初中物理教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)策略

王開拓

摘? 要：科學(xué)思維是物理核心素養(yǎng)的具體表現(xiàn)之一，是發(fā)展其他維度素養(yǎng)的基礎(chǔ)。在實(shí)施初中物理教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)把握核心素養(yǎng)培養(yǎng)契機(jī)，以科學(xué)思維培養(yǎng)為重點(diǎn)，應(yīng)用多樣策略實(shí)施物理教學(xué)。文章從創(chuàng)設(shè)問題情境、設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)問題、注重課堂留白、建構(gòu)物理模型、繪制思維導(dǎo)圖、布置分層練習(xí)六個(gè)方面論述了在初中物理教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的策略。

關(guān)鍵詞：初中物理；科學(xué)思維；多樣策略

物理核心素養(yǎng)是物理學(xué)科本質(zhì)觀和教育價(jià)值觀的反應(yīng)，是物理教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）提出了物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。其中，科學(xué)思維貫穿物理學(xué)習(xí)始終，是學(xué)生形成物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的基礎(chǔ)。物理科學(xué)思維是以物理學(xué)科角度為立足點(diǎn)，以應(yīng)用物理知識解決問題的程序?yàn)榛A(chǔ)，以物理概念和規(guī)律為依據(jù)，以物理科學(xué)方法為工具，建構(gòu)探究行動和結(jié)果間的特定聯(lián)結(jié)的過程。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，可以使學(xué)生在掌握物理知識的同時(shí)發(fā)展模型建構(gòu)、科學(xué)論證等能力。因此，教師要積極探究教學(xué)策略，使學(xué)生在掌握物理知識的過程中切實(shí)發(fā)展科學(xué)思維。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的思維活力

思維活力是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中思維可持續(xù)發(fā)展的保障。當(dāng)缺乏思維活力時(shí)，學(xué)生會逃避思考，被動接受知識，從而影響知識掌握程度和科學(xué)思維發(fā)展水平。因此，教師要注重激發(fā)學(xué)生的思維活力，為學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。問題情境具有趣味性、啟發(fā)性和未知性等特點(diǎn)，有助于激發(fā)學(xué)生的思維活力。因此，教師在物理課堂上可以依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膯栴}情境。

例如，在教學(xué)人教版《義務(wù)教育教科書·物理》（以下統(tǒng)稱“教材”）八年級上冊“參照物”這節(jié)課時(shí)，教師可以利用多媒體播放視頻，讓學(xué)生看到如此場景：沿著河岸向下游騎自行車時(shí)，明明感覺不到風(fēng)，但河岸一側(cè)柳樹的枝葉在飄動。結(jié)合此場景，教師提出問題：大家覺得此場景中的風(fēng)是朝著哪個(gè)方向吹的？問題情境激發(fā)了學(xué)生的思維活力。學(xué)生聯(lián)系所學(xué)的物理知識，審視生活場景，確定問題考查的知識點(diǎn)：物體的運(yùn)動和靜止是相對的。由此得出答案——柳樹樹葉在飄動，說明有風(fēng)；沒有感受到風(fēng)，是因?yàn)樗T車的方向和速度與風(fēng)吹的方向和速度一致。在解決問題后，學(xué)生獲得學(xué)習(xí)滿足感，增強(qiáng)學(xué)習(xí)欲望和自主思考的積極性，有助于科學(xué)思維的發(fā)展。

創(chuàng)設(shè)問題情境，可以有效激發(fā)學(xué)生的思維活力，使學(xué)生積極思考，靈活應(yīng)用物理知識解決相關(guān)問題，夯實(shí)發(fā)展科學(xué)思維的基礎(chǔ)。

二、設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)問題，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維

問題是學(xué)生思考的起點(diǎn)。有關(guān)聯(lián)的問題，可以促進(jìn)學(xué)生思考。尤其沿著既定的方向，邏輯清晰地思考、解決問題，能夠發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力。因此，教師可以設(shè)計(jì)一組或多組相互關(guān)聯(lián)的問題，為學(xué)生的思考提供導(dǎo)向，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

例如，在教學(xué)教材八年級下冊“二力平衡”這節(jié)課時(shí)，教師可以先展示磁懸浮列車由靜止到前進(jìn)再到停止的整個(gè)運(yùn)行過程的視頻，然后提問：懸浮在空中的列車處于怎樣的狀態(tài)？學(xué)生結(jié)合視頻內(nèi)容容易聯(lián)想到“靜止?fàn)顟B(tài)”。教師追問：為什么列車懸浮在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)？學(xué)生發(fā)散思維，聯(lián)想到不同的力，并踴躍作答，如重力、支持力等。教師根據(jù)學(xué)生的作答情況追問：當(dāng)列車懸浮在空中時(shí)，其是否與其他物體相接觸？在這樣的情況下，列車受到了哪些力？學(xué)生結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，回答：列車在沒有與其他物體相接觸的情況下，不會受到彈力作用，僅會受到重力作用。教師繼續(xù)追問：當(dāng)列車只受到重力時(shí)，其處于什么樣的狀態(tài)？為什么列車會靜止在軌道上？在思考此問題時(shí)，學(xué)生容易產(chǎn)生認(rèn)知沖突。有的學(xué)生認(rèn)為：在只受到重力的情況下，列車應(yīng)該落下來，但它卻靜止在軌道上，肯定有另外一個(gè)力的作用，這樣才能保持二力平衡。于是，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：是什么力讓磁懸浮列車靜止在空中？許多學(xué)生將注意力集中在“磁懸浮”上，由此提到“磁力”。教師及時(shí)總結(jié)：磁懸浮列車在磁力和重力的雙重作用下，保持二力平衡，從而懸浮在空中。

設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)問題為學(xué)生提供了思考的方向，使學(xué)生串聯(lián)思維，循序漸進(jìn)地建構(gòu)物理認(rèn)知，發(fā)展科學(xué)思維。

三、注重課堂留白，給予學(xué)生思考空間

充足的思考空間是學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維的前提。在傳統(tǒng)的物理課堂上，教師主導(dǎo)課堂，單向灌輸知識，導(dǎo)致學(xué)生缺少思考空間，阻礙科學(xué)思維的發(fā)展。因此，教師應(yīng)注重給予學(xué)生充足的思考空間。課堂留白是教師給予學(xué)生思考空間的方式之一。有效的課堂留白有助于凸顯學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，促使學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，積極探究，提高科學(xué)思維水平。

例如，在教學(xué)教材八年級上冊“凸透鏡成像的規(guī)律”這節(jié)課時(shí)，教師可以在組織實(shí)驗(yàn)活動時(shí)給予學(xué)生思考空間。教師先提出問題：焦距相同的凸透鏡，其所成像的大小一定相同嗎？然后，展示光具座、光屏、蠟燭等實(shí)驗(yàn)器材，并介紹器材的使用方法。在此基礎(chǔ)上，教師將課堂時(shí)間交給學(xué)生，鼓勵(lì)各小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，解決問題。為了使各組學(xué)生能順利解決問題，教師把握時(shí)機(jī)提出適當(dāng)?shù)膯栴}：怎樣移動蠟燭，才能在光屏上出現(xiàn)一個(gè)清晰的像？此時(shí)，光屏上的像與物體相比有怎樣的特點(diǎn)？是實(shí)像還是虛像？如此指導(dǎo)能夠增強(qiáng)學(xué)生的思維活力，為學(xué)生的思考、操作指明方向，促使學(xué)生聯(lián)想各種解決問題的方法。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師隨機(jī)選擇小組向其他學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)操作過程，呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分享實(shí)驗(yàn)成果。此時(shí)，其他學(xué)生認(rèn)真觀看、傾聽，積極思考，對比代表小組與本組的實(shí)驗(yàn)情況，發(fā)現(xiàn)問題，踴躍發(fā)問：透鏡位置變化的實(shí)質(zhì)是改變了透鏡與誰之間的位置？是什么發(fā)生了變化？在問題的驅(qū)動下，學(xué)生積極思考、表述。教師依據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)。

通過課堂留白，學(xué)生獲得了充足的思考空間，經(jīng)歷“實(shí)驗(yàn)猜想—實(shí)驗(yàn)操作—獲取證據(jù)—得出結(jié)論—集體交流”這一過程。在此過程中，學(xué)生持續(xù)思考，踴躍探究，透過物理現(xiàn)象得出了物理結(jié)論，掌握了物理知識，鍛煉了思維能力、推理能力等，有利于提高科學(xué)思維水平。

四、建構(gòu)物理模型，發(fā)展學(xué)生的抽象思維

抽象思維是學(xué)生學(xué)習(xí)物理需具備的能力之一。初中生的思維大多屬于經(jīng)驗(yàn)型思維。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生通常習(xí)慣借助直觀事物建構(gòu)認(rèn)知。物理模型是學(xué)生發(fā)展抽象思維的媒介。在建構(gòu)物理模型的過程中，學(xué)生從具體問題的形象思維轉(zhuǎn)向思考模型的抽象思維，實(shí)現(xiàn)從低階思維邁向高階思維的轉(zhuǎn)變，提高科學(xué)思維水平。對此，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的思維情況，組織物理模型建構(gòu)活動，促使學(xué)生發(fā)展抽象思維。

例如，在教學(xué)教材九年級全一冊“電流和電路”這節(jié)課時(shí)，教師先結(jié)合教材內(nèi)容，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z言描述電流的概念。但是，部分學(xué)生受到思維能力的限制，可能無法準(zhǔn)確認(rèn)知電流概念。在現(xiàn)實(shí)生活中，學(xué)生接觸過水流，對水流建構(gòu)了認(rèn)知。水流是水通過一定的路徑形成的一條水帶。與水流類似，在電的世界里，電荷可以通過導(dǎo)線定向移動形成電流?；诖耍處熮D(zhuǎn)換教學(xué)方式，在交互式電子白板上同時(shí)播放水流和電流的視頻。結(jié)合視頻內(nèi)容，教師提出問題：電流和水流有哪些相似之處？在此問題的驅(qū)動下，學(xué)生認(rèn)真觀察、思考，發(fā)現(xiàn)電流和水流都是經(jīng)過一定的路徑形成的一條“帶”。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生逐漸對電流的概念建構(gòu)感性認(rèn)知。然后，教師從微觀角度，利用適宜的方式引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探究電流，促使其完善認(rèn)知。

建構(gòu)物理模型可以在一定程度上降低教學(xué)難度。同時(shí)，學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中會發(fā)散思維，從直觀現(xiàn)象中提煉出物理知識，從形象思維轉(zhuǎn)化為抽象思維，加深對物理知識的理解，從而促進(jìn)科學(xué)思維的發(fā)展。

五、繪制思維導(dǎo)圖，指引學(xué)生思維表達(dá)

思維表達(dá)是學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維的有效途徑。思維直觀化是學(xué)生進(jìn)行思維表達(dá)的重要方式。繪制思維導(dǎo)圖是思維直觀化的方式之一。在繪制思維導(dǎo)圖的過程中，學(xué)生能夠發(fā)展邏輯思維，聯(lián)想所學(xué)的物理知識，并利用主題關(guān)鍵詞、顏色、線條等，建構(gòu)知識之間的聯(lián)系，展現(xiàn)學(xué)習(xí)情況和思維情況，提高邏輯思維水平。由此，教師可以根據(jù)學(xué)情，引導(dǎo)其繪制思維導(dǎo)圖，并進(jìn)行思維表達(dá)。

例如，在教學(xué)教材八年級上冊“物態(tài)變化”這一章時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)了熔化、凝固、汽化、液化、升華和凝華等知識。部分學(xué)生受多種因素的影響，容易出現(xiàn)知識混淆的問題。繪制思維導(dǎo)圖可以幫助學(xué)生厘清知識點(diǎn)及其之間的關(guān)系。因此，在學(xué)生學(xué)習(xí)單元內(nèi)容后，教師布置學(xué)習(xí)任務(wù)：回顧本單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容，繪制思維導(dǎo)圖，梳理熔化、凝固、汽化、液化、升華和凝華這些知識點(diǎn)，表達(dá)它們的概念、特點(diǎn)、關(guān)系、差異等。在此任務(wù)的驅(qū)動下，學(xué)生回顧課堂所學(xué)的每一個(gè)知識點(diǎn)，分析知識點(diǎn)之間的關(guān)系，繪制了如圖1所示的思維導(dǎo)圖。

在學(xué)生制作思維導(dǎo)圖后，教師組織展示活動，鼓勵(lì)他們與小組成員共享作品，相互評價(jià)，借此了解自己的知識掌握情況，進(jìn)而查漏補(bǔ)缺，完善思維導(dǎo)圖，提高邏輯思維水平。通過繪制思維導(dǎo)圖，學(xué)生不僅發(fā)展了邏輯思維，還系統(tǒng)掌握了物理知識，有利于提高科學(xué)思維能力。

六、布置分層練習(xí)，養(yǎng)成良好思維習(xí)慣

在物理課堂上，學(xué)生通過體驗(yàn)多樣化的活動，積累了科學(xué)思維經(jīng)驗(yàn)，為養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣奠定了基礎(chǔ)。課堂練習(xí)是學(xué)生解決物理問題夯實(shí)物理基礎(chǔ)的活動，科學(xué)思維是解決物理問題的“工具”。通過不斷地解決問題，學(xué)生可以逐漸養(yǎng)成良好的科學(xué)思維習(xí)慣。因此，教師要以物理日常教學(xué)為契機(jī)，布置分層練習(xí)，鍛煉學(xué)生的思維能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

例如，在教學(xué)教材八年級下冊“大氣壓強(qiáng)”這節(jié)課時(shí)，教師可以依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)差異，設(shè)計(jì)難度不同的練習(xí)題。

（1）基礎(chǔ)性練習(xí)：以下屬于減小壓強(qiáng)的是? ? ?，屬于增大壓強(qiáng)的是? ? ?。

① 書包的背帶很寬；

② 啄木鳥的嘴巴又長又尖；

③ 大貨車有很多輪子；

④ 將刀刃磨得很??；

⑤ 盲道凹凸不平；

⑥ 坦克有很寬的履帶；

⑦ 鐵軌鋪設(shè)在枕木上。

（2）拓展性練習(xí)：桌面上放著一個(gè)質(zhì)量為500 g的茶壺，其底面積為50 cm2，內(nèi)有0.8 kg開水，水深12 cm。

① 求茶壺對桌面的壓力（g取10 N / kg）；

② 求茶壺對桌面的壓強(qiáng)；

③ 求水對茶壺底部的壓強(qiáng)；

④ 求水對茶壺底部的壓力。

基礎(chǔ)性練習(xí)相對簡單，學(xué)生需要進(jìn)行直觀想象，并遷移所學(xué)的物理知識（增大或減小壓強(qiáng)的方法）解決問題。拓展性練習(xí)有一定難度，學(xué)生需要綜合思考液體和固體的壓強(qiáng)、壓力計(jì)算方法，由此分析題目，解決問題。在練習(xí)活動中，學(xué)生自主思考，不僅加深了對物理知識的理解，還鍛煉了思維能力。在學(xué)生完成練習(xí)后，教師組織講評活動，指明每個(gè)問題的思維方向，助力學(xué)生查漏補(bǔ)缺，積累思維經(jīng)驗(yàn)。在每節(jié)課上進(jìn)行如此練習(xí)，學(xué)生可以逐漸養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，提高科學(xué)思維發(fā)展水平。

綜上所述，科學(xué)思維培養(yǎng)是初中物理教學(xué)的主要目標(biāo)之一。教師要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，探尋科學(xué)、合理的科學(xué)思維啟發(fā)契機(jī)，使學(xué)生專注于科學(xué)思維活動中，通過觀察、分析、比較、總結(jié)、解題等方式逐漸掌握物理知識，發(fā)展科學(xué)思維能力，強(qiáng)化物理學(xué)習(xí)效果。

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