核心素養(yǎng)視域下初中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)研究

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）指出，注重科學(xué)探究，突出問題導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)真實(shí)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生不斷探索，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，發(fā)展核心素養(yǎng)。在初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師要以《標(biāo)準(zhǔn)》為導(dǎo)向，整合教學(xué)資源，設(shè)計(jì)豐富的教學(xué)活動(dòng)，從而取得理想的教學(xué)效果。在實(shí)際教學(xué)中，教師要深入挖掘培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的價(jià)值，并結(jié)合學(xué)情采取有效的培養(yǎng)策略，從而提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

一、初中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)價(jià)值

《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提出了明確的要求。其中，科學(xué)思維作為核心素養(yǎng)的重要組成部分，有著豐富的內(nèi)涵，包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。由此可見，提出問題并進(jìn)行實(shí)證研究是科學(xué)思維的核心，而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的價(jià)值就在于此，教師在課堂上引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)觀察和探究物理現(xiàn)象，根據(jù)觀察到的現(xiàn)象提出問題，再進(jìn)行大膽假設(shè)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出對(duì)應(yīng)的物理結(jié)論。另外，具備科學(xué)思維的學(xué)生往往有著較強(qiáng)的邏輯推理能力和系統(tǒng)思考能力，其在面對(duì)問題時(shí)會(huì)驅(qū)動(dòng)科學(xué)思維，運(yùn)用邏輯思維去分析問題，并將問題與已有知識(shí)理論相結(jié)合，從而得出合理的結(jié)論。總體來(lái)說，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的價(jià)值就在于培養(yǎng)其探究精神，提高其邏輯思維能力，進(jìn)而發(fā)展其創(chuàng)新思維，提高其解決問題的能力。

二、初中物理教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)策略

1.創(chuàng)設(shè)情境，增強(qiáng)科學(xué)意識(shí)

從物理學(xué)視角出發(fā)探究事物的本質(zhì)屬性、客觀規(guī)律是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的前提。在實(shí)際教學(xué)中，教師要利用生活中的物理現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生在弄清物理現(xiàn)象本質(zhì)的同時(shí)，為學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍。教師應(yīng)該結(jié)合課程內(nèi)容，采取多種手段創(chuàng)設(shè)有趣、生動(dòng)的教學(xué)情境，以增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)。

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(jí)上冊(cè)“聲音的產(chǎn)生與傳播”這節(jié)課時(shí)，教師可以利用生活中常見的聲音來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注聲音是如何產(chǎn)生、如何傳播的，以增強(qiáng)其科學(xué)意識(shí)。教師可以為學(xué)生準(zhǔn)備木盒、橡皮筋等材料，讓學(xué)生將橡皮筋綁在木盒上，使橡皮筋呈緊繃的狀態(tài)，再嘗試撥動(dòng)橡皮筋，讓學(xué)生觀察。在此過程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)橡皮筋與木盒接觸發(fā)出聲響的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，從而對(duì)聲音與振動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行大膽猜測(cè)。教師還可以利用趣味實(shí)驗(yàn)來(lái)創(chuàng)設(shè)如下情境：將正在響鈴的鬧鐘放在玻璃罩內(nèi)，逐漸抽出玻璃罩內(nèi)的空氣，再讓空氣逐漸進(jìn)入玻璃罩內(nèi)，提醒學(xué)生注意鈴聲的變化。在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過程中，學(xué)生結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)條件的變化情況，對(duì)比聲音在空氣和真空條件下的傳播情況，進(jìn)而大膽猜測(cè)“真空不能傳聲”?；诖?，教師將生活中常見的物理現(xiàn)象作為素材，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)特定情境，引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)角度出發(fā)分析情境內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)意識(shí)的同時(shí)，為學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展作鋪墊。

2.觀察思考，形成科學(xué)認(rèn)知

抽象、概括、分析、類比、綜合等思維方法是科學(xué)研究的重要工具，也是學(xué)生解決復(fù)雜問題的有效途徑，能幫助學(xué)生從復(fù)雜的物理現(xiàn)象中總結(jié)出其本質(zhì)規(guī)律，進(jìn)而搭建完善的理論框架，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展有著重要作用。在核心素養(yǎng)視域下，教師要充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，借助直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考，讓學(xué)生在科學(xué)思維方法的驅(qū)動(dòng)下提高認(rèn)知能力。在此基礎(chǔ)上，教師講解抽象的物理概念，助力學(xué)生深度理解物理知識(shí)。

例如，人教版教材八年級(jí)上冊(cè)“汽化和液化”這節(jié)課旨在引導(dǎo)學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解汽化和液化，掌握汽化和液化相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律。對(duì)此，在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師可以用透明的塑料袋、無(wú)水酒精、盆和熱水等材料設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的模擬實(shí)驗(yàn)，先將適量的無(wú)水酒精倒入透明的塑料袋中，確保塑料袋密封良好、沒有漏氣，讓學(xué)生觀察塑料袋中酒精的狀態(tài)。接著，教師在盆中裝入大量的熱水，將裝有酒精的塑料袋小心地靠近熱水盆的上方，讓學(xué)生觀察酒精和塑料袋的變化情況。教師引導(dǎo)學(xué)生思考酒精和塑料袋發(fā)生變化的原因，并組織語(yǔ)言解釋這種現(xiàn)象。經(jīng)過觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在塑料袋靠近熱水盆上方后，塑料袋中的液態(tài)酒精消失，塑料袋膨脹。教師結(jié)合學(xué)生觀察到的現(xiàn)象，講解“汽化”的概念。隨后，教師將塑料袋從熱水盆上方移開，讓其在室溫或稍冷的地方冷卻，并要求學(xué)生認(rèn)真觀察酒精和塑料袋的變化情況。學(xué)生發(fā)現(xiàn)隨著溫度的降低，塑料袋內(nèi)壁上會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的液滴，最終重新變成液態(tài)酒精。教師結(jié)合學(xué)生觀察到的現(xiàn)象，講解“液化”的概念。由此，學(xué)生通過觀察和思考得出“物質(zhì)的液態(tài)和氣態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化”這一結(jié)論?；诖?，學(xué)生能在教師的指導(dǎo)下有序探究物理知識(shí)，發(fā)展科學(xué)思維。

3.互動(dòng)交流，鼓勵(lì)科學(xué)質(zhì)疑

真實(shí)的案例、豐富的經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)是支撐學(xué)生理性思考的必要條件。在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維時(shí)，教師應(yīng)該創(chuàng)造更多師生互動(dòng)交流的機(jī)會(huì)，構(gòu)建雙向互動(dòng)的教學(xué)模式，避免單向灌輸教學(xué)，凸顯學(xué)生的主體性。在初中物理課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該借助思考問題或物理現(xiàn)象，創(chuàng)造師生互動(dòng)交流的契機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識(shí)去推斷、分析和質(zhì)疑，讓學(xué)生在互動(dòng)中實(shí)現(xiàn)思維碰撞，進(jìn)而提出更具創(chuàng)新性的觀點(diǎn)。久而久之，學(xué)生能養(yǎng)成大膽表達(dá)真實(shí)想法的習(xí)慣，提高質(zhì)疑能力。

例如，在教學(xué)人教版教材八年級(jí)上冊(cè)“凸透鏡成像的規(guī)律”這節(jié)課時(shí)，為了讓學(xué)生正確區(qū)分實(shí)像與虛像，掌握凸透鏡成像的規(guī)律，教師可以向?qū)W生展示一些凸透鏡成像的案例，以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。教師可以利用課件向?qū)W生展示放大鏡在生活中的廣泛應(yīng)用，并讓學(xué)生觀察在不同場(chǎng)合下放大鏡的成像情況。隨后，教師鼓勵(lì)學(xué)生思考“放大鏡是凸透鏡嗎？放大鏡有哪些成像特點(diǎn)？”等問題，學(xué)生經(jīng)過觀察后發(fā)現(xiàn)放大鏡是凸透鏡，成像特點(diǎn)為正立、放大的虛像。教師繼續(xù)提出“是否所有的凸透鏡成像都是正立、放大的虛像？是否存在其他可能？”等問題，鼓勵(lì)學(xué)生以小組合作的方式探究，提出個(gè)性化的想法。一名學(xué)生是攝影愛好者，閑暇時(shí)喜歡研究相機(jī)的各種功能，他提出“相機(jī)的鏡頭是凸透鏡，成像是倒立、縮小的實(shí)像，認(rèn)為凸透鏡成像可能分為多種情況?！苯處熯m時(shí)引導(dǎo)學(xué)生互動(dòng)，詢問其他學(xué)生是否同意上述觀點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生提出多種想法。教師通過這種方式，讓學(xué)生基于具體案例進(jìn)行批判性思考。以觀看黑板內(nèi)容為例，學(xué)生在使用凸透鏡遠(yuǎn)距離觀看黑板內(nèi)容時(shí)，呈現(xiàn)的是倒立、縮小的實(shí)像；而在近距離觀看時(shí)，則是正立、放大的虛像。通過師生之間的互動(dòng)及學(xué)生之間的討論，學(xué)生能夠積極、主動(dòng)地探究物理知識(shí)，從而轉(zhuǎn)變以往被動(dòng)接受知識(shí)的學(xué)習(xí)模式，深化對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)科學(xué)思維。

4.實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)施科學(xué)論證

《標(biāo)準(zhǔn)》指出，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)探究，注重發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。這不僅彰顯了實(shí)驗(yàn)在初中物理教學(xué)中的地位，更為教師培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維指明了方向。實(shí)驗(yàn)不僅能幫助學(xué)生了解物質(zhì)的物理屬性，還能讓學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)來(lái)解釋生活中的物理現(xiàn)象，幫助學(xué)生養(yǎng)成大膽假設(shè)、小心求證的科學(xué)思維習(xí)慣。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，借助情境引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，并在實(shí)驗(yàn)中通過提出假設(shè)、大膽實(shí)驗(yàn)和總結(jié)歸納等多個(gè)探究環(huán)節(jié)，積累科學(xué)論證經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維的發(fā)展。

例如，人教版教材八年級(jí)下冊(cè)“阿基米德原理”這節(jié)課是初中物理知識(shí)體系中的重點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程中的難點(diǎn)，教師可以通過提出探究性問題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以鍛煉其科學(xué)論證能力。教師可以結(jié)合教學(xué)主題提出“物體所受的浮力大小和排開液體所受的重力之間存在什么關(guān)系？”這一探究性問題，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想。部分學(xué)生認(rèn)為，物體所受的浮力等于排開液體所受的重力；還有學(xué)生認(rèn)為，物體所受的浮力大于排開液體所受的重力。教師鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用控制變量法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)步驟如下：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出某物體所受的重力；將被測(cè)物體逐漸浸入水中，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)和水面的變化；用小桶收集被測(cè)物體完全浸入水中后排開的水；測(cè)出小桶和物體排開的水所受的總重力；測(cè)出小桶所受的重力。由此，學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)和小桶收集水的體積進(jìn)行對(duì)比和計(jì)算，發(fā)現(xiàn)浮力的大小等于它排開的液體所受的重力，從而驗(yàn)證了阿基米德原理。

5.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，串聯(lián)科學(xué)規(guī)律

從學(xué)生思維發(fā)展的角度來(lái)看，思維的開發(fā)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，其需要經(jīng)歷復(fù)雜和多層次的過程，這一過程對(duì)學(xué)生思維的發(fā)展具有顯著影響。對(duì)此，教師可以依托完整的實(shí)踐項(xiàng)目或理論教學(xué)來(lái)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的目標(biāo)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種具有完善的邏輯結(jié)構(gòu)的教學(xué)方法，適合用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。教師可以將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引人課堂，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容串聯(lián)科學(xué)規(guī)律，讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)展開持續(xù)、深人地探究。

例如，在教學(xué)人教版教材八年級(jí)下冊(cè)“牛頓第一定律”這節(jié)課時(shí)，教師可以以牛頓第一定律為核心，設(shè)計(jì)“伽利略的理想實(shí)驗(yàn)”“牛頓第一定律”“慣性與質(zhì)量”三個(gè)項(xiàng)目主題，并提出具體的項(xiàng)目探究任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中串聯(lián)科學(xué)規(guī)律，強(qiáng)化自身的科學(xué)思維，具體內(nèi)容如表1所示。

基于此，教師結(jié)合具體的項(xiàng)目主題，設(shè)計(jì)多個(gè)具體任務(wù)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)認(rèn)識(shí)、理解和內(nèi)化相關(guān)知識(shí)，推動(dòng)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

三、結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)思維不僅是物理核心素養(yǎng)的重要組成部分，還是支持學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的重要能力。教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，認(rèn)識(shí)到科學(xué)思維對(duì)學(xué)生發(fā)展的重要性，在實(shí)際教學(xué)中采取創(chuàng)設(shè)情境、觀察思考、互動(dòng)交流、實(shí)驗(yàn)探究、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等多元教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生將目光聚焦在對(duì)知識(shí)的深層次探究上，從而真正推動(dòng)其科學(xué)思維的發(fā)展。

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