芻議高中物理核心素養下科學思維能力的培養路徑

時業輝

（東莞市第一中學 廣東·東莞 523000）

0 前言

隨著近年來國際教育大環境的影響以及中學課程改革的深入，傳統的機械化的刷題、背誦等方式已經不能滿足新的教學需求和教學目標。在高中物理教學過程中，越來越多的人希望能夠提高學生的核心素養、培養學生的科學思維能力成為高中教學改革的方向，基于核心素養的科學思維能力培養起著便捷、穩固的橋梁作用。

1 物理學科核心素養概述

1.1 核心素養內涵

核心素養包括人文底蘊、科學精神、自主發展等方面的核心能力，物理學科核心素養指同學們在物理學習的過程中形成新的價值觀念、思維方式和能力，學生通過學習物理知識內化帶有物理學科性質的品行，是學生科學思維能力的關鍵。“素養”并不單單指提高學生成績，而是學生在接受學科教育的過程中，通過知識學習，逐漸形成一種能夠發展自生能力適應社會的情感態度和價值觀，核心素養能力的養成不但對個人，也對社會的發展具有重要意義。

1.2 核心素養下的科學思維

科學思維并不一定只有在做科研和學術研究時才會體現，日常生活中也無處不體現科學思維，思維方式引導行為方式。核心素養下的科學思維包括三個方面即：演繹、歸納和類比推理。演繹推理是指在普遍性的前提下提出特殊性結論。高中物理課程中的知識運用演繹推理的方式，在原有知識的基礎上不斷演繹出新知識和理論。歸納推理是在特殊的前提下，推斷出普遍性的結論。類比推理是在特殊性前提下推斷出的特殊性結論。科學論證指引導學生通過探究活動建構科學的知識，不斷提升自身水平和綜合能力，引導學生從多種不同的角度思考問題。

2 物理課程確定科學思維教育內容的思路

2.1 開展科學思維教育內容的目標

教育目標決定教學的內容，教育內容為教育目標服務。我國物理課程在長期的發展和完善中逐漸形成傳統的科學教育思想，并逐步確定了科學思維的教學目標。科學思維的教學目標包括讓學生掌握科學思維方法，培養學生的建模意識以及批判性的創新思維能力。圍繞這一目標開展教學活動時，應當強調物理教學活動過程中抽象思維分析和綜合推理判斷等思維方法方面的教育，教育者能夠引導學生在概念和規律學習過程中滲透建構模型的內容，并逐漸形成科學證據的意識。

2.2 科學思維目標和內容的要求

思維是一種反應客觀現實的過程，指在世界觀的引導下，在原本具備的思維基礎上發展認識客觀世界的一種方式，也是對事物方式理解事物的模式，是處理事務的方法。科學思維是一種具體的思維方式，不但有世界觀的引導，也是一種理解和處理事務的態度，以及判斷事物的能力。

屈爾佩是著名的心理學家，他在研究思維過程的時候發現，被測試者往往會為了完成任務而表現出比較刻意的態度，在完成任務的過程中顯現出躊躇、懷疑和不確定的傾向，這對研究結果具有一定的影響。物理思維包括物理意識，能夠從物理學的角度去看待自然現象和生活中的一些實際問題，并通過物理知識去解釋和說明這些現象。因此，開展科學思維教育時，要重視引導學生看待問題的角度使之形成全面的、科學的思維。

3 物理學科中科學思維培養方法

核心素養是知識能力以及態度的綜合表現是對個人發展的要求，這些需求需要在教學活動中通過學科課程來實現。接下來將會列舉一些物理學中比較常用的科學思維方法。

3.1 邏輯推理法

根據不同的思維材料和進程，可以將科學思維方法分為歸納推理，演繹推理以及類比推理。歸納推理是指從個別中推理出一般原理的基本邏輯思維方法，科學研究表明，自然科學經驗定律和解公式大部分都是由這種方法總結而來。演繹推理指的是，從一般的原理中推出個別理論的一種思維方法，演繹推理理論上和語言科學事實方法相類似，都是為科學發現提供方向。類比推理是根據對象存在的相似或相同的某一方面被推斷出，它們在其他方面也可能會有相同或類似的思維方法。類比推理在中學物理教學中是很常見的，它具有可靠性和創造性等特點。

3.2 比較與分類法

比較法是比較對象之間同與不同的邏輯方法。比較法的依據是事物之間的聯系，只有相互聯系的事物才會有比較的意義，以加深對該事物的理解。分類法指根據事物之間相同與不相同的部分進行區分的一種思維方法，這是一種以比較為基礎的方法。比較前要對研究結果進行分類，通過反映事物的本質特征和內部之間的聯系，而提供解決問題的依據。

3.3 線上線下結合法

目前仍有部分老師對于科學思維理解不夠，對于科學思維的相關理論知識缺乏深入的研究。教師科學思維培養方法主要來自于微信的公眾號和媒體等渠道，少部分的老師是通過培訓或學術期刊等方式培養自身的科學思維。近來最早科學技術的不斷應用，微信逐漸發展成為大眾化的社交軟件，教師獲取科學思維的相關內容，主要是通過微信公眾號渠道。其實可以通過現場和線下結合的方式來提升教師的科學思維意識，借助互聯網等移動設備進行傳播，并結合面對面的培養形式。以線下教育為基礎，整合有關的科學思維講座，并將講座的理念上傳到公眾號上，實現資源共享，并實行教師對科學思維理解的廣度和深度。

3.4 教師共同探索、挖掘科學思維評價體系

教師在評價對學生科學思維培養時，大部分老師還停留在試卷測試的評價方式。然而，這種測驗的方式并不能夠全方位的評價學生的科學思維水平，只能發現學生對于哪一部分的物理知識比較薄弱。一般老師不能單獨做到科學的思維評價，要多名老師共同探討，通過集體備課方式，在備課的過程中，對科學思維評價進行理論研究并結合教學過程形成可以應用的評價體系。

比如教師在備課的過程中，對于科學思維整體方面的評價，有的老師找到科學思維能力的三個維度，有的老師找到solo分類理論。通過老師對科學思維整體評價體系的劃分，不斷發現問題并進行修改，之后不斷試驗，最終形成科學化的評價結構。

4 科學思維教育培養路徑

科學思維是編寫教材的基礎，因為思維與理論知識不同，并不能夠直接讀懂需要通過大腦分析并被知識進行加工形成科學思維。在編寫科學思維內容時要把握目標的要求，并通過學科本身內容起到加強思維引導的作用。

4.1 根據目標要求合理安排進度

在符合目標要求的前提下，在物理教材的相關章節融入科學思維教育的內容。首先，物理課程要根據培養核心素養為目標，將物理教材分為選修和必修。思維和價值觀的培養內容應該在必修教科書中完成，并且基本思維的方法也應該在必修課程中有所體現。其次，要根據當學期的目標合理安排學習進度。比如物理教學的主要內容是力學科學思維，力學這一章節通常情況下會安排在第一個學期，在介紹力學知識的時候，可以簡單地融入科學思維內容，學習結束時再安排總結性的內容。

4.2 結合學科特點做好內容組織工作

物理和數學有著密切聯系，兩者都具有很強的理論性，物理是將觀察和實驗將結合。比如“探究功與速度變化的關系”這一章節，將推理論證所有內容作為重點，圍繞功能速度變化的關系展開討論，并根據實驗的需要選擇合適的實驗器材并觀察實驗效果。最后在結論論證時，應該提醒學生對結論進行分析，發現該實驗的可靠性和適用性，并總結實驗的過程。

4.3 優化內容呈現方式

科學思維的內容不能像物理理論知識一樣，直接在教材中呈現，而是通過探究實驗等方式，讓同學們了解到科學思維的重要性，并為同學普及科學思維的常識，提供科學思維訓練方法。呈現科學思維教育內容有三類欄目。

第一是科學思維方法。通過物理課上遇到的實際問題，對科學方法展開論述，引導同學們掌握思維方法的運用，記錄步驟和關鍵環節、注意事項，幫助同學們提高解決實際問題的能力。第二種方法點撥法，針對同學們可能會出現的問題，結合文章的內容用注釋的方式提醒學生，幫助學生在學習方法和思維方法上得到突破性的進展。第三是科學思維案例。通過課堂上老師向學生介紹物理發展史上的一些事件和生產生活中的實際運用，引導同學們掌握科學思維的使用過程，用科學的方式解決生活中的實際問題，提高同學們的思維水平。

4.4 在教材中體現科學思維培養

高中物理教材作為最直接的課程資源在科學思維培養方面發揮著重要的作用，教材編寫時要以提升學生的科學素養為目標，培養和指導內容能夠在思維邏輯和學習方式方面，促進學生思維能力方面的培養，并能夠促進學生物理知識的學習。核心素養的培養要以學習概念和規律為目標，教材編寫要注重物理基本知識滲透，幫助引導學生探索事物的本質和屬性，并且要能夠加強學生物理基礎知識的學習。學生思維的培養是多方面的比如觀察分析、聯想、概括等思維方法，要能夠在物理教材中體現，讓學生思維方面得到全面發展。

5 結語

總之，用科學的方式，培養學生的思維能力和學習認知水平以及邏輯思維能力，在教育者的不斷引導下幫助學生夠掌握物理學習的方法，從而提高物理成績和科學思維水平。本篇文章結合高中物理學習思路，探究基于物理核心算下對科學思維能力培養方式，希望能夠對學生全面發展以及提高成績方面有所幫助。