創設多樣化情境，提升高中學生科學思維能力

劉輝

【摘要】大多數學生會覺得高中物理比初中物理難，其中一個主要的原因就是高中物理更抽象一些，需要學生具備更多樣化的思維能力.基于此，教師要改變傳統的教學方式，創設更適合學生發展的情境，以讓抽象的認知具體化，單一的思維多元化.在真實的、多樣的情境里學生更容易主動又積極地思考，進而科學思維能力能獲得進一步的發展.

【關鍵詞】高中物理；科學思維；情境創設

當前高中物理教學中還存在著這樣的現象，學生通過大量的練習來提升物理的成績.這樣的方式對學生的思維發展不利，也不利于他們的后繼發展.教師可在教學的過程中優化教學的環節，創設情境、調動學生的積極性，提升他們的科學思維能力，進而提升他們綜合運用物理的能力.一言以蔽之，教師要提升學生的科學思維能力，以讓學生掌握更多學好物理的技巧與方法，從而提高理性思考的能力.

1 利用科學實驗，激發思維火花

毫無疑問，科學思維是多種高階思維的綜合，比如分析思維、推理思維、歸納思維等，只是科學思維更指向于物理素養的生長.教師在課堂上要激發學生的科學思維，就要給他們直觀的情境，讓他們的雙手、大腦動起來，這些能助燃他們思維的火花.高中物理抽象的內容比較多，課本上開設的實驗相對于初中也少了不少.基于這樣的狀況，教師可基于教學的內容，結合學生理解的現狀，創設一些更能激發他們思維的實驗，以讓他們更投入地思考，也更容易探究出物理的“真相”來.

例如 以人教版高中物理必修第二冊“機械能守恒定律”中有關動能與勢能的知識點的教學為例，教師與學生一起做一個相關的實驗.首先教師指導學生備好一塊木板，并將其傾斜為45°角.接著教師讓學生將木板固定起來，并在木板上面放置一根勁度系數很小的塑料彈簧.再接著，教師引導學生用手捏住彈簧的上端，然后輕輕拉開，使彈簧旋轉，并保持一個“∩”的形狀.教師讓學生保持著這樣的狀態，并追問一個問題：如果松開彈簧的一端，會發現什么樣的現象.教師將學生猜想出來的內容呈現在黑板上，再讓他們松開彈簧的一端.學生發現奇怪的現象：彈簧不停地翻轉下去.教師讓學生反復地體驗這樣的實驗，并在實驗中思考為什么會出現“彈簧翻轉”的現象.學生發現當他們松開彈簧一端時，彈簧處于“∩”的形狀，也就是說，彈簧發生了形變.這一形狀變化的過程，對彈簧本身而言，它儲存了大量的彈性勢能.彈性勢能使得彈簧產生了收縮的彈力，因此當其前端接觸到木板斜面時， 后端其實就變成了前端，于是在慣性作用下，彈簧就不停地向下翻轉.基于學生的發現教師再追問，能不能由彈簧翻轉得出更本質的結論.學生在討論中認為教師的提問就是暗示他們將本課新學的內容用起來.最終學生得出這樣的結論：彈簧不停地翻轉本質上是重力勢能、彈性勢能以及動能三者之間的相互轉化.

在實驗中，學生處在自主探究的狀態中.實驗中出現的現象使得學生的大腦思維處于活躍的狀態，并促使他們運用所學的物理知識解釋實驗現象.因此可以這樣說，教師創設的實驗情境能讓學生多維度地思考問題，進而讓他們的科學思維得到充分地鍛煉.

2 聯系實際生活，開展探究活動

物理來源于生活，教師在開展物理教學時，要將生活的情境搬進課堂.學生在體驗生活的同時能積極思考相關的問題.物理有時候是抽象的，但生活的情境會是具體的、形象的.借助生活的景象思考物理問題，學生很容易進入問題的情境，也很容易發現教師所設題目的內核.教師創設生活情境也能增強學生學習物理的信心，本來不知道從何處入手的問題，因為有了具體的生活畫面，也就有了解決問題的突破口.

例如 以人教版高中物理必修第二冊“動能和動能定理”的教學為例，在講授動能定理時，教師就可基于生活，引導學生在他們熟悉的場景進行思考.通過這樣的方式，教師就可將抽象的知識與物理理論和學生的日常生活對接起來.在學生熟悉的情境中，學生探究的興趣與熱情被激發，他們科學思維的火花也就汩汩而來.在講述動能定理時， 一般的教學模式都是從汽車啟動過程中的受力情況分析開始的，這個過程很復雜，學生也很難理解.大多數學生都坐過汽車，但是讓每一個都去體驗一下汽車啟動的過程，這也是不可能的.因此教師就將思考汽車啟動的過程改為思考光滑水平面上的滑塊在受到拉力作用運動一段距離的狀況.每個學生都可以用滑塊體驗一下，都可以在體驗中思考，這種貼近生活的方式也貼近學生思維的習慣，同時也更能深化他們的思考，提升學習的效率.

就聯系生活而言，教師要給學生更多的自主權利，要讓他們自己去生活中找尋情境.以高中物理必修第一冊“勻變速直線運動的速度與時間的關系”的教學為例，部分學生對于加速度減小、速度仍然提高這樣的結論無法理解.教師就讓能理解的學生找尋生活中的例子來化解這樣的難點.一學生是這樣比喻的，加速度就如每年父母給的壓歲錢，而速度就相當于儲蓄罐中的存款，就算父母給的壓歲錢越來越少，儲蓄罐的存款還是在逐步地增多.學生自己聯系生活，更符合他們的認知特點，更能引發他們的關注與思考.可見，創設生活的情境能讓學生更加直觀地認識和理解速度物理認知，深入探究物理現象.

3 創設問題情境，建構探究支架

教師在開展物理教學時要拓展學生的能力，要給他們思考的機會，也要給他們思考的信心.大多數學生也會努力地思考一個物理現象、一個物理問題，但是當他們百思不得其解的時候，往往會選擇放棄.要讓學生保持科學思維的延續性，促進他們更深層地思考，教師就需要給他們建構一定的問題支架.也就是說，教師可創設問題情境，給學生直觀的體驗，又給他們的思考點明方向.

例如 以人教版高中物理必修第二冊“向心力”的教學為例，教師在引導學生進行有關向心力的實例分析時，就發現這樣的問題，學生知道什么是向心力這一概念，但是在具體分析時，卻慌了手腳.教師就調整教學的方式，以讓學生更能接受這一物理認知.教師先是在白板上呈現這樣的視頻，一列火車正在平直軌道上勻速行駛.教師讓學生畫出火車的受力示意圖，進而追問：火車所受的合力等于多少？學生對著具體的視頻，將所學的運用起來，他們發現火車所受的合力為零.隨著視頻的推進，學生看到火車在拐彎，教師追問火車在轉彎的時候在做圓周運動嗎？幾乎所有的學生都能回答這個問題，教師再問是什么力提供火車的向心力的呢？教師的提問給學生以思考的方向與重點，能繼續點燃他們思維的火花.當然，教師在提問時不但要結合情境而且要給學生更多的思考空間，也就是說教師要關注提問的開放性，要提升學生科學思維的靈活性.以人教版高中物理必修第三冊“電源與電流”的教學為例，學生在預習的基礎上已經能掌握電源與電流的相關認知，教師可創設一些基于課本情境的問題以讓他們更深度地思考.教師可這樣提問：電流在形成之后它的方向變化會有幾種，能不能對每一種變化都舉一些例子來說明.

激活學生的科學思維是教師開展物理教學的重要任務，教師創設多元化的問題情境能進一步地打開學生思維的閥門，以讓他們全面地、有深度地繼續思考.教師在創設問題情境時，要基于學生的認知狀況，及時地調整他們的情緒，以讓他們處于最佳的思考狀態.

4 引用錯題情境，開展探究活動

無論對學生的學，還是教師的教，錯題都是重要的資源.學生有效利用錯題資源能讓他們充分地反思，能讓他們精準地學習，進而獲得更大的提高.反思是高中學生學習物理時需要具備的重要能力，對做錯的題目進行反思，能讓學生發現自己存在的問題，進而更好地推動科學思維的發展.對教師來說，也要建一個錯題集，就是將學生錯誤的題目收集起來，進行分類整理，再以新的形式呈現出來，這樣的錯題情境，能促進學生多方面地思考，能使他們在矯正中提升.

例如 以人教版高中物理必修第三冊“電荷”的復習為例，教師將學生做錯的題目以判斷題的形式呈現出來，讓他們再做一次判斷.同樣的一個知識點，不同的學生出錯的地方也不一樣，因此當這些錯誤點聚在一起時，對學生而言，既陌生又熟悉.熟悉是因為這樣的知識點他們之前遇到過，相關的說法自己也思考過；陌生是因為有一些說法似是而非，需要他們再次思考.教師創設的錯題情境為：兩個完全相同的星體相距較遠，在其連心線的中點處將一物體沿連心線垂直的方向拋出，如果不計任何阻力，則：該物體一定永遠離開星體；該物體最終落在某一星體上；該物體最終停在拋出點；該物體將在拋出點附近做往復運動.因為是在“電荷”的復習課上出現的，學生自然地想到將兩個完全相同的星體類比為兩個固定的同種電荷，接著再將物體視為與星體不同種類電荷的帶電體.有了這樣的類比，學生發現如果運用庫侖定律與萬有引力定律的相似性就能發現只有最后一個推出是正確的.學生之前之所以做錯題目可能是因為他們只考慮了牛頓的萬有引力定律，在復習階段，在反思階段他們會深度地思考，進而獲得科學思維的發展.

5 借助故事情境，增強科學意識

高中物理的學習在大多時候是枯燥的，教師要通過多樣的教學活動，讓物理課堂有趣起來，生動起來，同時也進一步地增強學生的科學意識.高中的物理課本中會提到一些偉大的物理學家，比如亞里士多德、伽利略、愛因斯坦等.如果教師讓學生搜集相關資料，并在上課前講述這些物理學家的故事.學生會在故事中升騰學習物理的熱情，激發探究科學的思維火花.

例如 有學生講述愛因斯坦有關板凳的故事，即，教師嫌棄他做的板凳比較差的時候，他說到還有兩個更差的沒有拿出來.學生在講這個故事時，教師要追問他們的感想是什么，很多學生認為學習物理需要的就是不斷地超越自己，不要因為自己不如別人而懊惱.有學生則講出這樣的故事，愛因斯坦曾經假設一個理想電梯，它的轎廂里面裝有五花八門的實驗儀器.當電梯相對于地球保持靜止狀態時，電梯內的物體受到一種力的作用而落向地板，這時候每一種物體下落的加速度是一致的.愛因斯坦繼續假設道：假設電梯從一個無限高的地方做自由落體運動，那么電梯內的物體就會擺脫這種外界引力的束縛， 而且加速度也會發生改變.教師讓學生分析愛因斯坦的假設有沒有科學道理，能不能實現，他們能不能也想出一個假設來.借助故事教師引發學生的科學思維，也讓課堂充滿樂趣與思考的氣息.

6 結語

學生在高中階段各方面的能力都得到了發展，教師要將教學的重點放在學習習慣的養成與思維品質的發展上.教師創設多樣化的情境就是給學生的科學思維建構支架，以讓他們更好地在辯證分析和歸納中探究物理現象、知識和原理.在教學的過程中教師創設多樣化的情境，就意味著要優化教學流程、創新教學模式、改良教學方式，以讓學生在趣味、互動、啟智的氛圍中鍛煉與發展科學思維.

參考文獻：

［1］楊萍.高中物理教學中發展科學思維的實踐探索［J］.教學管理與教育研究，2021（22）：89-91.

［2］牟懷廣.物理核心素養對學生科學思維能力的培養研究［J］ .教育實踐與研究（B），2021（06）：44-46.

［3］周幸.談高中物理核心素養下科學思維能力的養成［J］.教育界（基礎教育），2019（11）：51-52.

［4］楊學梅.高中物理教學中如何培養學生科學思維能力［J］.高考，2022（02）：79-80.

［5］許琳琳.淺談核心素養下高中物理教學中如何培養學生科學思維能力［J］.考試周刊，2020（95）：135-136.