教學(xué)時就應(yīng)該有耐心、有遠見，幫助學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維能力.

2 有關(guān)其它函數(shù)圖像問題

例1 一個小石塊從空中的某一高度，由靜止開始豎直下落，若不計空氣阻力，從小石塊開始下落，到剛落到地面的過程中，小石塊的重力勢能Ep隨著時間的變化圖象可能是（如圖5所示）（ ）

此題考查的是影響重力勢能的因素.教師由學(xué)生分析影響重力勢能因素，根據(jù)題意，不計空氣阻力，小石塊從開始下落一直到落地，速度越來越快，所以石塊在單位時間內(nèi)下降的高度越來越大，石塊所處的高度減小得就越來越快，石塊的重力勢能Ep減小得越來越快，綜合分析，C符合題意.

此時函數(shù)圖像關(guān)系已經(jīng)不再是簡單的一次函數(shù)，對學(xué)生分析圖像的能力要求更高了.得到正確答案后教師依然需要要求學(xué)生思考分析出其他三幅圖像的意義，不放過任何機會訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維能力.

例2 如圖6是新型節(jié)能應(yīng)急臺燈電路示意圖，臺燈充好電后，使用時可通過調(diào)節(jié)滑動變阻器接入電路的阻值R改變燈泡的亮度，假定電源電壓、燈泡電阻不變，則燈泡兩端電壓U隨R變化的圖象是（ ）

本題看似簡單，實則考察知識點較多，涉及串聯(lián)電路的電壓規(guī)律、滑動變阻器的使用以及歐姆定律，綜合性較強.隨著學(xué)生學(xué)習(xí)深度的加深，試題難度也逐漸增加了，那就要求學(xué)生要有較好的理論基礎(chǔ)，較強的數(shù)理分析等科學(xué)思維能力，這需要教師在平時的教學(xué)中加以引導(dǎo)、滲透.只有打好基礎(chǔ)，才能分析出逐漸復(fù)雜的題目.

分析問題時，教師起拋磚引玉的作用，拋出的“磚”要拋到位，需要精準、扎實落地，不能讓學(xué)生覺得知識點了解得模模糊糊;“引玉”時要注意“引”字的作用，引出學(xué)生科學(xué)思維，有意引導(dǎo)至一定的高度，形成較強的科學(xué)思維模式.在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維過程中，教師起主導(dǎo)作用，學(xué)生通過分析、綜合、判斷等思維方式，實現(xiàn)師生合作，促進學(xué)生主動提升自我的科學(xué)思維模式，最終達到教師授之以漁的目的.

參考文獻：

[1]陸澤璇，林樂鑫.物理教學(xué)過程的自組織轉(zhuǎn)變——以“電流與電壓的關(guān)系”教學(xué)為例[J].物理教師，2019（05）：21-24.

[2]陳水勇.核心素養(yǎng)導(dǎo)向下“層進式問題串”的教學(xué)設(shè)計——以“電流計改裝成歐姆表”為例[J].物理教師，2019（05）：24-26.

（收稿日期：2019-08-01）