初中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

摘 要 文章闡述了初中物理在學(xué)生接觸自然科學(xué)過(guò)程中的重要階段地位及其涵蓋的多個(gè)領(lǐng)域?yàn)榕囵B(yǎng)科學(xué)思維能力提供的素材和空間，分析了初中物理教學(xué)的現(xiàn)狀，包括教學(xué)方法傳統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)不足以及學(xué)生缺乏問(wèn)題意識(shí)等問(wèn)題，并提出了主題式教學(xué)引領(lǐng)、知識(shí)圖譜輔助學(xué)習(xí)、引入虛擬實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競(jìng)賽、巧用錯(cuò)誤案例等培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略。以期為提高初中物理教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力提供參考，為學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 初中物理教學(xué)；科學(xué)思維能力；培養(yǎng)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.36.046

How to Cultivate Students' Scientific Thinking Ability in Middle School Physics Teaching

LIU Fulin

（Danyang City Yunyang School， Zhenjiang， Jiangsu 212300）

Abstract The article elaborates on the important role of junior high school physics in the process of students' exposure to natural sciences， as well as the materials and spaces it covers in various fields for cultivating scientific thinking abilities. Analyzed the current situation of junior high school physics teaching， including traditional teaching methods， insufficient experimental teaching， and students' lack of problem awareness. Proposed strategies to cultivate students' scientific thinking ability， such as theme based teaching guidance， knowledge graph assisted learning， introduction of virtual experiments， experimental design competitions， and skillful use of erroneous cases. In order to provide reference for improving the quality of junior high school physics teaching， cultivating students' scientific thinking ability， and laying a solid foundation for students' future learning and life.

Keywords junior high school physics teaching; scientific thinking ability; cultivation methods

初中物理是學(xué)生接觸自然科學(xué)的重要階段，其知識(shí)體系涵蓋了力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力提供了豐富的素材和廣闊的空間。本研究旨在探索在初中物理教學(xué)中切實(shí)可行的方法，以有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。通過(guò)對(duì)教學(xué)策略的深入研究和實(shí)踐，期望能夠幫助學(xué)生在掌握物理知識(shí)的同時(shí)，提升分析與綜合、抽象與概括、推理與判斷等科學(xué)思維能力，為他們未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1" 初中物理教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1" 教學(xué)方法傳統(tǒng)

在當(dāng)前的初中物理教學(xué)中，以教師講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法仍占據(jù)主導(dǎo)地位。在這種教學(xué)模式下，教師往往是課堂的中心，掌控著知識(shí)傳授的節(jié)奏。學(xué)生則被動(dòng)地坐在座位上，聆聽(tīng)教師的講解，忙于記錄筆記。他們很少有機(jī)會(huì)主動(dòng)參與知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程，缺乏對(duì)物理現(xiàn)象的深入思考和探究[1]。

例如，在講解物理概念時(shí)，教師通常會(huì)直接給出定義和公式，然后通過(guò)例題進(jìn)行講解和鞏固。學(xué)生只是機(jī)械地記憶這些概念和公式，缺乏對(duì)其本質(zhì)的理解。在解決問(wèn)題時(shí)，他們往往只是套用公式，缺乏分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法忽視了學(xué)生的主體地位，限制了學(xué)生思維的發(fā)展，不利于科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

1.2" 實(shí)驗(yàn)教學(xué)不足

物理作為一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力至關(guān)重要。然而，在實(shí)際教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往被忽視或流于形式。

一方面，由于教學(xué)時(shí)間緊張、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足等原因，教師往往會(huì)減少實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重，甚至將實(shí)驗(yàn)教學(xué)改為演示實(shí)驗(yàn)或視頻教學(xué)。學(xué)生缺乏親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究來(lái)理解物理概念和規(guī)律，也無(wú)法培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和分析等科學(xué)思維能力[2]。

另一方面，即使進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也往往存在實(shí)驗(yàn)過(guò)程過(guò)于簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_等問(wèn)題。學(xué)生只是按照教師的要求進(jìn)行操作，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的深入觀(guān)察和思考。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師也很少引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，無(wú)法充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用。

1.3" 學(xué)生缺乏問(wèn)題意識(shí)

在初中物理教學(xué)中，學(xué)生缺乏問(wèn)題意識(shí)是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題。學(xué)生往往習(xí)慣于被動(dòng)地接受知識(shí)，缺乏主動(dòng)思考和提問(wèn)的習(xí)慣。

造成這種現(xiàn)象的原因主要有以下幾點(diǎn)：一是傳統(tǒng)的教學(xué)方法注重知識(shí)的傳授，忽視了對(duì)學(xué)生問(wèn)題意識(shí)的培養(yǎng)。教師在課堂上很少鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)，也沒(méi)有為學(xué)生提供足夠的思考空間和時(shí)間。二是學(xué)生自身的因素。有些學(xué)生害怕提問(wèn)會(huì)被教師批評(píng)或同學(xué)嘲笑，因此不敢提問(wèn)。還有些學(xué)生缺乏對(duì)物理知識(shí)的興趣和好奇心，對(duì)學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性。

學(xué)生缺乏問(wèn)題意識(shí)，就無(wú)法主動(dòng)去探索和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，也無(wú)法通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)培養(yǎng)科學(xué)思維能力。這不僅影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也不利于學(xué)生的未來(lái)發(fā)展。

2" 初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略

2.1" 主題式教學(xué)引領(lǐng)

主題式教學(xué)打破了傳統(tǒng)章節(jié)式教學(xué)的局限性，以" “生活中的力”" 教學(xué)主題為例，教師可以精心設(shè)計(jì)一系列與重力、摩擦力、彈力相關(guān)的生活場(chǎng)景導(dǎo)入課程[3]。比如播放汽車(chē)在不同路況下行駛的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察汽車(chē)剎車(chē)時(shí)輪胎與地面的摩擦力、汽車(chē)加速上坡時(shí)重力的影響以及汽車(chē)懸掛系統(tǒng)中彈力的作用等。通過(guò)這些具體的場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生對(duì)力的好奇心，促使他們主動(dòng)去分析各種現(xiàn)象背后的原理。

在教學(xué)過(guò)程中，教師可以組織小組討論，讓學(xué)生分享自己在生活中觀(guān)察到的與力相關(guān)的現(xiàn)象，并嘗試用所學(xué)的物理知識(shí)進(jìn)行解釋。例如，學(xué)生可能會(huì)提到打籃球時(shí)籃球落地后反彈是彈力的作用，走路時(shí)鞋底與地面的摩擦力幫助我們前進(jìn)等。教師對(duì)學(xué)生的發(fā)言進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和引導(dǎo)，幫助他們進(jìn)一步深化對(duì)力的理解，從而鍛煉分析與綜合的科學(xué)思維能力。

為了提升知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力，教師可以布置一些與主題相關(guān)的實(shí)踐作業(yè)。比如讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系。學(xué)生可以選擇不同材質(zhì)的表面，如木板、砂紙、玻璃等，用同樣的物體在上面進(jìn)行滑動(dòng)，測(cè)量所需的拉力大小，從而得出摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系。通過(guò)這樣的實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生不僅能更好地理解物理知識(shí)，還能提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.2" 知識(shí)圖譜輔助學(xué)習(xí)

構(gòu)建物理知識(shí)圖譜是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，教師需要對(duì)初中物理的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和分類(lèi)，明確它們之間的關(guān)聯(lián)[4]。例如，在力學(xué)部分，可以將重力、摩擦力、彈力等知識(shí)點(diǎn)作為一個(gè)分支，展示它們之間的相互作用和區(qū)別。在電學(xué)部分，可以將電流、電壓、電阻等知識(shí)點(diǎn)連接起來(lái)，形成一個(gè)清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

在學(xué)習(xí)新的物理概念時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生利用知識(shí)圖譜進(jìn)行對(duì)比和聯(lián)想。比如在學(xué)習(xí)電學(xué)時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回顧力學(xué)中的能量轉(zhuǎn)化概念，提問(wèn)學(xué)生電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程與力學(xué)中的能量轉(zhuǎn)化有哪些相似之處和不同之處。學(xué)生通過(guò)思考和討論，可以發(fā)現(xiàn)電能可以轉(zhuǎn)化為熱能、光能、機(jī)械能等，這與力學(xué)中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能等過(guò)程有一定的相似性，都是能量的形式發(fā)生了變化。同時(shí)，電能轉(zhuǎn)化過(guò)程中涉及電路中的電阻、電流等因素，與力學(xué)中的力、速度等因素有所不同。

為了讓學(xué)生更好地掌握知識(shí)圖譜的使用方法，教師可以定期組織知識(shí)圖譜繪制比賽。讓學(xué)生以小組為單位，選擇一個(gè)物理主題，如“光的傳播”或“熱傳遞”等，繪制知識(shí)圖譜，并在班級(jí)中進(jìn)行展示和講解。通過(guò)這樣的活動(dòng)，學(xué)生不僅能加深對(duì)物理知識(shí)的理解，還能提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和表達(dá)能力。

2.3" 引入虛擬實(shí)驗(yàn)

對(duì)于一些具有危險(xiǎn)性或難以在課堂上實(shí)際操作的實(shí)驗(yàn)，如核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)可以為學(xué)生提供直觀(guān)的感受。教師可以利用專(zhuān)業(yè)的物理模擬軟件，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中觀(guān)察核反應(yīng)的過(guò)程，了解原子核的結(jié)構(gòu)、放射性衰變等概念。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以安全地探索這些復(fù)雜的物理現(xiàn)象，拓寬實(shí)驗(yàn)視野。

在進(jìn)行基礎(chǔ)的物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，如測(cè)量物體的密度，教師要確保學(xué)生有足夠的機(jī)會(huì)親自動(dòng)手操作真實(shí)實(shí)驗(yàn)[5]。教師可以提前準(zhǔn)備好各種實(shí)驗(yàn)器材，如天平、量筒、不同材質(zhì)的物體等，讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生正確使用實(shí)驗(yàn)器材，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。例如，學(xué)生可以通過(guò)測(cè)量物體的質(zhì)量和體積，計(jì)算出物體的密度，并與已知材料的密度進(jìn)行對(duì)比，判斷物體的材質(zhì)。

為了更好地結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)，教師可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用“虛實(shí)結(jié)合”的方法。比如在學(xué)習(xí)電路連接時(shí)，先讓學(xué)生通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行電路連接的模擬操作，熟悉電路的基本組成和連接方法。然后讓學(xué)生在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)器材上進(jìn)行實(shí)際操作，驗(yàn)證虛擬實(shí)驗(yàn)中的結(jié)果。通過(guò)這種方式，學(xué)生可以更加深入地理解物理實(shí)驗(yàn)的原理和方法，培養(yǎng)實(shí)踐能力和科學(xué)思維。

2.4" 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競(jìng)賽

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競(jìng)賽可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)探究能力。教師在組織競(jìng)賽時(shí)，可以給出一個(gè)具體的物理問(wèn)題或現(xiàn)象，如“如何提高太陽(yáng)能熱水器的效率？”或“為什么冬天窗戶(hù)上會(huì)出現(xiàn)水珠？”等，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證或解釋。

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程中，學(xué)生需要提出假設(shè)、選擇實(shí)驗(yàn)器材、確定實(shí)驗(yàn)步驟和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果[6]。例如，對(duì)于" “如何提高太陽(yáng)能熱水器的效率？”這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生可能會(huì)提出假設(shè)：太陽(yáng)能熱水器的效率與集熱器的面積、保溫材料的性能、太陽(yáng)光線(xiàn)的角度等因素有關(guān)。然后，學(xué)生根據(jù)假設(shè)選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，如不同面積的集熱器、不同材質(zhì)的保溫材料、可調(diào)節(jié)角度的支架等。接著，學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)步驟，如在相同的時(shí)間和光照條件下，分別測(cè)量不同實(shí)驗(yàn)條件下太陽(yáng)能熱水器的水溫變化，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。最后，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論，并提出改進(jìn)太陽(yáng)能熱水器效率的建議。

教師在競(jìng)賽過(guò)程中要給予學(xué)生充分的指導(dǎo)和支持，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新。同時(shí)，教師可以邀請(qǐng)其他學(xué)科的教師或?qū)I(yè)人士作為評(píng)委，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和打分。評(píng)選出優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并給予學(xué)生一定的獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

2.5" 巧用錯(cuò)誤案例

教師在教學(xué)中可以故意展示一些錯(cuò)誤的物理問(wèn)題解決過(guò)程或?qū)嶒?yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并分析原因。

在講解電路連接時(shí)，教師可以展示一個(gè)錯(cuò)誤的電路連接圖，如短路連接或斷路連接等，讓學(xué)生指出其中的問(wèn)題并改正。教師可以先讓學(xué)生觀(guān)察電路連接圖，然后提問(wèn)：“這個(gè)電路連接圖中有哪些問(wèn)題？為什么會(huì)出現(xiàn)這些問(wèn)題？”學(xué)生通過(guò)觀(guān)察和思考，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)短路連接會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大，可能會(huì)損壞電器或引發(fā)火災(zāi)；短路連接會(huì)導(dǎo)致電路不通，電器無(wú)法正常工作等。

為了加深學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤的理解，教師可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，驗(yàn)證自己的分析結(jié)果[7]。例如，教師可以提供一些簡(jiǎn)單的電路器材，讓學(xué)生按照錯(cuò)誤的電路連接圖進(jìn)行連接，觀(guān)察會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。然后，讓學(xué)生按照正確的連接方法進(jìn)行連接，對(duì)比兩種連接方式的不同結(jié)果。通過(guò)實(shí)際操作，學(xué)生可以更加深入地理解電路連接的原理和方法，提高推理與判斷的科學(xué)思維能力。

教師還可以將錯(cuò)誤案例分析擴(kuò)展到其他物理知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中。比如在講解力學(xué)問(wèn)題時(shí)，故意給出一個(gè)錯(cuò)誤的受力分析圖，讓學(xué)生找出錯(cuò)誤并進(jìn)行改正；在講解光學(xué)問(wèn)題時(shí)，展示一個(gè)錯(cuò)誤的光路圖，讓學(xué)生分析其中的問(wèn)題等。通過(guò)這種方式，學(xué)生可以在不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤的過(guò)程中提高對(duì)物理知識(shí)的理解和掌握程度。

3" 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化課堂教學(xué)、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開(kāi)展課外拓展活動(dòng)等策略，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，提高初中物理教學(xué)質(zhì)量。本研究在一定程度上探討了初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的方法，但仍存在一些不足之處，如研究樣本較小、研究方法單一等。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步擴(kuò)大研究樣本，采用多樣化的研究方法，深入探討培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的有效途徑。

在初中物理教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。教師要不斷更新教學(xué)觀(guān)念，改進(jìn)教學(xué)方法，為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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