初中物理“場景教學”啟發學生科學思維的研究

陳靜

摘 要：物理核心素養包含有四方面內容：物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度和責任。在這四大要素中。科學思維可謂是物理核心素養的核心內容。很多學生在物理學習的過程中始終不能建立科學的思維方法。這也是我們物理課堂的遺憾之一。本文討論了一種特別的物理教學方式“場景教學”，它對于學生的科學思維有啟有發，效果顯著。

關鍵詞：初中物理; 場景教學; 科學思維

中圖分類號：G633.7 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-3315（2020）8-011-002

科學思維是高中物理核心素養的核心內容，它體現了物理學科的基本特征：就是通過物理學科的學習，學生的大腦對科學現象進行發現和觀察，對科學過程進行探究等，逐步揭開科學規律和自然事物之間的相互聯系，然后概括地反映這種相互聯系。在初中物理學習過程中，科學思維仍然是學生科學素養的重要內容。初中物理中的科學思維主要構成部分同樣包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新這四個方面。

基于初中生對物理的研究和認識主要在“現象”層面，那么對“現象”的觀察和分析研究是初中生學習物理的主要內容。“場景教學”可以將實際的事物、現象運用到物理教學中，它不同于情境教學，情境可以創設，而場景具有實際性、而且更具有開放性。這種更原生態的場景對學生更具有沖擊，那種來源于自然的真實效果，對學生物理科學思維的發展更有證據感、說服力。

場景教學可以幫助學生提高構建理想模型的意識和能力。在物理學習過程中，為了方便研究，往往會建立理想的模型去研究。比如在初中物理階段有“光線”、“磁感線”等理想模型。以八年級上冊光現象中的“小孔”這個模型為例。我們可以將教學的場景放在九月，雖然場景研究的時間相對正式教學的時間提前了，但這樣的研究恰恰為學生的科學思維埋下了質疑、思考的種子。這種提前體現了潛移默化，給了學生足夠長的時間去認識、去思考。場景教學示例一：地點在學校操場邊，研究“樹蔭下的光斑”。教師指導學生研究樹蔭下光斑的形狀，進而再研究小孔的形狀對光斑形狀的影響。場景教學示例二：地點在教室，門上的鎖壞了，鎖被卸下，拿走。陽光通過不規則的鎖孔，在桌面上形成光斑。學生觀察到陽光恰好通過門上鎖孔時，在桌面上形成了圓形光斑。學生通過一系列探究發現，無論樹葉之間縫隙的形狀如何，成像形狀都不變。無論門鎖的形狀如何，成像的形狀也不變。在此基礎上，教師引導學生：由于太陽離樹葉的縫隙（離門鎖孔）距離非常遠，我們能不能建立一個簡單的模型，來研究光通過這些縫隙的傳播情況以及成像情況？學生通過這樣的兩個場景研究，能夠構建出一個無關形狀，卻極其小的孔，也就是“小孔”這樣的模型。在建立“小孔”模型的過程中，學生的思維火花被現實場景所激勵，如此真實的場景，推動學生去建立模型，科學思維的意識和能力都得到了提高。

場景教學可以促進學生進行科學推理、找出規律、形成結論、解決實際問題。場景教學示例：地點在學校的沙坑邊，準備一盆水、一塊鐵板在烈日下暴曬。帶學生進入場景，學生分別觸摸鐵板、沙子、水，感受到鐵板、沙子、水的溫度是不一樣的。那么學生從這樣的場景中，提取物理信息：烈日下沙子、鐵板、水吸收熱量，水的溫度最低。提出物理問題：沙子、鐵板、水吸收相同的熱量，水升溫是不是最慢？接著學生通過實驗模擬研究發現：質量相等的水和沙子，吸收相同的熱量，水升溫較慢。質量相等的水和煤油，吸收相同的熱量，水也升溫較慢。進而找到規律：質量相同的不同物質吸收相同的熱量，升高的溫度都不相同。這樣的規律找到以后。學生在規律的基礎上，通過數學推理發現用1kg物質升高1℃所吸收的熱量都不相同，那么“1kg某物質升高1℃所吸收的熱量”可以體現物質的不同。這一系列的過程形成了比熱容的概念。用比熱容的知識再去解決之前場景提出的問題，甚至再去解釋生活中很多比熱容相關問題，都很順利。那么最初的場景教學是功不可沒的，它真正起到了引起學生興趣的作用，將這一場景貫穿在科學推理、找出規律、形成結論、解決實際問題的過程中。場景教學的優勢顯而易見。

場景教學可以培養學生收集科學證據的意識，從物理的角度地描述科學現象、解釋科學原理、預測科學結論。在學生學習完初二的物理知識以后，可以進行一次綜合實踐活動。

場景教學示例：地點在南京的明城墻邊。明城墻是南京的文化標識，其中包含了哪些物理知識在里面？學生通過現場觀察發現以下物理問題：城墻的截面是一個上窄下寬的梯形，城墻作為防守的建筑，表面當然是越寬，能夠駐扎的士兵就越多，城墻的防守效果自然也就越好，可古人為什么卻做出這樣不明智的設計呢？采用矩形甚至倒梯形不更好嗎？難道是其中有著某些物理知識嗎？學生們決定查找資料，展開研究。最終他們選擇了城墻對地面的壓強作為研究內容。據查資料，南京明城墻的城墻磚一般是由砂石和粘土燒制而成的，那么燒成后密度大約為2000-2300kg/m3。另一資料顯示，一塊成磚大約長40cm，寬20cm，厚10cm，重20kg，由此可計算，城磚密度大約為2500kg/m3，兩者差距不大，取2400kg/m3為磚密度值。每立方米城墻，質量竟超過兩頓，而高達數十米的城墻對地面的壓力可想而知，不光城墻整體對地面的壓力巨大無比，上部的城磚對底部的城磚也同樣會產生巨大的壓力，只有盡量減少上部對下部的壓力，并且同時增加下部的質量以承受更大的壓力，這樣城墻才能穩定站立，而不至于遇到敵人時不攻自破。學生再采用對比梯形、長方形、倒梯形截面對底部的壓強計算，發現梯形截面的情況下，城墻磚頭對底部的壓強最小。在這樣的場景教學過程中，得到的結論是次要的，關鍵在于對學生收集科學證據的意識培養。場景教學可以激勵學生大膽質疑，從不同角度思考問題。在研究“樹蔭下的光斑”這個場景中，學生被這樣一個獨特的光學現象所吸引。身處場景之中，學生們會發現光斑的形狀、大小不同，進而去研究光斑的形狀由什么決定？光斑的大小與什么因素有關？光斑究竟是什么。問題從現象到本質，層層遞進，從多個角度去思考問題。場景教學從生活的實際場景出發，必然包含了多重物理知識。

再以“玄武湖上的船”為研究場景，學生可以在其中發現多個力學研究的角度，提出問題：是什么改變了帆船的運動狀態？人向后劃槳船為什么向前進？船的運動方向是如何控制的？學會從場景里發現問題，從不同的角度去研究問題，在問題中思考，在思考中質疑。學生的物理科學素養在場景教學的過程中得以充分發揮。

在科技高度發展的今天，生活場景處處蘊含著物理知識。把生活場景中的物理教學場景提煉出來，幫助學生在場景中發展模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新這四方面能力，使物理得以與生活交融，來源于生活，而又應用于生活。學生的科學思維得到了多元的激發。對學生而言，更符合他們的認知規律，更貼近他們的學習實際，不失為一種百用而不廢的物理教學方法。

參考文獻：

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[2]朱鐵成.中學物理教學案例研究與分析[M]浙江大學出版社，2012

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