核心素養(yǎng)導(dǎo)向下高中物理科學(xué)思維能力的培養(yǎng)

福建省三明市永安市第三中學(xué) 許榮佳

如今，學(xué)生的科學(xué)思維水平相對(duì)較低。在問題解決中，許多學(xué)生只會(huì)簡單套用公式，不會(huì)進(jìn)行靈活思考。同時(shí)，部分學(xué)生不善于進(jìn)行科學(xué)論證，其原因主要?dú)w咎于教學(xué)中不重視學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，以“講授式”教法為主，將過多精力放在了概念、公式等內(nèi)容講解上。在這樣的背景下，我們需要積極探索培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的有效途徑。

一、創(chuàng)設(shè)課堂情境

一個(gè)好的情境，能大大提高課堂教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生科學(xué)思維興趣。課上，為開啟學(xué)生思維，要緊密聯(lián)系學(xué)生實(shí)際生活，精心創(chuàng)設(shè)生活化情境，用生活現(xiàn)象或生活事例說明物理規(guī)律，讓學(xué)生學(xué)會(huì)靈活思考。同時(shí)，要根據(jù)教材內(nèi)容，精心創(chuàng)設(shè)多媒體情境，用多媒體播放合適的影片情節(jié)等，鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真觀察，有針對(duì)性地喚醒他們的科學(xué)思維。另外，為保證學(xué)生養(yǎng)成良好科學(xué)思維習(xí)慣，能主動(dòng)進(jìn)行一定的思考，要注意創(chuàng)設(shè)故事情境、表演情境等趣味性較強(qiáng)的教學(xué)情境，于豐富多彩的課堂情境下引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。例如，“走進(jìn)運(yùn)動(dòng)的世界”一課教學(xué)時(shí)，可提前搜集《科技之光》《動(dòng)物世界》電視片段，在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)為學(xué)生播放雄鷹在空中飛翔、飛機(jī)在天空劃過、衛(wèi)星在宇宙運(yùn)行、汽車在公路飛馳等反映物體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)畫面?；谶@樣一個(gè)情境，請(qǐng)學(xué)生綜合分析，并回顧已掌握的機(jī)械運(yùn)動(dòng)知識(shí)，提出一些關(guān)于運(yùn)動(dòng)的話題。其間，學(xué)生將運(yùn)用分析綜合等科學(xué)思維方法提出自己的想法。在這個(gè)過程中，有的學(xué)生將提出這樣一個(gè)有關(guān)運(yùn)動(dòng)的話題：“如何描述物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)？要從幾個(gè)方面去描述？”結(jié)合這個(gè)運(yùn)動(dòng)話題，繼續(xù)為學(xué)生播放2003 年10 月15 日第一艘飛船成功升空的視頻，請(qǐng)學(xué)生思考：假如你是文學(xué)家，你如何描述它的運(yùn)動(dòng)？其間，可指導(dǎo)學(xué)生參照2003 年10 月17 日光明日?qǐng)?bào)中文學(xué)家的描述內(nèi)容。課堂導(dǎo)入中，通過創(chuàng)設(shè)課堂情境，能讓學(xué)生科學(xué)思維能力得到較好鍛煉，使他們更善于靈活思考。

二、善用問題導(dǎo)向

當(dāng)學(xué)生具備科學(xué)思維以后，他們能針對(duì)相關(guān)物理問題提出自己的創(chuàng)造性見解。為保證學(xué)生思維參與度，要精心設(shè)計(jì)課堂問題。面對(duì)有連貫性的問題鏈，學(xué)生將展開自發(fā)思維活動(dòng)，自主進(jìn)行推理。問題鏈的設(shè)計(jì)要符合學(xué)生認(rèn)知水平。同時(shí)，要注意抓住學(xué)生不正確的認(rèn)知進(jìn)行提問，引發(fā)他們積極思考。其間，可指導(dǎo)學(xué)生積極展開反向思維，以相對(duì)靈活的思維方式解決問題。另外，要善用問題對(duì)學(xué)生思維形成正確指引，助力他們準(zhǔn)確表述自己的思維，最終養(yǎng)成良好的科學(xué)思維能力。例如，在“重力與重心”一課教學(xué)時(shí)，可提前布置學(xué)生復(fù)習(xí)初中的有關(guān)力的知識(shí)，并做好教材新知預(yù)習(xí)。課上，先要求學(xué)生自主閱讀教材內(nèi)容，再回答這樣一個(gè)相對(duì)簡單的問題：“自然界中四種基本的相互作用是什么？重力、彈力、摩擦力是怎樣產(chǎn)生的？”面對(duì)這個(gè)問題，學(xué)生將展開積極思考，并準(zhǔn)確表述自己的思維：“自然界中四種基本的相互作用有萬有引力、電磁力……”接著，可繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生回顧初中學(xué)過的重力知識(shí)，并閱讀課文中重力部分，思考這樣一個(gè)問題：“如果地球附近物體不受重力作用，會(huì)怎樣？”問題思考中，學(xué)生將用具體例子做證據(jù)，推理沒有重力的景象。隨即，可繼續(xù)追問學(xué)生：“實(shí)驗(yàn)室里、生活生產(chǎn)中測量重力的方法有哪些？”再提問學(xué)生：“如何計(jì)算重力大??？重力方向有什么特點(diǎn)？”步步設(shè)問，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)展開科學(xué)思維活動(dòng)，探尋問題答案。

三、增加課堂互動(dòng)

課堂互動(dòng)能讓學(xué)生科學(xué)思維能力有所提升。以往教學(xué)中，學(xué)生始終處于被動(dòng)接受知識(shí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)習(xí)效率低且思維參與度不高。針對(duì)這個(gè)問題，要精心設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，營造良好師生互動(dòng)空間，并在每一節(jié)課上給學(xué)生預(yù)留5 分鐘自我展示時(shí)間，鼓勵(lì)某個(gè)學(xué)生扮演“小老師”角色，上講臺(tái)講授新課知識(shí)，再對(duì)他們所講授的內(nèi)容做補(bǔ)充。這樣能顯著提高學(xué)生思維參與度，鼓勵(lì)他們積極思考，質(zhì)疑創(chuàng)新，自行歸納總結(jié)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，課堂互動(dòng)中，可適時(shí)安排小組合作學(xué)習(xí)任務(wù)，借助任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生形成思維上的碰撞，讓他們慢慢形成良好的科學(xué)思維習(xí)慣。例如，在“平拋運(yùn)動(dòng)”一課教學(xué)中，可以課堂互動(dòng)方式啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)推理，發(fā)展他們的科學(xué)思維。課上，先拿出提前準(zhǔn)備好的小球，將小球放在桌上，用力擊打桌子，使小球以一定水平初速度離開桌面，請(qǐng)學(xué)生仔細(xì)觀察小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡。觀察中，學(xué)生將發(fā)現(xiàn)小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條曲線。接著，可要求學(xué)生繼續(xù)結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)，分析小球在豎直方向上的受力情況。其間，通過思考，學(xué)生將分析出小球只受到重力作用。然后，可繼續(xù)與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，請(qǐng)他們說一說哪種已經(jīng)學(xué)過的運(yùn)動(dòng)形式只在重力作用下實(shí)現(xiàn)。面對(duì)這個(gè)問題，學(xué)生將回答出“自由落體運(yùn)動(dòng)”這個(gè)正確答案，并大膽提出自己的猜想：平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)有可能是自由落體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)學(xué)生提出自己的猜想以后，可引導(dǎo)他們以實(shí)驗(yàn)方式驗(yàn)證猜想?；?dòng)中，學(xué)生將獲得豐富的平拋運(yùn)動(dòng)科學(xué)推理體驗(yàn)，養(yǎng)成良好科學(xué)思維能力。

四、借助科學(xué)探究

在實(shí)際教學(xué)中，為了更好地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，要發(fā)揮好科學(xué)探究教學(xué)活動(dòng)的作用。在科學(xué)探究活動(dòng)具體設(shè)計(jì)中，要針對(duì)以往教學(xué)中探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不佳的問題，從發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題出發(fā)，組織學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究過程，最大限度熏陶他們的科學(xué)思維?；趯?shí)驗(yàn)探究教學(xué)情境，可將實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容錄制成短視頻，方便學(xué)生直觀觀察實(shí)驗(yàn)，順利完成對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究和論證。另外，可進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)器材相對(duì)充足的條件下，將學(xué)生分為若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，要求他們以小組為單位，合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。另外，可根據(jù)實(shí)際情況，組織個(gè)人實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，于探究未知中提升學(xué)生科學(xué)思維。例如，在“電流”一課教學(xué)中，可先請(qǐng)學(xué)生自學(xué)教材，認(rèn)識(shí)電流、電流符號(hào)I 和單位A，學(xué)習(xí)電流公式I=U/R。接著，對(duì)比實(shí)物，講授電流的測量知識(shí)點(diǎn)。當(dāng)學(xué)生掌握電流測量方法以后，安排他們進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，將全班學(xué)生分為若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，向他們分配這樣一個(gè)探究任務(wù)：測量通過燈泡的電流，正確探究出電流值。分組實(shí)驗(yàn)中，指導(dǎo)學(xué)生先畫出對(duì)應(yīng)電路圖，再連接電路，用電流表測量電流值。同時(shí)，要嘗試改變電源電壓，再次測量。分組探究中，學(xué)生將集思廣益，形成思維上的碰撞，在科學(xué)探究體驗(yàn)中養(yǎng)成良好的科學(xué)思維，正確推理出具體電流值。

五、培養(yǎng)模型建構(gòu)

在對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，要把握好模型建構(gòu)環(huán)節(jié)。課上，可先向?qū)W生簡單介紹過程模型、狀態(tài)模型、物質(zhì)模型、結(jié)構(gòu)模型幾種模型分類。待學(xué)生掌握了模型分類以后，有針對(duì)性地為他們布置模型建構(gòu)任務(wù)，要求他們利用物理模型分析、解決問題。模型建構(gòu)過程中，學(xué)生將在不知不覺中建立起良好的形象思維，養(yǎng)成一定的科學(xué)思維能力。但是，在模型建構(gòu)活動(dòng)具體開展過程中，要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，且要在適當(dāng)情境下出示模型建構(gòu)任務(wù)內(nèi)容，靈活應(yīng)用各種模型揭示物理現(xiàn)象，以取得較好的科學(xué)思維培育效果。例如，“能量的多種形式”一課教學(xué)時(shí)，為較好地發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，可設(shè)計(jì)一個(gè)模型建構(gòu)比賽。賽前，提前為學(xué)生準(zhǔn)備好氣球、橡皮筋、木板小車等所需材料。接著，要求學(xué)生發(fā)散自己的思維，動(dòng)手操作，用一些簡單的物品讓小車動(dòng)起來。模型建構(gòu)中，有的學(xué)生嘗試把氣球吹脹，將其放在小車尾部，再把氣球放氣，用氣流形成的能量推動(dòng)小車；有的學(xué)生嘗試用釘子把橡皮筋固定在桌子一端，再用橡皮筋的另一頭綁住小車，用橡皮筋的彈力（儲(chǔ)存在橡皮筋里的能量）牽動(dòng)小車；還有的學(xué)生嘗試把帆架在小車上，用風(fēng)能讓小車動(dòng)起來。其間，鼓勵(lì)學(xué)生相互分享自己構(gòu)建的模型，談?wù)勀Ｐ徒?gòu)思路。整個(gè)模型建構(gòu)活動(dòng)中，學(xué)生不僅能真切體會(huì)到能量的多種多樣，還將從中實(shí)現(xiàn)思維水平的提高，提升科學(xué)思維。

笛卡爾曾說：“我思故我在?！比粘＝虒W(xué)中，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力核心素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)尤為重要。課上，為提高學(xué)生科學(xué)思維水平，要精心創(chuàng)設(shè)合適的課堂情境，并善用問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)會(huì)靈活思考。同時(shí)，要注意增加師生互動(dòng)機(jī)會(huì)，科學(xué)安排一些科學(xué)探究活動(dòng)，并指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)相應(yīng)模型，以保證他們能力得到有效提升。