高中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)研究

張偉藝（福建省云霄元光中學(xué) 363300）

就高中物理學(xué)科而言，科學(xué)思維是指從物理學(xué)角度出發(fā)，客觀、公正地認(rèn)識事物的基本屬性，探尋事物的發(fā)展規(guī)律，理清事物間的必然聯(lián)系，通過辯證分析、邏輯歸納等方式學(xué)習(xí)物理知識的能力。面對高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，高中物理教師要從“以考試為導(dǎo)向”的教學(xué)模式中解放出來，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)思維的內(nèi)涵出發(fā)，在習(xí)得知識、構(gòu)建知識體系的過程中形成良好的科學(xué)思維。

一、以問題引導(dǎo)培養(yǎng)科學(xué)思維

問題教學(xué)可將學(xué)生置于一個復(fù)雜、系統(tǒng)的問題情境中，使學(xué)生在情境中產(chǎn)生探究欲望，教師再引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題線索，引導(dǎo)學(xué)生通過思考、交流、探究完成知識構(gòu)建，在解決問題的過程中提高科學(xué)思維能力。

例如，在“靜電現(xiàn)象的應(yīng)用”這節(jié)課的教學(xué)中，教師可以從生活中常見的現(xiàn)象出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考“生活中有哪些常見的靜電現(xiàn)象？”“梳頭時(shí)頭發(fā)飄起來是不是靜電現(xiàn)象？”“脫毛衣時(shí)噼里啪啦的聲音是不是靜電現(xiàn)象？”“同學(xué)間無意碰到皮膚時(shí)產(chǎn)生的刺痛感是不是靜電現(xiàn)象？”等問題，學(xué)生在回憶生活中常見現(xiàn)象的同時(shí)思考這些問題，激活自身思維，并參與到課堂學(xué)習(xí)中，為科學(xué)思維的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

再如，在“用傳感器觀察電容器的放電過程”這節(jié)課的教學(xué)中，教材上展示了用電流傳感器檢測電容放電的過程，教師可以提出以下問題：“為什么電流的變化率不是恒定的，而是減小的？（引導(dǎo)學(xué)生思考變化趨勢）”“充電時(shí)，會有怎樣的變化電流？（引導(dǎo)學(xué)生思考和對比不同的過程）”“電容器充電、放電時(shí)電壓會有哪些變化？（引導(dǎo)學(xué)生思考電路物理量知識）”“電流、電壓變化的趨勢為什么是相似的？（思考?xì)W姆定律知識點(diǎn)）”“電壓、電流與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系是什么？（進(jìn)階思考）”通過這一系列的問題引導(dǎo)，學(xué)生可以對電流、電容、歐姆定律產(chǎn)生更深刻的理解。

二、以真實(shí)案例增強(qiáng)科學(xué)思維

物理是研究自然科學(xué)的學(xué)科，主要研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)動規(guī)律，加上高中物理含有很多晦澀難懂的物理定律、抽象的物理知識、深奧的物理習(xí)題，學(xué)習(xí)難度比初中物理驟然提升，很多學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理時(shí)備感吃力。對此，高中物理教師可以借助真實(shí)的案例讓物理知識形象化，如引入物理學(xué)家的研究事跡來豐富課堂內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識概念、定律的形成過程等，當(dāng)學(xué)生了解到這類真實(shí)案例時(shí)，其對物理學(xué)科的態(tài)度也會發(fā)生很大的轉(zhuǎn)變。

例如，愛因斯坦曾提出著名的“等效原理”假說：在一個理想化的電梯內(nèi)裝有各種實(shí)驗(yàn)儀器用以開展各種測量實(shí)驗(yàn)，當(dāng)電梯相對于地球靜止時(shí)，電梯內(nèi)的物體都受同一種力的作用落向地板，且各種物體的下落加速度是相同的，即電梯此時(shí)受外界引力的影響。當(dāng)電梯從一個無限高的地方做自由下落運(yùn)動時(shí)，電梯內(nèi)的物體反而擺脫了外界引力的束縛，加速度也隨之發(fā)生改變，可以隨意停留在電梯內(nèi)的任意空間中。通過引用這樣的真實(shí)案例，將學(xué)生帶入神奇的物理世界中，可以激發(fā)學(xué)生對物理知識的探究興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度也發(fā)生了極大的轉(zhuǎn)變。

又如，在“力學(xué)”相關(guān)知識點(diǎn)的教學(xué)中，為了解釋“沖力”的概念，教師引入了這樣的案例：從高處落下的雞蛋，若落到水泥地上會摔碎，但落到海綿上就不會摔壞。然后引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用學(xué)過的力學(xué)知識進(jìn)行解釋和分析，最終得出“沖量相同時(shí)，時(shí)間短則作用力大”等物理結(jié)論。通過這樣的教學(xué)，學(xué)生對理論知識的理解更為到位了，在思考和分析的過程中循序漸進(jìn)地增強(qiáng)了自己的科學(xué)思維能力。

三、以實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展科學(xué)思維

物理實(shí)驗(yàn)是習(xí)得物理知識的重要途徑。從當(dāng)前的高中物理教學(xué)來看，很多學(xué)生死記硬背各種物理概念和定理，學(xué)習(xí)過程過于枯燥，久而久之，學(xué)習(xí)效果也大打折扣。為了解決這一問題，高中物理教師可以圍繞教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)有趣的物理小實(shí)驗(yàn)，吸引學(xué)生的興趣，就如同陶行知先生所說：“在勞力上勞心，是一切發(fā)明之母。事事在勞力上勞心，便可得事物之真理?！?/p>

例如，在“動能與勢能”這節(jié)課的教學(xué)中，教師準(zhǔn)備了“彈簧翻跟頭”的小實(shí)驗(yàn)：教師準(zhǔn)備一塊木板，以45°角固定好，再在木板上放一根塑料彈簧，用手捏住彈簧上端并彎曲，形成“∩”形，松開彈簧后就會發(fā)現(xiàn)彈簧不停地翻轉(zhuǎn)下去，就像在翻跟頭一樣。在演示完這個實(shí)驗(yàn)后，教師給學(xué)生留出足夠的思考時(shí)間，引導(dǎo)學(xué)生用學(xué)到的動能與勢能的知識點(diǎn)來解釋這一現(xiàn)象，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)：當(dāng)彈簧形成“∩”形后，已經(jīng)完成了伸長形變，儲存了一定的彈性勢能，具備了收縮彈力，而當(dāng)彈簧前端接觸木板時(shí)，前端變成后端，彈簧在慣性作用下繼續(xù)向下翻滾。可以說，彈簧的翻滾實(shí)際是動能、彈性勢能、重力勢能三者之間的轉(zhuǎn)化，且這個轉(zhuǎn)化過程是持續(xù)性的，這才使得彈簧可以一直翻滾下去。在這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生始終在觀察物理現(xiàn)象并思考其背后的原理，這樣的思考與分析過程實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

又如，讀取螺旋測微計(jì)的讀數(shù)是高中物理實(shí)驗(yàn)涉及較多的內(nèi)容，也是學(xué)生最易出錯的知識點(diǎn)之一，究其原因在于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器的使用掌握不到位。為了改善這一問題，教師可以給學(xué)生留出更多的動手操作時(shí)間，教師在闡述完實(shí)驗(yàn)流程、操作方法、注意事項(xiàng)后，讓學(xué)生自行安排和布置具體操作，像如何選擇實(shí)驗(yàn)材料、如何操作實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、如何填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。學(xué)生操作的次數(shù)多了，在操作時(shí)手、眼、腦就更加協(xié)調(diào)了，同時(shí)也在操作中完成了猜想、驗(yàn)證、分析、總結(jié)的全過程，科學(xué)思維也由此得到了錘煉。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)做好引導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生對物理現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)觀察、積極思考、大膽質(zhì)疑，并在保證實(shí)驗(yàn)時(shí)間的基礎(chǔ)上，科學(xué)展示數(shù)據(jù)處理的方法，以便于學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)方法，具備自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力，在實(shí)驗(yàn)活動中提高科學(xué)思維能力。

四、以探究活動鞏固科學(xué)思維

在高中物理教學(xué)中，僅僅讓學(xué)生掌握物理概念、定理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須讓學(xué)生在解決問題的過程中增強(qiáng)解題能力，把物理知識應(yīng)用到實(shí)際問題的解決中。高中教師可以在教學(xué)中適當(dāng)穿插一些習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生在解答題目的過程中提煉和總結(jié)解題技巧，調(diào)動學(xué)生的積極性與能動性。在這一過程中，教師不能直接把答案交給學(xué)生，而是要讓學(xué)生主動探究，自主發(fā)現(xiàn)問題背后隱含的條件，從而發(fā)現(xiàn)已知知識與問題的結(jié)合點(diǎn)，找出問題的答案。

例如，在教學(xué)電荷相關(guān)知識時(shí)，教師可以向?qū)W生展示練習(xí)題：“兩個完全相同的星體，在其連心線的中點(diǎn)處將一物體沿連心線垂直方向拋出，若忽視阻力，則該物體會（）。A.一定永遠(yuǎn)離開星體；B.最終落在某一星體上；C.最終落回拋出點(diǎn)；D.在拋出點(diǎn)附近做往復(fù)運(yùn)動?！边@道題目乍一看與電荷知識點(diǎn)并不搭邊，但學(xué)生在分析這個問題時(shí)完全可以將題干中“兩個完全相同的星體”視為兩個固定的同種電荷，將拋出物視為與星體不同種類電荷的帶電體，然后根據(jù)萬有引力和庫侖定理的相似性得出答案。在這道題目的解答中，學(xué)生可以從題干中得到隱含條件“兩個星體是完全相同的，即兩個星體的電荷也是完全相同的”。此時(shí)，學(xué)生立刻就會聯(lián)想到庫侖定律，再將萬有引力定律和庫侖定律聯(lián)系起來，就解決了這一問題。

又如，在“平拋運(yùn)動”這節(jié)課的教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)這樣的探究活動：把學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，以小組為單位總結(jié)生活中常見的平拋運(yùn)動，如潑水時(shí)的水流、籃球落地時(shí)的弧度等。在課堂上演示這類案例并不難，但學(xué)生還要利用平拋運(yùn)動軌跡曲線的坐標(biāo)、重力加速度等數(shù)值來計(jì)算平拋運(yùn)動的初速度，學(xué)生在分小組探究的過程中，互相提醒、互相幫助，彌補(bǔ)了個人素養(yǎng)、能力不足的問題。同時(shí)，學(xué)生自主演示平拋運(yùn)動的軌跡，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算初速度，有效彌補(bǔ)了單純知識傳授存在的印象不深刻、理解不到位等問題，有效豐富了知識形成過程，增加了知識應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。這樣的探究活動不但激活了知識習(xí)得的過程，也活躍了課堂氛圍，備受學(xué)生歡迎。

五、以科學(xué)評價(jià)鼓勵學(xué)生科學(xué)思維

在當(dāng)前的高中物理教學(xué)中，教師多采取量化評價(jià)的方式，在評價(jià)上重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的物理知識掌握情況，對學(xué)生科學(xué)思維能力不夠重視。對此，為了促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，高中物理教師也要改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)評價(jià)方式，建立以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為目的的評價(jià)機(jī)制。

在構(gòu)建評價(jià)機(jī)制時(shí)，高中物理教師應(yīng)將科學(xué)思維能力作為評價(jià)指標(biāo)之一，把物理教學(xué)評價(jià)從知識層面轉(zhuǎn)移到思維和能力層面，對學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、剖析問題、解決問題的過程和結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。同時(shí)，高中物理教師也應(yīng)把終結(jié)性評價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)樾纬尚栽u價(jià)、診斷性評價(jià)，并關(guān)注學(xué)生間的個體差異，全面掌握學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展水平，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況做出合理評價(jià)，并將之作為改進(jìn)課堂教學(xué)的有效依據(jù)。

六、結(jié)語

高中物理學(xué)科對學(xué)生的科學(xué)判斷能力、邏輯推理能力、理性分析能力有較高的要求，高中物理教師應(yīng)借助多樣化的教學(xué)手段，通過有效的引導(dǎo)為學(xué)生打造科學(xué)氛圍濃厚的高效課堂，使學(xué)生通過問題教學(xué)、實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、探究活動等措施逐步形成和增強(qiáng)科學(xué)思維，具備勤于思考、勇于創(chuàng)新、敢于質(zhì)疑的特質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生的全面成長。