基于核心素養發展科學思維

周瑩

[摘 要] 物理課堂教學應著力于培養學生的物理核心素養，引導學生深度分析、加工、理解知識，進而實現有意義的深度學習。本文從中考物理的命題角度出發，分析了對課堂教學有指導意義的中考試題是如何基于核心素養，發展科學思維，指向深度學習，還指出了當下物理教學中存在的普遍現象和問題，以及中考試題對教學的深刻啟示。

[關鍵詞] 試題賞析;科學思維;深度學習;教學啟示

物理學科核心素養主要由“物理觀念”“科學思維”“科學探究”和“科學態度與責任”四個方面構成，是學生在接受物理教育過程中逐步形成、適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。

課程改革以來，課堂教學發生了深刻變化，朝著培養學生物理核心素養的方向不斷調整。然而，淺層次的學習狀態依然存在。淺層次學習基于簡單記憶和重復訓練來傳遞知識，學生往往“只知其然，而不知其所以然”。這種單一的學習方式難以促進學生深入思考，不利于培養其科學思維的深刻性和獨創性。要想發展學生的科學思維，提升其物理核心素養，就必須引導學生對知識進行深度分析、加工、理解，實現有意義的深度學習。

對此，對課堂教學有指導意義的中考試題做出了有益的嘗試。筆者對試題中幾個區分度較高的問題進行了分析，旨在了解命題者如何基于核心素養，發展科學思維，指向深度學習。

一、浮力專題

例1（2020年江西省中考物理第9題）：如圖所示，A、B兩個物塊以不同方式組合，分別靜止在甲、乙兩種液體中，由此可判斷ρ甲_______ρ乙;若A物塊在兩種液體中受到的浮力分別為F甲、F乙，則F甲________F乙。（均選填“>”“<”或“=”）

（一）命題立意

本題著眼于物理觀念的構建和科學思維的滲透，著重考查了建模的思想。要求學生理解和掌握物理概念，抓住問題的主要方面，從不同角度思考問題，具有創新意識。同時要求學生具備一定的讀圖能力，能找出圖中隱藏的信息，從中獲得重要的解題線索，培養學生科學思維的深刻性和獨創性，形成良好的思維習慣。

（二）試題亮點

由于圖中物塊A在甲、乙兩種液體中均處于浸沒狀態，受定式思維的影響，考生容易想當然地認為此時的A是懸浮的，從而得出ρ甲=ρA=ρ乙的錯誤結論。其實，本題可以有多種解法。解法一：將A、B看作一個整體，該整體在甲液體中處于漂浮狀態，F浮甲=G總，在乙液體中處于懸浮狀態，F浮乙=G總，由于G總不變，所以F浮甲=F浮乙。由圖可知V排甲F乙。解法二：將A、B整體看作一支密度計，根據密度計刻度上小下大的特點，能立即得出ρ甲>ρ乙的結論。

（三）折射問題

一是很大一部分學生在課堂上單一地接受碎片化的知識，只知簡單、機械地記憶、復制這些知識，并不理解，不懂運用。例如，學生只知道物體漂浮時一部分露出水面，懸浮時全部浸沒在水中，卻不知這種現象是在浮力和重力的同時作用下才成立，或只是接受了大量的機械式訓練，學會了一些解題的套路，一旦題目出現不曾見過的變化，便束手無策，難以作答。中考試題本著原創的要求，很多設問都有較新的立意，靠刷題等機械、重復的訓練是無效的。二是學生對物理概念和規律的理解不深，存在一定的思維斷層，建模能力弱，遷移能力不足，如學生對密度計的認識十分僵化，未能意識到其實際上是一個帶有刻度的漂浮物，換言之，任何帶有刻度的漂浮物都可看作密度計。

（四）教學啟示

科學思維是物理核心素養的重要要素，包括模型建構、科學推理、科學論證和質疑創新。物理教學要培養學生的科學思維，對客觀事物能夠抽象概括，構建出反映事物本質或共同屬性的物理模型和概念。在日常教學活動中，教師要讓學生主動形成應用物理知識的觀念、方法，先認識事物，再處理問題，養成科學思維的習慣。例如，在浮沉條件的教學中，教師可以先展示物體在水中漂浮的情形，再展示兩個物體組合在一起后漂浮于水面的情形。從受力角度引導學生分析兩種情形的相同點和不同點，挖掘漂浮和懸浮的本質。再通過組合物與密度計的對比，引導學生發散思維，通過比較，發現該組合物本質上就是密度計，為如何建模做出了示范。之后，進一步分析拓展。將組合物分開，與之前相比，是否有區別。在可逆、轉化思想的基礎上滲透整體法，不斷加深學生對物理概念、規律的理解，訓練思維的系統性、靈活性、多面性，促進物理方法的滲透。

二、滑輪專題

例2（2020年江西省中考物理第18題）：如圖所示，將重6 N的物體勻速拉高20 cm，在此過程中，不計滑輪裝置自重、繩重和摩擦，以下說法正確的是（? ? ? ? ? ）。

A.繩子自由端被拉下1.2 m

B.繩子對地面的拉力為1 N

C.對物體所做的功為1.2 J

D.橫梁受到的拉力為9 N

（一）命題立意

本題從示意圖的角度打破常規，制造認知沖突，引起學生對常見解題思路的質疑，增強學生的批判思維能力。題目源于實際，將生活中的實物轉化為課本上的模型，建立科學思維的基礎。通過題目的變化創新，訓練學生的發散思維，引導學生在已有的認知基礎上，觀察、發現、琢磨問題，再進行思維加工，打通知識間的屏障，完善自身的知識框架。通過對比、關聯類似問題，經歷、探索科學方法，引導學生發現科學方法的關鍵和要素，領悟科學的奧妙。

（二）試題亮點

首先，滑輪組的示意圖新穎獨特，符合生活實際。與實驗室或課本上常見的滑輪簡化圖不同，對學生的空間感提出了一定的要求。其次，繩子兩端位置的設計也很精巧。幾乎在所有滑輪組問題中，繩子的一端系在滑輪的掛鉤上，另一端系在手上或測力計上，由此引出關于承重繩股數“偶定奇動”的說法。但本題中，繩子的一端在手上，另一端卻固定在地面上，讓只會按圖索驥的考生傻眼。此時，學生若對示意圖的變化視而不見，依舊強行套用解題模板，則會使解題方向出現偏差，離正確選項漸行漸遠。