初中物理教學中科學思維的培養策略

王開拓

摘? 要：科學思維是物理核心素養的具體表現之一，是發展其他維度素養的基礎。在實施初中物理教學時，教師應當把握核心素養培養契機，以科學思維培養為重點，應用多樣策略實施物理教學。文章從創設問題情境、設計關聯問題、注重課堂留白、建構物理模型、繪制思維導圖、布置分層練習六個方面論述了在初中物理教學中促進學生科學思維發展的策略。

關鍵詞：初中物理；科學思維；多樣策略

物理核心素養是物理學科本質觀和教育價值觀的反應，是物理教學的出發點和落腳點。《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《標準》）提出了物理核心素養的內涵，包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任。其中，科學思維貫穿物理學習始終，是學生形成物理觀念、科學態度與責任的基礎。物理科學思維是以物理學科角度為立足點，以應用物理知識解決問題的程序為基礎，以物理概念和規律為依據，以物理科學方法為工具，建構探究行動和結果間的特定聯結的過程。培養學生的科學思維，可以使學生在掌握物理知識的同時發展模型建構、科學論證等能力。因此，教師要積極探究教學策略，使學生在掌握物理知識的過程中切實發展科學思維。

一、創設問題情境，激發學生的思維活力

思維活力是學生學習過程中思維可持續發展的保障。當缺乏思維活力時，學生會逃避思考，被動接受知識，從而影響知識掌握程度和科學思維發展水平。因此，教師要注重激發學生的思維活力，為學生的科學思維培養奠定基礎。問題情境具有趣味性、啟發性和未知性等特點，有助于激發學生的思維活力。因此，教師在物理課堂上可以依據教學內容，創設適當的問題情境。

例如，在教學人教版《義務教育教科書·物理》（以下統稱“教材”）八年級上冊“參照物”這節課時，教師可以利用多媒體播放視頻，讓學生看到如此場景：沿著河岸向下游騎自行車時，明明感覺不到風，但河岸一側柳樹的枝葉在飄動。結合此場景，教師提出問題：大家覺得此場景中的風是朝著哪個方向吹的？問題情境激發了學生的思維活力。學生聯系所學的物理知識，審視生活場景，確定問題考查的知識點：物體的運動和靜止是相對的。由此得出答案——柳樹樹葉在飄動，說明有風；沒有感受到風，是因為他騎車的方向和速度與風吹的方向和速度一致。在解決問題后，學生獲得學習滿足感，增強學習欲望和自主思考的積極性，有助于科學思維的發展。

創設問題情境，可以有效激發學生的思維活力，使學生積極思考，靈活應用物理知識解決相關問題，夯實發展科學思維的基礎。

二、設計關聯問題，培養學生的邏輯思維

問題是學生思考的起點。有關聯的問題，可以促進學生思考。尤其沿著既定的方向，邏輯清晰地思考、解決問題，能夠發展學生的邏輯思維能力。因此，教師可以設計一組或多組相互關聯的問題，為學生的思考提供導向，促進學生科學思維的發展。

例如，在教學教材八年級下冊“二力平衡”這節課時，教師可以先展示磁懸浮列車由靜止到前進再到停止的整個運行過程的視頻，然后提問：懸浮在空中的列車處于怎樣的狀態？學生結合視頻內容容易聯想到“靜止狀態”。教師追問：為什么列車懸浮在空中處于靜止狀態？學生發散思維，聯想到不同的力，并踴躍作答，如重力、支持力等。教師根據學生的作答情況追問：當列車懸浮在空中時，其是否與其他物體相接觸？在這樣的情況下，列車受到了哪些力？學生結合所學內容，回答：列車在沒有與其他物體相接觸的情況下，不會受到彈力作用，僅會受到重力作用。教師繼續追問：當列車只受到重力時，其處于什么樣的狀態？為什么列車會靜止在軌道上？在思考此問題時，學生容易產生認知沖突。有的學生認為：在只受到重力的情況下，列車應該落下來，但它卻靜止在軌道上，肯定有另外一個力的作用，這樣才能保持二力平衡。于是，教師引導學生思考：是什么力讓磁懸浮列車靜止在空中？許多學生將注意力集中在“磁懸浮”上，由此提到“磁力”。教師及時總結：磁懸浮列車在磁力和重力的雙重作用下，保持二力平衡，從而懸浮在空中。

設計關聯問題為學生提供了思考的方向，使學生串聯思維，循序漸進地建構物理認知，發展科學思維。

三、注重課堂留白，給予學生思考空間

充足的思考空間是學生發展科學思維的前提。在傳統的物理課堂上，教師主導課堂，單向灌輸知識，導致學生缺少思考空間，阻礙科學思維的發展。因此，教師應注重給予學生充足的思考空間。課堂留白是教師給予學生思考空間的方式之一。有效的課堂留白有助于凸顯學生在教學中的主體地位，促使學生發揮主觀能動性，積極探究，提高科學思維水平。

例如，在教學教材八年級上冊“凸透鏡成像的規律”這節課時，教師可以在組織實驗活動時給予學生思考空間。教師先提出問題：焦距相同的凸透鏡，其所成像的大小一定相同嗎？然后，展示光具座、光屏、蠟燭等實驗器材，并介紹器材的使用方法。在此基礎上，教師將課堂時間交給學生，鼓勵各小組合作設計實驗方案，解決問題。為了使各組學生能順利解決問題，教師把握時機提出適當的問題：怎樣移動蠟燭，才能在光屏上出現一個清晰的像？此時，光屏上的像與物體相比有怎樣的特點？是實像還是虛像？如此指導能夠增強學生的思維活力，為學生的思考、操作指明方向，促使學生聯想各種解決問題的方法。在實驗結束后，教師隨機選擇小組向其他學生展示實驗操作過程，呈現實驗現象，分享實驗成果。此時，其他學生認真觀看、傾聽，積極思考，對比代表小組與本組的實驗情況，發現問題，踴躍發問：透鏡位置變化的實質是改變了透鏡與誰之間的位置？是什么發生了變化？在問題的驅動下，學生積極思考、表述。教師依據學生的課堂表現進行總結。

通過課堂留白，學生獲得了充足的思考空間，經歷“實驗猜想—實驗操作—獲取證據—得出結論—集體交流”這一過程。在此過程中，學生持續思考，踴躍探究，透過物理現象得出了物理結論，掌握了物理知識，鍛煉了思維能力、推理能力等，有利于提高科學思維水平。

四、建構物理模型，發展學生的抽象思維

抽象思維是學生學習物理需具備的能力之一。初中生的思維大多屬于經驗型思維。在此基礎上，學生通常習慣借助直觀事物建構認知。物理模型是學生發展抽象思維的媒介。在建構物理模型的過程中，學生從具體問題的形象思維轉向思考模型的抽象思維，實現從低階思維邁向高階思維的轉變，提高科學思維水平。對此，教師可以根據教學內容與學生的思維情況，組織物理模型建構活動，促使學生發展抽象思維。

例如，在教學教材九年級全一冊“電流和電路”這節課時，教師先結合教材內容，用嚴謹的語言描述電流的概念。但是，部分學生受到思維能力的限制，可能無法準確認知電流概念。在現實生活中，學生接觸過水流，對水流建構了認知。水流是水通過一定的路徑形成的一條水帶。與水流類似，在電的世界里，電荷可以通過導線定向移動形成電流。基于此，教師轉換教學方式，在交互式電子白板上同時播放水流和電流的視頻。結合視頻內容，教師提出問題：電流和水流有哪些相似之處？在此問題的驅動下，學生認真觀察、思考，發現電流和水流都是經過一定的路徑形成的一條“帶”。在此基礎上，學生逐漸對電流的概念建構感性認知。然后，教師從微觀角度，利用適宜的方式引導學生繼續探究電流，促使其完善認知。

建構物理模型可以在一定程度上降低教學難度。同時，學生在建構模型的過程中會發散思維，從直觀現象中提煉出物理知識，從形象思維轉化為抽象思維，加深對物理知識的理解，從而促進科學思維的發展。

五、繪制思維導圖，指引學生思維表達

思維表達是學生發展科學思維的有效途徑。思維直觀化是學生進行思維表達的重要方式。繪制思維導圖是思維直觀化的方式之一。在繪制思維導圖的過程中，學生能夠發展邏輯思維，聯想所學的物理知識，并利用主題關鍵詞、顏色、線條等，建構知識之間的聯系，展現學習情況和思維情況，提高邏輯思維水平。由此，教師可以根據學情，引導其繪制思維導圖，并進行思維表達。

例如，在教學教材八年級上冊“物態變化”這一章時，學生學習了熔化、凝固、汽化、液化、升華和凝華等知識。部分學生受多種因素的影響，容易出現知識混淆的問題。繪制思維導圖可以幫助學生厘清知識點及其之間的關系。因此，在學生學習單元內容后，教師布置學習任務：回顧本單元的學習內容，繪制思維導圖，梳理熔化、凝固、汽化、液化、升華和凝華這些知識點，表達它們的概念、特點、關系、差異等。在此任務的驅動下，學生回顧課堂所學的每一個知識點，分析知識點之間的關系，繪制了如圖1所示的思維導圖。

在學生制作思維導圖后，教師組織展示活動，鼓勵他們與小組成員共享作品，相互評價，借此了解自己的知識掌握情況，進而查漏補缺，完善思維導圖，提高邏輯思維水平。通過繪制思維導圖，學生不僅發展了邏輯思維，還系統掌握了物理知識，有利于提高科學思維能力。

六、布置分層練習，養成良好思維習慣

在物理課堂上，學生通過體驗多樣化的活動，積累了科學思維經驗，為養成良好的思維習慣奠定了基礎。課堂練習是學生解決物理問題夯實物理基礎的活動，科學思維是解決物理問題的“工具”。通過不斷地解決問題，學生可以逐漸養成良好的科學思維習慣。因此，教師要以物理日常教學為契機，布置分層練習，鍛煉學生的思維能力，促進學生科學思維的發展。

例如，在教學教材八年級下冊“大氣壓強”這節課時，教師可以依據學生的學習差異，設計難度不同的練習題。

（1）基礎性練習：以下屬于減小壓強的是? ? ?，屬于增大壓強的是? ? ?。

① 書包的背帶很寬；

② 啄木鳥的嘴巴又長又尖；

③ 大貨車有很多輪子；

④ 將刀刃磨得很薄；

⑤ 盲道凹凸不平；

⑥ 坦克有很寬的履帶；

⑦ 鐵軌鋪設在枕木上。

（2）拓展性練習：桌面上放著一個質量為500 g的茶壺，其底面積為50 cm2，內有0.8 kg開水，水深12 cm。

① 求茶壺對桌面的壓力（g取10 N / kg）；

② 求茶壺對桌面的壓強；

③ 求水對茶壺底部的壓強；

④ 求水對茶壺底部的壓力。

基礎性練習相對簡單，學生需要進行直觀想象，并遷移所學的物理知識（增大或減小壓強的方法）解決問題。拓展性練習有一定難度，學生需要綜合思考液體和固體的壓強、壓力計算方法，由此分析題目，解決問題。在練習活動中，學生自主思考，不僅加深了對物理知識的理解，還鍛煉了思維能力。在學生完成練習后，教師組織講評活動，指明每個問題的思維方向，助力學生查漏補缺，積累思維經驗。在每節課上進行如此練習，學生可以逐漸養成良好的思維習慣，提高科學思維發展水平。

綜上所述，科學思維培養是初中物理教學的主要目標之一。教師要結合教學內容和學生的學習需求，探尋科學、合理的科學思維啟發契機，使學生專注于科學思維活動中，通過觀察、分析、比較、總結、解題等方式逐漸掌握物理知識，發展科學思維能力，強化物理學習效果。

參考文獻：

［1］馬丹丹. 基于科學思維發展的初中物理教學策略研究［D］. 蘭州：西北師范大學，2021.

［2］劉蕓鳳. 基于科學思維的初中物理教學策略研究［D］. 信陽：信陽師范學院，2021.

［3］邱欣連. 基于核心素養的初中物理科學思維培養策略研究：以縣級普通中學為例［D］. 南昌：江西師范大學，2020.

［4］李小葉. 科學思維教育在初中物理教學中的具體化實踐探索［J］. 學周刊，2019（26）.