探析高中物理教學中培養學生科學思維的策略

何福軍

（甘肅省張掖市第二中學，甘肅張掖 734000）

物理學科的核心素養涵蓋較多方面的內容，培養學生科學思維是新課改對物理課程教學提出的重要要求。但就目前來講，部分物理教師依然向學生機械式灌輸知識，導致學生缺乏充足的思考探究空間，不僅無法保證學生的學習效率，也會對學生科學思維的發展造成阻礙。面對這種情況，物理教師要明確科學思維的內涵，以核心素養為導向創新課堂教學策略。

一、物理課程科學思維的組成要素

（一）模型建構

在培養學生物理科學思維時，教師先要幫助學生建立物理模型。從本質上來講，物理模型屬于思想方式的范疇，其能夠對物理問題的決定因素、物質本質特征間的關系等進行精確的描述。模型建構指的是抽象、概括研究對象或問題，利用模型將事物本質特征重點反映出來。為有效建構物理模型，學生需對研究對象的本質特征準確把握，簡化、抽象、概括處理隱藏于復雜物理情境中的研究對象，以便對客觀事物的本質與規律進行揭示。

（二）科學推理

歸納推理、類比推理等皆屬于科學推理，指的是依據某些科學判斷得出其他判斷，在科學思維中占據著核心地位。物理推理涵蓋物理現象、概念、規律的歸納及演繹過程，通過培養學生的科學推理能力，既可以改善學生的物理課程學習效果，又可以提升其他學科的學習效率。

（三）科學論證

科學論證指的是利用相關證據描述、預測、解釋待研究的科學問題，將證據與觀點之間的關系建立起來，利用證據對他人的觀點進行反駁。在物理教學的過程中，教師需要組織學生開展科學論證活動，利用科學證據解釋相關現象、規律與概念，幫助學生養成實事求是的科學態度。

（四）質疑創新

質疑指的是學生在深入思考分析研究對象與問題后將新的問題提出來。科學推理與論證是質疑過程的重要環節，質疑結果則是建立新成果或應用物理知識。而創新是依據已有的研究成果，通過深入思考與探究將新的結論提出來。質疑和創新之間存在著十分密切的關系，結束于科學思維的范疇。在物理教學過程中，教師需要不斷優化物理概念、規律等知識的教學模式，鼓勵學生質疑和思考，以便培養學生的創新精神及質疑能力。

二、高中物理教學中培養學生科學思維的策略

（一）準確把握科學思維的內涵

作為高中物理教師，為有效培養和發展學生的科學思維，我們要透徹理解新課標精神及科學思維的要素及內涵，以便結合班級學生情況科學開展教學活動，改善科學思維的培養效果。在具體實踐中，可從這些角度著手：（1）解讀課標。新課標對科學思維能力的培養要求以及內容標準等進行了明確闡釋，詳細劃分了學生的科學思維水平等級。因此，教師要對課程標準、新課改理念深入分析和研究，以便更好地把握科學思維的內涵。（2）深挖教材。教材是課堂教學的依據，也是培養學生科學思維的關鍵載體。因此，教師需對物理教材內容進行深入挖掘，對教材中的科學思維內容以及內容之間的關聯性進行系統分析與整理，之后依據教材內容設計教學方案，全面優化物理課堂教學活動實施過程，有效鍛煉與培養學生的科學思維能力。（3）聚焦前沿。知識是思維的載體，教師要帶領學生深入理解課程知識，逐步培養學生的科學思維。近些年來，知識的更新速度顯著加快，教師要積極地了解和學習前沿科學知識，并在日常課堂教學中靈活運用，讓學生認識到科學技術與物理之間的密切關系，促使學生的求知意識、社會責任感得到增強。

（二）制訂科學思維培養計劃

科學思維的培養具備長期性、系統性特征，教師要在物理教學全過程中貫穿科學思維培養工作，讓學生在知識學習、活動探究中初步形成與發展科學思維能力。為改善對學生科學思維的培養效果，教師需將科學思維培養計劃詳細、系統地制訂出來，依據培養計劃穩步、有序地推進教學活動。（1）確定培養指標。新課改將培養學生科學思維作為物理課堂教學的一項重要目標，因此教師需對科學思維能力的具體表現、水平劃分等深入理解，認真分析章節教學內容，將學生需達到的科學思維能力水平確立起來，之后設計合理的教學方案，促進課堂教學目標的順利實現。（2）確定培養任務。目前，高中物理課程結構發生變化，分為必修課程與選修課程。在教學過程中，教師要在必修階段內完成對學生科學思維的培養任務，之后依據科學思維的發展要求優化后續選修課程教學策略。教師要對教材中各個模塊的內容與方法深入挖掘，依據模塊主題、學生情況等將各模塊的科學思維培養任務確定下來，以便保證培養的有序性和針對性。（3）劃分培養章節與遷移章節。在確立各個模塊的培養任務后，教師可依據模塊的章節內容和教學目標，對不同科學思維能力的教學任務、順序等合理分配。以電學知識教學為例，此章節的物理概念較為抽象，教師要將學生的科學抽象能力作為培養重點，引導學生經歷概念形成過程，建立物理模型，并掌握分析綜合、歸納演繹、科學推理等方法，學會簡化科學對象、過程等。同時，電學知識緊密聯系著磁學知識，教師可在磁學知識教學中引導學生遷移電學部分掌握的學習方法。采取此種教學策略能夠拓展學生的思考探究空間，有助于提高學生的科學思維能力。

（三）重視科學表象教學

現階段，很多物理教師將概念與規律教學作為重點，側重于培養學生的抽象思維，并沒有帶領學生深度剖析表象內容，導致學生僅僅獲得一些表層知識，不利于發展學生的科學思維能力。科學表象在學生物理學習及思維發展中發揮著重要作用，教師可以通過積累大量的表象幫助學生深入認知理解物理概念和規律，逐步形成科學思維。其中，生活經驗與課堂實驗是學生感性認識的主要來源。因此，教師要在課堂教學中積極引入生活經驗，優化實驗教學過程，促使學生的感性認識得到逐步豐富。

1.引入生活經驗。對生活經驗的直覺認識影響到學生對客觀事物的探索與思維方式的形成，這些直覺認識也被稱為前概念。但受認知水平、思維方式等因素的影響，學生在日常生活中形成的前概念可能出現錯誤，因此教師要對學生的前概念進行有意識的甄別。以靜電知識教學為例，學生在生活中經常會遇到靜電現象，教師可將脫毛衣發出聲音、頭發隨著梳子飄起來等生活現象引入進來，激發學生的求知欲，幫助學生依托已有經驗快速理解靜電知識。但生活假象也會讓學生形成錯誤的前概念，嚴重干擾學生的物理學習過程。面對這種情況，教師要對學生形成錯誤認識的原因進行剖析，及時修正學生的錯誤認識。通常情況下，可采用兩種修正和轉化方式：一種是豐富，在學生已有的認知結構中納入新的物理知識，通過積累與豐富逐步改變學生的知識結構；另一種是修正，教師詳細深入地講解物理科學知識，引導學生利用新圖示替代原有的圖示。在教學過程中，教師要依據教學主題和重點內容，對生活中相關的典型實例進行大量列舉，引導學生深入感知和積累科學表象，依托科學表象更好地掌握物理知識。

2.利用課堂實驗。在物理課堂中組織實驗活動，對相關物理現象進行直觀展示，可幫助學生深刻認識事物的本質屬性與共同特征，豐富學生的感性經驗。在具體實施中，教師既要開展演示實驗，又要引導學生自主探究。同時，部分實驗對環境條件較為苛刻，在課堂中難以獲得理想的實驗效果。面對這種情況，教師可將電化教學、多媒體教學的優勢利用起來，依托動畫、模型等方式形象化、具體化展現抽象的微觀現象及圖景表象，幫助學生深刻認知與理解科學表象。

（四）訓練科學思維品質

科學思維品質可以反映學生的科學思維能力，對思維能力發展具有較大的影響，因此教師要科學設計教學活動，有效鍛煉學生科學思維的深刻性、靈活性等。

1.深刻性。具體來講，深刻性指的是學生能夠對物理概念、規律知識等深度剖析，準確把握知識的內涵本質。現階段，部分學生由于缺乏良好的科學思維深刻性，容易過于關注事物表象，難以將問題中隱藏的關鍵條件挖掘出來。面對這種情況，教師需要切實培養學生科學思維的深刻性品質。通常情況下，教師可從抽象思維與概括性思維兩個角度理解科學思維的深刻性。教師要改變過去“我講你聽”的教學模式，讓學生自主建構物理概念與規律，分析比較、抽象概括科學事實，促使學生的抽象能力得到有效鍛煉。此外，教師還要優化習題教學方式，引導學生對問題內容深入分析，將問題中的隱蔽條件挖掘出來，明確解題思路和步驟。而在實驗教學中，教師要引導學生依據實驗目標參與設計實驗方案，逐步培養和發展學生科學思維的深刻性。

2.靈活性。靈活性指的是學生能夠從多個角度思考物理問題，簡單化處理復雜的問題，在問題探究中將課堂知識、技能靈活運用起來。在教學過程中，教師要不斷優化教學活動的設計思路，帶領學生對課堂知識進行遷移和應用。以重力勢能教學為例，當學生掌握重力勢能的概念后，教師可引導其利用這一概念建立方法探究彈性勢能，這樣，學生的知識學習深度可以得到延伸，知識遷移應用能力也可得到良好培養。此外，在習題教學過程中，教師要鼓勵學生從不同角度進行思考和探究，靈活應用數形轉化、化曲為直等解題策略，在提升學生解題能力的基礎上培養學生科學思維的靈活性品質。

3.敏捷性。敏捷性要求學生能夠在短時間內準確提煉問題的核心要素，快速調動已有知識和經驗進行解答。為了實現這一目標，教師在課堂教學過程中可將口頭搶答、解題比賽等趣味性活動組織起來，在提升物理課堂吸引力的基礎上有效鍛煉學生的思維速度。此外，在習題教學中，教師要引導學生打破常規解題思路的限制，探索創新解題策略，促使學生科學思維的敏捷性得到培養。此外，學生對基礎知識的掌握情況也會影響到思維的敏捷性。因此，教師要充分重視基礎知識教學，引導學生將清晰的知識結構與合理的知識組塊建立起來，以便快速提取腦海中積累的基礎知識，探索解決物理問題。

4.批判性。為了有效訓練學生科學思維的批判性品質，教師要依據“層次性”原則引導學生科學確立目標，讓學生在學習探索中逐步達成目標，增強學生的目標意識及成就感。當學生明確目標后，能夠自主學習、思考、創造與總結，勇于表達不同的觀點和意見，主動反思自己的學習過程。

（五）優化教學效果評價

現階段，部分物理教師采用量化法等單一的評價方式，主要對學生的知識掌握情況進行評價，只能夠發揮評價的選拔、甄別等功能，激勵、改進功能則難以體現。同時，此種教學評價模式忽視了學生的學習感受、學習態度以及個性化見解等，學生難以與教師、同學分享學習心得和經驗，不利于培養學生的科學思維。面對這種情況，教師要依據新課改要求，將能夠促進學生全面發展的評價機制建立起來，堅持以生為本的理念方針，客觀評價學生科學思維素養的發展情況。為保證評價效果，教師要透徹解讀和把握科學思維的內涵本質及構成內容，對學生科學思維及其他素養的發展情況進行客觀評價，促使學生的潛能得到最大限度的挖掘。同時，在總結性評價的基礎上，教師要綜合利用形成性、發展性評價等方式密切關注學生的學習過程，及時給予學生有價值的反饋意見，引導學生不斷調整和創新學習方法。在評價主體層面，教師要引入學生這一關鍵主體，組織開展自評、互評等活動，讓學生在交流、分享、評價過程中形成全面的認識，不斷提高學生的科學思維能力。此外，教師要養成自我評價的良好習慣，經常性反思教學過程，挖掘和分析課堂教學中存在的問題，結合學生的反饋意見動態調整教學思路和方法，以便更好地培養學生的科學思維。

三、結語

綜上所述，培養學生核心素養是新課改下物理課堂教學的主要目標，而科學思維是物理核心素養的關鍵內容。因此，作為高中物理教師，我們要依據科學思維的組成要素及內涵要求科學設計課堂教學方案，全面優化概念規律講解、實驗教學等各個環節，有效培養和發展學生的科學思維。此外，教師要積極借鑒、學習其他教師的先進經驗，綜合考慮班級學情及學科特點，探索構建能夠促進學生全面發展的教學機制。