物理教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)

鄒偉

所謂科學(xué)思維，是指人類對(duì)于事物的正確認(rèn)識(shí)，是一種解決實(shí)際問題的思維方式與能力.這些思維品質(zhì)中通常包括對(duì)事物的正確分析，通過比較與歸納綜結(jié)事物運(yùn)行的規(guī)律，以及通過質(zhì)疑、推理與論證等得出正確結(jié)論等.在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)主要是讓學(xué)生學(xué)會(huì)從物理的角度進(jìn)行模型的建構(gòu)，針對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)地推理以及遇到疑惑的物理問題能夠大膽質(zhì)疑，從而提出創(chuàng)新性想法與解決思路.

一、抓概念的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維

抽象思維是構(gòu)建概念模型的基礎(chǔ)，有了概念也就可以更好地描述物理規(guī)律，建立物理學(xué)理論.在概念建構(gòu)中要促進(jìn)學(xué)生抽象思維的發(fā)展，最重要的是抓住概念的本質(zhì)，幫助學(xué)生建立抽象與概括的思維基礎(chǔ).如在建立“壓強(qiáng)”這一概念時(shí)，可以通過設(shè)置如下教學(xué)活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生抽象思維發(fā)展：讓學(xué)生觀察演示實(shí)驗(yàn)，思考一塊磚平放在桌面上與兩塊磚摞起來放在桌面上，哪一種壓力作用效果作用明顯？桌面上同一塊磚平放與側(cè)放，哪種壓力效果明顯？這兩個(gè)問題可以給學(xué)生以啟迪，讓學(xué)生形成“同中辨異”的比較思維，學(xué)生從中可以知道壓力與受力面積是決定壓力作用效果的重要因素.為了啟發(fā)學(xué)生抽象思維，教師可以進(jìn)一步提出問題：在同一個(gè)桌面上放置一盒粉筆與一杯水，哪種壓力作用效果比較明顯？這個(gè)問題學(xué)生會(huì)考慮到壓力與受力面積是不同的，難以說出答案.接著教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生利用同中辨異的思維，思考這里的“同”是什么？這樣學(xué)生就會(huì)思考出“同”是指單位面積上所受的壓力大小，壓強(qiáng)的概念也就成立了.

二、運(yùn)用問題的演變，培養(yǎng)學(xué)生化歸思維

化歸思維是建立在概括能力與抽象能力綜合運(yùn)用的基礎(chǔ)上的，化歸思維可以將問題由難化易、由復(fù)雜化簡(jiǎn)單.當(dāng)然其中也存在著轉(zhuǎn)化思維.學(xué)生在學(xué)習(xí)中常常需要根據(jù)已有的知識(shí)來獲取新的知識(shí)，也是化歸思維的表現(xiàn).如在學(xué)習(xí)聲音傳播時(shí)，學(xué)生是很難理解其中的原理的，如果結(jié)合學(xué)生熟悉的環(huán)境來進(jìn)行問題探究，學(xué)生心中的問題可能就會(huì)迎刃而解.如引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入刮風(fēng)的情境，物體被風(fēng)吹會(huì)發(fā)出聲音，物體振動(dòng)引發(fā)空氣的振動(dòng)，聲音傳到耳膜發(fā)生振動(dòng)，從而產(chǎn)生了聽覺.這樣學(xué)生對(duì)聲音的傳播就會(huì)產(chǎn)生形象直觀的理解，也自然會(huì)運(yùn)用速度公式來定量分析聲音的傳播問題，這就是運(yùn)用舊知識(shí)來對(duì)新問題進(jìn)行解決的化歸思維.教師在物理教學(xué)中要抓住這種由舊知向新知過渡的時(shí)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的化歸思維.

三、運(yùn)用數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)理思維

數(shù)學(xué)可以說是學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)知識(shí)可以對(duì)物理概念及規(guī)律實(shí)現(xiàn)定量描述，是建立物理概念的有效工具.物理與數(shù)學(xué)思維的結(jié)合就形成了數(shù)理思維.用數(shù)學(xué)的方式來描述物理事物，讓學(xué)生構(gòu)建概念與規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，需要學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)語言來揭示物理的本質(zhì)特征.如在學(xué)習(xí)“密度”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生會(huì)得出“同一種物質(zhì)的質(zhì)量與體積不相等，但是二者的比值是相等”的結(jié)論，可是不同的物質(zhì)的比值是不同的.怎樣運(yùn)用數(shù)學(xué)語言來表達(dá)物質(zhì)這種特征呢？教師讓學(xué)生探究，最后建立了ρ=mV的數(shù)學(xué)模型.模型的建立要讓學(xué)生自己思考總結(jié)歸納，通過自身的感悟，數(shù)理思想就可以得以形成與發(fā)展.

四、引導(dǎo)學(xué)生深入探究，培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)動(dòng)思維

聯(lián)動(dòng)思維是依靠學(xué)生的聯(lián)想能力而產(chǎn)生的思維形式，可以根據(jù)某一知識(shí)點(diǎn)聯(lián)想到與之相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，從而形成知識(shí)綜合能力.這需要學(xué)生對(duì)于知識(shí)進(jìn)行深入的持續(xù)不斷的探究，以運(yùn)用發(fā)散思維由因索果形成逆向性思維.當(dāng)然也需要有思維的流暢性、靈活性與變通性思維.聯(lián)動(dòng)思維是物理學(xué)發(fā)展的重要思維特征.牛頓定律就是通過聯(lián)動(dòng)性思維進(jìn)行推理和實(shí)驗(yàn)而得出的.如，由“電能生磁”“磁能生電”從而歸納出“電磁感應(yīng)定律”，這是由果及因的逆向思維的結(jié)果.在冷水燒鐵皮罐實(shí)驗(yàn)中學(xué)生獲得了氣體壓強(qiáng)隨溫度降低而減小的基本認(rèn)知，隨后學(xué)生提出為什么溫度越高氣體的壓強(qiáng)越大，氣體壓強(qiáng)的變化與溫度變化有怎樣的聯(lián)系？這些問題都是相當(dāng)可貴的，可以說這是科學(xué)探究的起步.再如，在生活中會(huì)發(fā)現(xiàn)在岸上看水中的“魚”變淺了這類光的折射問題，學(xué)生卻提出水中看岸上的人是高了還是矮了？這本身也是由逆向思維而產(chǎn)生的問題，這種聯(lián)動(dòng)式的思維是促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步進(jìn)行探究的動(dòng)力，學(xué)生進(jìn)而提出如何來驗(yàn)證像的大小的問題，這就進(jìn)入了科學(xué)層面的思維階段.

總之，物理科學(xué)思維的培養(yǎng)需要教師抓住學(xué)生的特點(diǎn)設(shè)計(jì)物理學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中掌握物理規(guī)律.教師要挖掘蘊(yùn)含在物理學(xué)科中培養(yǎng)科學(xué)思維的內(nèi)容素材，適時(shí)進(jìn)行滲透與培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高.