初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的有效方式

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《新課標(biāo)》）倡導(dǎo)物理教育“注重科學(xué)探究”“綜合培養(yǎng)學(xué)生提高分析問題、解決問題的實(shí)踐本領(lǐng)和科學(xué)思維能力”“使學(xué)生能從物理視角認(rèn)識客觀事物的本質(zhì)、規(guī)律、事物間的相互關(guān)系”等。但是傳統(tǒng)的初中物理教學(xué)存在“唯知識論”的現(xiàn)實(shí)問題，即教師會采用“填鴨式”的傳統(tǒng)教學(xué)方法在課堂上一一講解物理概念、物理問題的解題思路，也會利用“題海戰(zhàn)術(shù)”鍛煉學(xué)生的解題能力。這種做法看似可以引導(dǎo)初中生全面掌握物理知識，實(shí)則剝奪了學(xué)生的探究權(quán)利和推理建模的機(jī)會，并不利于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，甚至可能衍生出“惰性思維”，導(dǎo)致學(xué)生逐漸出現(xiàn)機(jī)械聽講、死記硬背等行為。《新課標(biāo)》在設(shè)立核心素養(yǎng)目標(biāo)時(shí)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，以“模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新”解讀了科學(xué)思維的要素，要求一線教師全面解放學(xué)生的思想、雙手、嘴巴，突出學(xué)生的自主性，使其在科學(xué)思維的驅(qū)動下主動發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并通過一系列的科學(xué)探究活動自主解決相關(guān)問題，全面優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)，使學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考、積極探索的好習(xí)慣。因此，初中物理教師應(yīng)采用有效的方法培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，使學(xué)生善于思考、主動推理、積極求證，順利轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，主動學(xué)習(xí)物理。

一、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，促進(jìn)科學(xué)推理

《新課標(biāo)》認(rèn)為，具有科學(xué)思維的學(xué)生能夠從物理視角認(rèn)識客觀事物的本質(zhì)和規(guī)律，并且能夠用物理學(xué)概念去解釋事物的屬性，強(qiáng)調(diào)真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，以順利引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)視角分析事物現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題，自主展開科學(xué)推理，主動進(jìn)行物理探究。因此，初中物理教師應(yīng)主動創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，動態(tài)還原現(xiàn)實(shí)生活中的物理現(xiàn)象，有效喚起學(xué)生的認(rèn)知記憶與生活經(jīng)驗(yàn)，使其能夠從直觀的生活現(xiàn)象中主動展開科學(xué)推理，自主發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。具體而言，初中物理教師可以通過以下方式創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境：

第一，利用生活素材創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，凸顯生活與物理之間的關(guān)聯(lián)，活躍學(xué)生的思維狀態(tài)，使其主動學(xué)習(xí)生活化的物理知識，且主動展開推理論證。例如，在“眼睛與眼鏡”一課教學(xué)中，初中生群體有不少學(xué)生因?yàn)榻暥宕髁瞬煌葦?shù)的眼鏡，且有不少學(xué)生因?yàn)殚L輩患有老花眼而了解過老花鏡，積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn)。因此，在本課教學(xué)中，教師可以準(zhǔn)備近視鏡、老花鏡這兩類生活實(shí)物，讓學(xué)生觀察兩種眼鏡的異同，且結(jié)合自身的生活經(jīng)驗(yàn)去解釋老花鏡和近視鏡的工作原理，嘗試探究為何近視鏡和老花鏡能讓人看東西更清楚。通過觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)老花鏡和近視鏡屬于兩種透鏡，因此猜想近視眼與老花眼是兩種不同的生理疾病，結(jié)合前期所學(xué)的凸透鏡成像知識做出合理猜想，即近視鏡能夠延長眼睛的成像距離，老花鏡能夠縮短眼睛的成像距離。帶著這一猜想，學(xué)生自主搜索相關(guān)資料、構(gòu)建物理模型，主動探究老花鏡與近視鏡的成像原理，分析近視眼和老花眼的成因。這樣一來，學(xué)生便能夠充分鍛煉科學(xué)思維，主動地學(xué)習(xí)物理知識。

第二，創(chuàng)設(shè)信息化的學(xué)習(xí)情境，利用信息技術(shù)整合貼合課程內(nèi)容的電教媒體，生動、直觀地展示現(xiàn)實(shí)世界中的物理現(xiàn)象，有效開闊學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，優(yōu)化學(xué)生的科學(xué)思維。例如，在“浮力”一課教學(xué)中，教師便可以利用信息技術(shù)展示輪船、游艇、摩托艇等在海面上航行的場景，使學(xué)生初步了解浮力的概念?？陀^來講，浮力理論被廣泛應(yīng)用于社會的各個(gè)領(lǐng)域，但是學(xué)生了解得并不多，教師利用信息技術(shù)整合的電教媒體不僅可以創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，還能夠順利地引導(dǎo)學(xué)生探究浮力在科技領(lǐng)域中的應(yīng)用情況，使其主動發(fā)現(xiàn)問題，如浮力是什么？影響浮力大小的因素有哪些？這不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理意識，還能增強(qiáng)學(xué)生的質(zhì)疑精神，使學(xué)生在問題的驅(qū)動下主動展開探究，保持強(qiáng)烈的好奇心與求知欲。

第三，通過小實(shí)驗(yàn)、游戲、實(shí)踐等體驗(yàn)式活動創(chuàng)設(shè)直觀的情境，豐富學(xué)生的直接體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，使其順利地實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。例如，在“探究光的折射現(xiàn)象”一課教學(xué)中，教師便可以準(zhǔn)備杯子、筷子，并往水杯中加入水，然后將筷子放入水中，讓學(xué)生觀察筷子的“錯(cuò)位”現(xiàn)象。這一小實(shí)驗(yàn)活動能夠豐富學(xué)生的觀察體驗(yàn)，促使學(xué)生主動探究光的折射概念與相關(guān)現(xiàn)象，是優(yōu)化學(xué)生思維品質(zhì)的重要經(jīng)驗(yàn)之一。

除了上述幾種方式之外，初中物理教師還可以根據(jù)課程內(nèi)容以及學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，采用其他的方式創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，為學(xué)生開展科學(xué)推理與論證創(chuàng)新活動營造良好的氛圍，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，促使學(xué)生主動學(xué)物理。

二、巧用提問追問，鼓勵學(xué)生質(zhì)疑

《新課標(biāo)》指出，物理教育要“突出問題導(dǎo)向”，使學(xué)生能夠圍繞具體的問題搜集事實(shí)證據(jù)、展開推理論證，由此提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。因此，初中物理教師應(yīng)巧用提問追問技巧，鼓勵學(xué)生主動質(zhì)疑、自主提問，使學(xué)生在問題的驅(qū)動下展開物理探究。

首先，提問追問策略。問題的設(shè)計(jì)與提出將直接影響初中生科學(xué)思維的活躍度，符合學(xué)生認(rèn)知水平且能引起學(xué)生好奇心的問題更能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的目的。因此，教師在使用提問追問技巧時(shí)要客觀尊重學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，選擇學(xué)生喜聞樂見的方式提出物理問題、進(jìn)行追問，靈活把控各個(gè)問題的難度，盡量使用具有探究性、開放性的問題發(fā)散學(xué)生思維，使學(xué)生主動尋找問題的答案。例如，在“比較運(yùn)動的快慢”一課教學(xué)中，教師提問：“什么因素決定著運(yùn)動的快慢？”根據(jù)這一問題，學(xué)生遷移已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，主動得出結(jié)論：“速度”。進(jìn)而，教師追問：“速度是什么？如何用速度表示物體運(yùn)動的快慢？如何比較物體運(yùn)動的快慢？”從而通過問題串有效引導(dǎo)學(xué)生主動探究速度的概念、分析表示物體運(yùn)動快慢的方法，引出“控制變量法”與“比值定義法”等物理研究方法，有效鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。

其次，學(xué)生質(zhì)疑策略?！缎抡n標(biāo)》提出要培養(yǎng)學(xué)生的“質(zhì)疑創(chuàng)新”意識，使學(xué)生主動地分享所學(xué)知識。在這一方面，教師應(yīng)善用留白技巧，適當(dāng)保持沉默，為學(xué)生留出充足的思考空間，鼓勵他們通過主動提問的方式進(jìn)行質(zhì)疑，或者通過教師設(shè)問提出異議、表達(dá)不同的觀點(diǎn)、整合不同的信息與結(jié)論，促使學(xué)生主動質(zhì)疑，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。例如，在“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測量速度”一課教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生通過分組實(shí)驗(yàn)的方式測量小車做運(yùn)動的速度，鼓勵他們通過具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)測量速度的方法，由此優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)，使學(xué)生主動學(xué)物理。在這一過程中，教師要適當(dāng)保持沉默，鼓勵學(xué)生總結(jié)數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)、結(jié)論等，支持學(xué)生圍繞不同的觀點(diǎn)做出假設(shè)、主動質(zhì)疑。比如，有的小組在測量速度時(shí)直接測量物體運(yùn)動的路程和所需時(shí)間，有的小組則測量了物體運(yùn)動在不同時(shí)刻下的速度，通過計(jì)算平均速度的方式猜測物體運(yùn)動的平均速度。這便呈現(xiàn)出兩種不同的解題思路，教師可以引導(dǎo)各小組討論兩種解題方法的優(yōu)缺點(diǎn)，促使學(xué)生主動表達(dá)、主動思辨。另外，在分組實(shí)驗(yàn)活動中，教師還可以鼓勵各小組主動記錄實(shí)驗(yàn)操作過程中發(fā)現(xiàn)的問題，支持學(xué)生主動提問，優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)，提升學(xué)生的探究能力。

三、組織物理探究，開展科學(xué)論證

《新課標(biāo)》主張學(xué)生參與多種形式的科學(xué)探究活動，使其親歷問題的發(fā)現(xiàn)到解決的全過程，支持學(xué)生利用多種事實(shí)證據(jù)去解釋某一事物的內(nèi)在本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律，為促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備。因此，初中物理教師應(yīng)在課堂上組織以學(xué)生為中心的物理探究活動，促使學(xué)生科學(xué)論證，主動利用物理方法去解決實(shí)際問題。教師可以通過以下方式有效地落實(shí)科學(xué)探究活動：

首先，設(shè)計(jì)遞進(jìn)式和序列式的探究任務(wù)，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計(jì)物理探究計(jì)劃。在這一過程中，教師可以編寫任務(wù)單、導(dǎo)學(xué)案等導(dǎo)學(xué)工具，有序呈現(xiàn)探究任務(wù)、目標(biāo)要求等，使學(xué)生明確自己要解決的關(guān)鍵問題、應(yīng)達(dá)到的認(rèn)知水平等基本信息，優(yōu)化學(xué)生的探究狀態(tài)，提高學(xué)生的決策能力。

其次，圍繞具體任務(wù)展開自主、探究、合作活動，使學(xué)生以學(xué)習(xí)主體的身份參與科學(xué)探究，自主建構(gòu)知識的意義、解決相關(guān)問題。例如在“電流及其測量”一課教學(xué)中，教師便可以編寫任務(wù)單，如表1所示。

根據(jù)上述任務(wù)單，學(xué)生可以分組探究電流的概念、表達(dá)方式、常見單位和換算進(jìn)率等多個(gè)知識，并通過實(shí)驗(yàn)測量電路中的電流大小。為此，學(xué)生需要自主整合與電流相關(guān)的物理資料，并與小組成員共享相關(guān)資源，進(jìn)而主動參與實(shí)驗(yàn)探究，共同完成電路安裝、探究電流表使用方法、測試電流大小、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析等多個(gè)任務(wù)，靈活使用物理語言去描述電路中的電流大小。這能夠充分鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維，有效提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

值得一提的是，在實(shí)驗(yàn)探究與資料整合活動中，教師應(yīng)全程做好課堂觀察和記錄等工作，維護(hù)好課堂教學(xué)紀(jì)律，及時(shí)回應(yīng)學(xué)生，但是不能過多地打擾學(xué)生，要確保學(xué)生自主解決電流問題，同時(shí)通過適當(dāng)?shù)闹v解、提問、總結(jié)等活動逐步優(yōu)化學(xué)生的物理認(rèn)知，使學(xué)生順利地實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。

四、展示探究成果，予以檢驗(yàn)修正

《新課標(biāo)》認(rèn)為，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維不僅要支持學(xué)生親歷物理概念的生成過程，還要鼓勵學(xué)生基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理批判各類信息、觀點(diǎn)、結(jié)論等，予以檢查和修正，提出創(chuàng)造性的見解。因此，初中物理教師可以設(shè)計(jì)探究成果展示活動，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)關(guān)鍵結(jié)論，主動發(fā)現(xiàn)異常，修正不正確的信息，培養(yǎng)學(xué)生的理性精神NlDzWTzvXI/wtkQgVzpzJQ==，使其順利地實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。

例如，在“電壓及其測量”一課教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)分組實(shí)驗(yàn)活動，鼓勵學(xué)生靈活遷移已有認(rèn)知，解釋電壓的概念、電壓的單位及其換算規(guī)律，學(xué)習(xí)測量電壓的實(shí)驗(yàn)方法。在本節(jié)課上，學(xué)生可以通過組際展示的方式呈現(xiàn)具體的探究結(jié)論，對比各小組測量的電壓數(shù)據(jù)、總結(jié)的電壓單位換算公式等主要信息，從中發(fā)現(xiàn)異議，再次通過實(shí)驗(yàn)探究檢驗(yàn)關(guān)鍵結(jié)論，同時(shí)修正不當(dāng)?shù)慕Y(jié)論，由此培養(yǎng)理性精神。這樣能夠順利地優(yōu)化學(xué)生的科學(xué)思維，提高學(xué)生的科學(xué)探究水平。在這一環(huán)節(jié)，教師要認(rèn)真傾聽各小組的發(fā)言，歸納主要結(jié)論，根據(jù)學(xué)生所作的物理解釋去判斷他們是否真正理解了電壓的相關(guān)概念、是否順利掌握了測量電路電壓的方法?；诖?，教師可以設(shè)計(jì)精講活動，多講學(xué)生存在疑問的知識點(diǎn)，少講學(xué)生已經(jīng)掌握了的物理概念，有效地促進(jìn)概念建構(gòu)，使學(xué)生順利地實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。

五、組織實(shí)踐活動，組織模型建構(gòu)

在初中物理課程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是落實(shí)核心素養(yǎng)的重要方法之一，使學(xué)生能夠在現(xiàn)實(shí)世界中主動建立物理模型，利用物理知識去解決實(shí)際問題，切實(shí)提高學(xué)生的模型建構(gòu)與問題解決能力。因此，初中物理教師應(yīng)設(shè)計(jì)生活實(shí)踐活動，拓展學(xué)生的物理學(xué)習(xí)空間，使學(xué)生順利地實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)，為學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展做好充分準(zhǔn)備。

例如，在“家庭電路”一課教學(xué)中，學(xué)生能夠通過物理探究了解家庭電路的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，正確說出家庭電路中電源、開關(guān)、燈泡、導(dǎo)線等的具體作用，但是在課堂上，學(xué)生只能學(xué)習(xí)家庭電路的相關(guān)理論知識，為了提高學(xué)生的問題解決能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，教師可以設(shè)計(jì)一輪生活實(shí)踐活動，即“分析自家電路的問題，嘗試?yán)秒娐纺Ｐ腿ソ鉀Q相關(guān)問題”。據(jù)此，學(xué)生要認(rèn)真研究家庭電路的基本組成，根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)去分析家庭電路的現(xiàn)有問題，進(jìn)而應(yīng)用家庭電路知識去思考解決問題的優(yōu)化方案，同時(shí)主動搜集與家庭電路優(yōu)化方法相關(guān)的課外資料，自主構(gòu)建家庭電路模型，主動遷移所學(xué)知識。這樣一來，學(xué)生便提高了的知識遷移能力，能夠解決家庭電路中電路老化、電壓不穩(wěn)等多個(gè)問題，順利地培養(yǎng)創(chuàng)新精神。接著，教師設(shè)計(jì)探究成果展示活動，引導(dǎo)學(xué)生主動分享解決家庭電路問題的創(chuàng)新見解，進(jìn)一步發(fā)散學(xué)生思維，總結(jié)出更多的解題思路，從而豐富學(xué)生的問題解決經(jīng)驗(yàn)。

六、結(jié)語

總而言之，在初中物理課程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是順應(yīng)教育改革趨勢的，不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績水平，還將對學(xué)生的未來學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)成長產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。因此，初中物理教師應(yīng)客觀分析并尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，通過多種方法創(chuàng)設(shè)真實(shí)的主題情境，巧用提問追問策略活躍學(xué)生思維，支持學(xué)生主動參與物理探究、成果展示、實(shí)踐拓展等多種形式的科學(xué)探究活動，不斷地提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，使學(xué)生逐步具備靈敏、獨(dú)創(chuàng)、質(zhì)疑等思維品質(zhì)，有效地落實(shí)物理素養(yǎng)，讓學(xué)生受益終身。

（宋行軍）