核心素養(yǎng)視角下的初中物理科學(xué)思維培養(yǎng)策略

吳思怡

摘要：《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中提出了學(xué)科核心素養(yǎng)培育應(yīng)成為教師課程教學(xué)的主要目標(biāo)，凸顯課程教學(xué)的育人價值，引領(lǐng)學(xué)生形成正確的價值觀念，掌握關(guān)鍵能力與必備品質(zhì).科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的主要組成部分，是科學(xué)品質(zhì)與科學(xué)精神的要素，也是探索物理教學(xué)中滲透科學(xué)思維的有效途徑.基于此，文章立足核心素養(yǎng)視角，對初中物理科學(xué)思維的培養(yǎng)提出了幾點建議，旨在為學(xué)生的物理核心素養(yǎng)發(fā)展提供助力.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；初中物理；科學(xué)思維

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2023）32-0101-03

科學(xué)思維是指運用科學(xué)認(rèn)知活動對所掌握材料加工處理的一種理論體系.從物理教學(xué)的角度分析，我們認(rèn)為科學(xué)思維是指學(xué)習(xí)者能夠發(fā)現(xiàn)知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，并且將零散知識串聯(lián)成系統(tǒng)的邏輯體系，能夠自主探索科學(xué)現(xiàn)象，在推理驗證中解釋自然中事物的本質(zhì)，揭示其中內(nèi)在規(guī)律的具體反應(yīng)[1].在科學(xué)思維的培養(yǎng)中，不僅要求學(xué)生掌握科學(xué)方法，如推理論證等，還需要在科學(xué)推理中善于質(zhì)疑，能夠基于事實依據(jù)做出批判，提出創(chuàng)造性的見解等.由此可見，科學(xué)思維是一種高階思維，在初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)思維，促使學(xué)生的學(xué)習(xí)思維走向更深處，提升初中生的物理學(xué)習(xí)能力，對于初中生的科學(xué)品質(zhì)以及科學(xué)精神發(fā)展有著重要的影響.

1 創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)科學(xué)探索思維

在物理教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維能力，需要學(xué)生經(jīng)歷一系列的科學(xué)探索過程.其中以問題的發(fā)現(xiàn)為起點，打開學(xué)生的思維之門，讓學(xué)生在疑惑的驅(qū)動下，對開展科學(xué)探索產(chǎn)生濃厚的興趣，引發(fā)學(xué)生主動思考，這是科學(xué)思維形成的基本條件.問題情境的創(chuàng)設(shè)，可以將學(xué)生置身于某一個具體的情境中，給學(xué)生帶來身臨其境的感受，學(xué)生在情境的帶領(lǐng)下會主動發(fā)現(xiàn)問題，并對問題提出質(zhì)疑，形成認(rèn)知沖突，在渴望解決問題的意愿推動下進(jìn)入到科學(xué)探索學(xué)習(xí)活動中[2].

如在參照物知識點教學(xué)中，教師可以利用實驗演示的方式創(chuàng)設(shè)直觀情境，將A物體和B物體放在同一高度的不同位置同時下落，其中A物體做自由落體運動，B物體向A物體做平拋運動，二者在運動中發(fā)生了碰撞，由此情境引發(fā)學(xué)生對問題的思考：為什么兩個物體的運動軌跡不同卻會相撞呢？教師通過問題情境創(chuàng)設(shè)的方式，不僅引發(fā)了學(xué)生對物理現(xiàn)象的觀察與思考，同時也可以借此引出參照物，讓學(xué)生初步掌握，選擇不同的參照物，對運動物體的描述也是不同的.又如，在“透鏡”一課教學(xué)中，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生了解生活中常見的透鏡原理，教學(xué)中教師可以選擇不同類型的透鏡，如照相機(jī)、投影儀等，以此作為教具創(chuàng)設(shè)情境.通過多媒體設(shè)備展示照相機(jī)拍攝時的焦距調(diào)節(jié)過程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到生活情境中，思考“如何調(diào)節(jié)焦距？”“物距、像距與焦距之間有著怎樣的關(guān)系？”由此引發(fā)學(xué)生對問題的思考，形成科學(xué)探索的意識.教師通過多種問題情境創(chuàng)設(shè)的方式，讓學(xué)生在物理課堂中形成了新情境與原有認(rèn)知之間的沖突，能夠有效激活學(xué)生的科學(xué)探究欲望，促使學(xué)生在科學(xué)探究中糾正錯誤的前概念，讓學(xué)生學(xué)會站在科學(xué)的視角分析問題，為后續(xù)科學(xué)解答問題奠定基礎(chǔ).

2 建立物理模型，培養(yǎng)科學(xué)抽象思維

初中生正處于從具象思維向抽象思維過渡的階段，在學(xué)習(xí)物理知識時，需要培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維.但是當(dāng)學(xué)生剛剛接觸物理知識時，會因為物理知識過于抽象而產(chǎn)生畏懼心理，為了減輕學(xué)生的物理知識學(xué)習(xí)難度，教師可以引領(lǐng)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中建立簡單模型，嘗試將抽象的物理知識通過模型的形式概括性地呈現(xiàn)出來，這樣既可以讓抽象的物理概念變得生動、直觀，又可以進(jìn)一步凸顯出物理問題的本質(zhì)，直擊核心要素，引領(lǐng)學(xué)生在問題剖析及模型建構(gòu)中發(fā)展科學(xué)抽象思維[3].

如在“杠桿的平衡條件”一課教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生對杠桿的理論知識理解不夠透徹，經(jīng)常出現(xiàn)物理概念混淆等問題.為了解決學(xué)生對杠桿原理理解不足以及概念混淆的問題，教師可以選擇引入與杠桿原理有關(guān)的生活案例，通過生活案例幫助學(xué)生建立生活經(jīng)驗與物理概念性知識之間的聯(lián)系.比如用指甲刀剪手指甲的現(xiàn)象，讓學(xué)生分析為什么我們沒有用多少力氣，卻可以輕松地將指甲剪掉，引領(lǐng)學(xué)生從簡單的生活案例分析中明白，指甲刀制作的原理就是杠桿原理.又如，引入汽車引擎蓋的開啟現(xiàn)象，抽象出杠桿原理的概念，幫助學(xué)生建立與杠桿原理有關(guān)的物理模型，當(dāng)學(xué)生再遇到此類問題或者此類生活現(xiàn)象時，學(xué)生就會從已有的物理模型出發(fā)解釋生活現(xiàn)象，輕松化解物理難題，鍛煉學(xué)生的綜合分析能力以及抽象概括能力，助力學(xué)生科學(xué)抽象思維的形成.

3 巧妙搭建支架，培養(yǎng)科學(xué)推理思維

科學(xué)推理思維的培養(yǎng)需要學(xué)生根據(jù)已經(jīng)掌握的所有信息條件，對科學(xué)現(xiàn)象或者科學(xué)問題展開一系列的推理，從而獲得答案的一種思維能力.在教學(xué)實踐中，教師通常會以問題為載體，為學(xué)生搭建推理、驗證的支架，促使學(xué)生對特定的事實進(jìn)行縝密思考，引領(lǐng)學(xué)生感受科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，能夠從科學(xué)問題的推理和驗證中領(lǐng)悟知識內(nèi)涵，掌握物理規(guī)律.

比如在“浮力大小的影響因素”這個知識點教學(xué)中，需要學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗提出假設(shè)，并且為了驗證猜想而經(jīng)歷實驗設(shè)計、推理驗證等過程.為了幫助學(xué)生完成科學(xué)推理的過程，教師在學(xué)生實踐探索之前，通過問題設(shè)置的方式給學(xué)生搭建簡單的支架，比如：（1）你感受過浮力嗎？（2）你認(rèn)為浮力是否有方向？（3）請學(xué)生們猜測哪些因素可以影響浮力的大??？由此引發(fā)學(xué)生對問題的猜想，可以為學(xué)生的推理驗證提供思路.當(dāng)然，支架的搭建以及使用不僅可以用在學(xué)生進(jìn)行推理驗證之前，還可以運用于學(xué)生推理驗證過程中，教師可以根據(jù)學(xué)生的推理驗證發(fā)展進(jìn)程，在學(xué)生的學(xué)習(xí)需要處設(shè)計支架，幫助學(xué)生渡過推理驗證的難關(guān).比如，在“電路的基本連接方式”教學(xué)過程中，教師要求學(xué)生利用干電池、小燈泡、導(dǎo)線等材料組裝電路，并且在實驗探索中解答問題：若是在這個裝置中放入多個小燈泡，要如何連接這些燈呢？如何保證每一個燈都有一個單獨的開關(guān)控制？在學(xué)生的實驗推理過程中，教師還可以繼續(xù)追問，拓展學(xué)生的思維寬度與廣度：若調(diào)整開關(guān)的位置，此實驗中的小燈還會亮嗎？你認(rèn)為會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？由此，教師為學(xué)生搭建了科學(xué)推理驗證的平臺，通過多種形式引領(lǐng)學(xué)生參與到物理科學(xué)的推理過程中，實現(xiàn)科學(xué)推理思維培養(yǎng)在物理課堂全過程中的滲透，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)思維始終保持活躍的狀態(tài)，促使學(xué)生對科學(xué)問題以及科學(xué)現(xiàn)象提出猜想與假設(shè)，并且為了驗證自己的猜想主動設(shè)計實驗、完成實驗操作，在科學(xué)實驗中發(fā)展科學(xué)推理思維.

4 借助思維導(dǎo)圖，培養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新思維

思維導(dǎo)圖是當(dāng)前較為熱門的一種教學(xué)工具，在物理學(xué)習(xí)中，指導(dǎo)學(xué)生使用思維導(dǎo)圖，可以幫助學(xué)生找到各個知識點之間的相關(guān)之處，抓住知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，促使學(xué)生將原本零散化的知識點梳理歸納在一起，建立系統(tǒng)化的知識體系.通過思維導(dǎo)圖的使用，可以幫助學(xué)生對知識框架進(jìn)行深入研究與思考，進(jìn)而跳出原有的知識框架束縛，能夠自主創(chuàng)新與拓展知識脈絡(luò)，為學(xué)生的物理學(xué)習(xí)提供更加廣闊的創(chuàng)造空間，助力學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新思維能力的提升.

以光學(xué)知識的復(fù)習(xí)為例，在以往的復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)中，學(xué)生往往抓不住復(fù)習(xí)的重點，只是簡單地將課本中的內(nèi)容閱讀一遍，或者通過課堂記錄的閱讀完成復(fù)習(xí)任務(wù)，其實學(xué)生并沒有完成系統(tǒng)的知識梳理，對于知識的理解仍舊停留在原有的基礎(chǔ).為了打破學(xué)生的思維禁錮，教師鼓勵學(xué)生使用思維導(dǎo)圖建立系統(tǒng)的光學(xué)知識框架，將自己在初中階段學(xué)習(xí)到的有關(guān)光學(xué)知識，按照一定的邏輯關(guān)系呈現(xiàn)在思維導(dǎo)圖中.這樣既給學(xué)生預(yù)留了創(chuàng)新拓展的空間，也可以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的形成[4].例如在光學(xué)知識復(fù)習(xí)中，學(xué)生對光的反射內(nèi)容做出了進(jìn)一步的梳理，在思維導(dǎo)圖的幫助下不僅完成了對光的反射規(guī)律的深度探索，也幫助學(xué)生復(fù)習(xí)了以前學(xué)習(xí)的“光的折射”等內(nèi)容.還有一部分學(xué)生在這部分知識梳理中聯(lián)系生活實際，將生活現(xiàn)象納入到思維導(dǎo)圖之中，比如區(qū)分水中的倒影、河水中的魚兒兩者現(xiàn)象形成的原因等，還整理了光的反射實驗材料、實驗步驟、實驗結(jié)果等.學(xué)生思維導(dǎo)圖繪制的過程，就是創(chuàng)新思維發(fā)展的過程，每一名學(xué)生的思維導(dǎo)圖繪制思路不同，思維發(fā)散的視角也就不同，可以通過個性化的思維導(dǎo)圖繪制幫助學(xué)生發(fā)展科學(xué)創(chuàng)新思維.

5 鼓勵質(zhì)疑反思，培養(yǎng)科學(xué)批判思維

批判思維是學(xué)生必備的思維能力，也是發(fā)展學(xué)生形成科學(xué)思維過程中必不可少的因素.在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)深度研究批判思維，認(rèn)識到一個人的科學(xué)批判思維形成是建立在大腦活動之上，基于已有的一些理論或結(jié)論，能夠提出合理的質(zhì)疑，并對疑問做出分析、得出結(jié)論[5].在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生形成善于質(zhì)疑的品質(zhì)，并且在質(zhì)疑中不斷自我反思，能夠為了解答疑惑發(fā)展自身的科學(xué)探究能力，由此形成科學(xué)批評思維，促進(jìn)我國科學(xué)水平的發(fā)展.

如在“平面鏡成像的特點”教學(xué)中，在以往的物理教學(xué)中教師會借助模擬實驗的方式，讓學(xué)生繪制出實驗的圖像，給學(xué)生提供總結(jié)平面鏡成像特點的機(jī)會.具體實驗過程是：圓圈A代表蠟燭，假設(shè)B代表平面鏡MN的成像，測量兩個圓圈到平面鏡的距離，根據(jù)測量得出的數(shù)據(jù)總結(jié)出“像、物到平面鏡的距離相等”的結(jié)論.但是，這個實驗的結(jié)論并不嚴(yán)謹(jǐn)，論據(jù)也不足，在此實驗的教學(xué)中教師應(yīng)有意識地引導(dǎo)學(xué)生對實驗做出質(zhì)疑與反思，不可全盤接受實驗，不可不加思考地認(rèn)同每一個科學(xué)實驗，促使學(xué)生在質(zhì)疑與反思中發(fā)現(xiàn)實驗方法存在的問題以及實驗結(jié)論的漏洞.由此，許多學(xué)生開始提出疑問，例如“我們所采用的實驗方法是否不對？”“我認(rèn)為或許是實驗測量方法不對，導(dǎo)致測量獲取的數(shù)據(jù)存在誤差，這才影響了實驗結(jié)果.”在質(zhì)疑的驅(qū)動下，學(xué)生經(jīng)過討論以及合作學(xué)習(xí)，又一次完成了實驗探究：發(fā)現(xiàn)需要將平面鏡自身的厚度考慮進(jìn)去，物距的測量需要從蠟燭的最右端開始到平面鏡的最遠(yuǎn)處，以此促使學(xué)生敢于質(zhì)疑、學(xué)會質(zhì)疑，形成科學(xué)批判思維.

總之，科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，培養(yǎng)初中生的科學(xué)思維是新課標(biāo)對物理教學(xué)提出的新要求.教學(xué)中要激活學(xué)生的科學(xué)探究熱情，教會學(xué)生理性分析問題，在問題的分析過程中建構(gòu)物理模型，完善知識體系，促使物理學(xué)習(xí)效果的提升.

參考文獻(xiàn)：

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[2] 王建東.初中物理實驗教學(xué)中學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)途徑初探[J].考試周刊，2021（42）：125-126.

[3] 劉禹軒，張迪，馬佳寧.淺析初中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維[J].中學(xué)物理，2020，38（20）：44-46.

[4] 趙起功.初中物理教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)[J].教育藝術(shù)，2020（12）：26.

[5] 張定而.基于科學(xué)思維素養(yǎng)培育的初中物理模型建構(gòu)策略[J].物理教學(xué)探討，2023，41（04）：15-17，20.

［責(zé)任編輯：李璟］