高中物理教學(xué)中科學(xué)思維培養(yǎng)路徑

張志鋒

【摘要】在素質(zhì)教育不斷推進的時代背景下，學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)與綜合能力的培養(yǎng)慢慢被廣大教育工作者及家長共同關(guān)注，對課堂教學(xué)更是提出更為嚴格的要求.其中在高中物理教學(xué)中，既需關(guān)注理論知識的講授，還需培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng).科學(xué)思維則屬于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要構(gòu)成部分，教師要引領(lǐng)學(xué)生形成科學(xué)思維能力，使其核心素養(yǎng)得到提高.本文針對高中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維進行深入研究，同時制定部分恰當(dāng)路徑.

【關(guān)鍵詞】高中物理；課堂教學(xué)；科學(xué)思維

基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)視角來看，科學(xué)思維指的是通過物理學(xué)視角認識客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律與相互關(guān)系的思維方式，屬于通過經(jīng)驗事實建構(gòu)理想模型的抽象概括過程，即是分析綜合與推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化.科學(xué)思維主要包括建構(gòu)模型、質(zhì)疑創(chuàng)新、科學(xué)推理與論證等要素，物理教師應(yīng)結(jié)合物理教學(xué)內(nèi)容從多個路徑培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，使其學(xué)會對物理原理與現(xiàn)象進行科學(xué)思考與分析，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.

1 善于聯(lián)系實際生活，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

當(dāng)前的高中物理教材內(nèi)容，或多或少都與實際生活之間存在著一定的聯(lián)系.為有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師首先需把握好所授內(nèi)容同實際生活的關(guān)系，把單調(diào)、抽象的物理理論知識同生活聯(lián)系起來，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與研究熱情，使其在熟悉的生活場景中進行科學(xué)探究，促進科學(xué)思維的培養(yǎng).采用理論聯(lián)系實際的教學(xué)路徑，還有助于學(xué)生更為深入地理解物理知識，從真正意義上培養(yǎng)他們的科學(xué)思維，使其形成正確的科學(xué)態(tài)度［1］.

例如 在實施“質(zhì)點”教學(xué)時，教師先在多媒體課件中播放以下視頻：樹葉搖動、小鳥飛翔等.學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)周圍到處都能夠看到物體在運動，便形成思考、交流與討論這些生活中常見的現(xiàn)象，讓他們體驗到物理同生活之間的密切聯(lián)系.接著，教師展示汽車行駛、輪船航行、飛機飛行等畫面，并詢問：你們并認為以上幾個生活實例中物體的狀態(tài)是什么？學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體都在運動，教師進行追問：大家是怎么判斷出來的？學(xué)生指出位置發(fā)生變化，教師進一步引出機械運動的概念.之后，教師講述：要想準(zhǔn)確描述物體的運動并非一件易事，將會遇到哪些困難與麻煩？如何解決這些問題？學(xué)生討論后，教師指出：因為任何物體都有一定的大小與形狀，物體各個部分運動情況通常不同，說明在某些情況下，無需考慮物體的大小與形狀，可以將其簡化成一個有質(zhì)量的點——質(zhì)點，據(jù)此描述物體運動.使學(xué)生結(jié)合生活現(xiàn)象學(xué)習(xí)新知識，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維.

2 注重物理概念教學(xué)

概念屬于物理知識的基礎(chǔ)構(gòu)成部分，是學(xué)生進行深入學(xué)習(xí)與繼續(xù)探索的關(guān)鍵前提.在高中物理教學(xué)過程中，學(xué)生將會接觸到越來越多的物理概念，這些概念深奧難懂，教師可以此為切入點制定科學(xué)思維培養(yǎng)路徑，使其真正理解概念的內(nèi)容與含義，從而順利進行下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)［2］.對此，高中物理教師在概念教學(xué)中應(yīng)當(dāng)帶領(lǐng)學(xué)生深入分析與探究，使其通過多樣化的學(xué)習(xí)活動深刻、直觀地理解概念內(nèi)涵，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維提供更多助力.

例如 以“速度變化快慢的描述——加速度”教學(xué)為例，教師事先準(zhǔn)備三張紙條，上面內(nèi)容如下：甲同學(xué)開拖拉機，2秒內(nèi)速度從0變?yōu)?m/s；乙同學(xué)騎自行車，5秒內(nèi)速度從0變?yōu)?0m/s；丙同學(xué)騎電車，2秒內(nèi)速度從0變?yōu)?0m/s.隨機挑選三名同學(xué)走上講臺抽取紙條，根據(jù)上面內(nèi)容進行表演，其他同學(xué)結(jié)合表演情況來判斷誰的速度快.接著，教師根據(jù)上述活動設(shè)問：誰的速度變化比較大？速度變化大的物體速度變化也一定快嗎？怎么表示速度增加的快慢？引領(lǐng)學(xué)生比較速度變化的快慢，使其分析與交流后得到以下結(jié)論：相同時間內(nèi)速度變化大的運動變化快，相同速度變化量所用時間少的變化快.之后，教師設(shè)疑：那么不同時間、不同速度變化，怎么比較快慢？引導(dǎo)學(xué)生討論后得出：要想比較速度改變的快慢需找到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，借機引出加速度，使其理解這是表達速度變化快慢的物理概念.

3 發(fā)揮問題驅(qū)動作用

在高中物理課堂教學(xué)中，教師需刻意轉(zhuǎn)變以往陳舊、落后的教學(xué)模式與方法，通過汲取改進后的教育理念與教學(xué)形式，提升整體教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，讓他們各項能力均得到一定程度的發(fā)展.其中提問是一個比較常見的教學(xué)方式，高中物理教師應(yīng)對之前的提問方式與內(nèi)容加以改進和創(chuàng)新，注重提問的啟發(fā)性、開放性與層次性，極力發(fā)揮出問題的驅(qū)動作用，活躍學(xué)生物理思維，使其擁有明確的思考與探索方向，培養(yǎng)與提升他們的科學(xué)思維能力［3］.

例如 以“共點力的平衡”教學(xué)為例，教師可采用提問導(dǎo)入法：如何對物體的受力情況進行分析？提示學(xué)生結(jié)合初中時期所學(xué)的知識思考與回答，然后將一個木塊放在彈簧秤的托盤上，木塊右側(cè)系一根細繩，用手輕拉讓木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，引出問題：這時木塊受到哪些力的作用？學(xué)生觀察后發(fā)現(xiàn)彈簧秤指針偏轉(zhuǎn)，說明木塊受到重力作用，示數(shù)變小說明木塊受到拉力與支持力作用，因為是平衡狀態(tài)，所以還受到水平向左的摩擦力作用，且與拉力的水平分力平衡.接著，教師結(jié)合實驗講授共點力的概念，設(shè)置問題：共點力作用下的物體的平衡條件是什么？引導(dǎo)學(xué)生回顧初中所學(xué)二力平衡條件，歸納為合力為0，繼續(xù)發(fā)問：如果物體受到三個或者三個以上的力處于平衡狀態(tài)呢？其平衡條件又是什么？隨后借助實驗指引他們進行科學(xué)探究，分析與解答問題，使其通過對問題的處理使學(xué)生的科學(xué)思維得到訓(xùn)練.

4 精心設(shè)計實驗教學(xué)

實驗教學(xué)屬于高中物理教學(xué)中的常規(guī)構(gòu)成部分，同理論知識一起構(gòu)成完整的物理課程體系.學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)自然離不開實驗教學(xué)的輔助與支持，使其在實驗中進行質(zhì)疑創(chuàng)新、科學(xué)推理和論證，增強他們的科學(xué)思維.這就要求高中物理教師在平常教學(xué)中需精心設(shè)計實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，以演示實驗為前奏，為學(xué)生提供更多動手操作實驗的機會，使其親身體會物理理論知識的產(chǎn)生過程，形成更為深刻的印象與記憶，促進學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展［4］.

例如 以“實驗：探究平拋運動的特點”教學(xué)為例，教師先演示兩個小實驗：將一節(jié)粉筆向上拋出；水面桌面上的小球被撞后，以一定的水平初速度離開桌面.要求學(xué)生觀察粉筆與小球離開桌面后的運動軌跡，指出在忽略空氣阻力的情況下，粉筆與小球都可看作拋體運動.設(shè)置問題：物體在做拋體運動過程中受到哪些力的作用？學(xué)生分析拋體運動現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)如果忽略空氣阻力只受重力作用.教師進行追問：為什么運動軌跡是曲線？學(xué)生了解到原因是物體的初速度和重力不在一條直線上.接著，教師指導(dǎo)學(xué)生親自動手操作實驗探究平拋運動的特點，實驗思路是將復(fù)雜的平拋運動分解成由豎直方向與水平方向的分運動組成的合運動，采取頻閃照相法或者描跡法獲得小球平拋運動的軌跡，分別探究豎直與水平兩個分運動的特點，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)進行推理與驗證，發(fā)現(xiàn)平拋運動的特點，由此實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng).

5 鼓勵小組合作探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

在以往的高中物理教學(xué)中通常以教師講授為主，缺乏對學(xué)生獨立思考能力與合作探究能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生很難順利完成各項科學(xué)探究與推理任務(wù)，科學(xué)思維的培養(yǎng)更是收效甚微，不利于整體教學(xué)質(zhì)量的提高［5］.對此，高中物理教師在日常教學(xué)中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際教學(xué)情況與需求引入小組合作學(xué)習(xí)模式，鼓勵學(xué)生在小組內(nèi)圍繞所學(xué)知識、問題、話題或?qū)嶒灥日归_合作探究，使其思維發(fā)生學(xué)生摩擦與碰撞，交流各自的看法與見解，借此不斷改善學(xué)生的科學(xué)思維.

例如 以“向心加速度”教學(xué)為例，教師提問：物體做曲線運動時速度會發(fā)生變化，一定有加速度，那么物體做圓周運動時怎么確定加速度的大小與方向？引領(lǐng)學(xué)生回顧曲線運動的相關(guān)知識，為引出新課內(nèi)容做鋪墊，然后利用多媒體設(shè)備播放一些展現(xiàn)勻速圓周運動現(xiàn)象的視頻，指引學(xué)生在小組內(nèi)合作分析勻速圓周運動的向心加速及方向，使其發(fā)現(xiàn)方向時刻改變，總是指向圓心，與速度方向垂直.接著，教師與學(xué)生一起歸納出向心加速度的概念，指出只能改變速度的方向，對速度大小沒有影響，所以圓周運動是變加速曲線運動.引導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)討論：變速圓周運動的加速度與向心加速度有什么關(guān)系？勻速圓周運動的加速度和向心加速度有何關(guān)系？勻速圓周運動是否為勻變速運動？向心加速度同合速度之間有何關(guān)系？讓學(xué)生一起思考與討論，深化學(xué)生對向心加速度的物理意義的認知，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維.

6 開設(shè)課下實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

在高中物理整個課程教學(xué)中，針對科學(xué)思維的培養(yǎng)，不能只利用有限的課內(nèi)教學(xué)時間與空間，還要積極同現(xiàn)實社會接軌.多開設(shè)一些課下實踐活動，一方面能增進課堂內(nèi)外之間的聯(lián)系，另一方面為學(xué)生制造一些接觸社會與生活的機會，使其親身參與到科學(xué)探究活動中，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維［6］.所以，高中物理教師需要圍繞課內(nèi)知識主題開設(shè)課下實踐活動，帶領(lǐng)學(xué)生以物理視角分析與看待部分生活現(xiàn)象，鍛煉他們的科學(xué)思維，達到學(xué)以致用的效果.

例如 以“牛頓運動定律的應(yīng)用”教學(xué)為例，教師在課內(nèi)環(huán)節(jié)要幫助學(xué)生構(gòu)建物理模型，使其根據(jù)模型應(yīng)用物理知識來解決一些實際物理問題，促進科學(xué)思維的培養(yǎng).之后，在課外環(huán)節(jié)，教師可要求學(xué)生運用牛頓運動定律分析一些生活中的物理現(xiàn)象，如：運用牛頓第一定律分析，當(dāng)車輛突然急剎車時，乘客由于慣性還在向前運動，所以當(dāng)狀態(tài)突然發(fā)生改變，就會因為慣性向前摔倒，同理當(dāng)車輛突然啟動，乘客的狀態(tài)是從靜止到前進，由于慣性向后摔.在足球比賽中罰角球時，罰球隊員罰出的球速度飛快，加速度也很大，這時接應(yīng)隊員并不需要用力改變球的路線，只需要輕輕一碰就可憑借之前的加速度進行射門，這是牛頓第二定律的體現(xiàn).基于牛頓第三定律分析，在交通事故中，兩輛汽車發(fā)生碰撞，產(chǎn)生的作用力和反作用力是相同的，雙方受損程度相似.

7 結(jié)語

綜上所述，在新課改背景下的高中物理教學(xué)活動中，教師應(yīng)深刻認識到培養(yǎng)科學(xué)思維的重要性與必要性，結(jié)合物理學(xué)科知識的特征及高中生的身心特點與發(fā)展規(guī)律制定多樣化的培養(yǎng)路徑，從聯(lián)系實際生活、物理概念、問題驅(qū)動、實驗設(shè)計、小組合作與課下實踐等多個路徑培養(yǎng)他們的科學(xué)思維，使其切實體會到物理科學(xué)探究的魅力.

參考文獻：

［1］吳素香.基于科學(xué)思維培養(yǎng)的高中物理教學(xué)策略研究［J］.名師在線，2022（30）：55-57.

［2］張偉藝.高中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)研究［J］.教學(xué)管理與教育研究，2022，7（17）：80-82.

［3］楊軍.高中物理課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略［J］.遼寧教育，2022（09）：66-69.

［4］楊學(xué)梅.高中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力［J］.高考，2022（02）：78-80.

［5］王長明.核心素養(yǎng)視域下高中物理實驗教學(xué)中的科學(xué)思維的培養(yǎng)［J］.高考，2021（31）：101-102.

［6］張丹.高中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)策略研究［J］.高中數(shù)理化，2021（20）：46-47.