指向科學思維培養的初中物理教學
——以蘇科版“電磁波及其傳播”為例

夏秋平

(江蘇省張家港外國語學校,江蘇 張家港 215600)

科學思維是初中物理學科的核心思維,教學中需要教師引導學生正確地認知、掌握物理知識,靈活地運用物理知識解決物理問題.在初中物理教學過程中,部分教師過于推崇應試教育,注重解題方法、解題技巧的講解,忽視學生的課堂主體地位,影響了學生科學思維的發展.在新課改背景下,教師應當注重學生科學思維的培養,創新課堂教學模式,豐富學生的學習體驗,提升物理課堂的教學質量[1].

1 構建生活情境,引導學生培養科學思維習慣

物理學科來源于生活,在課堂教學中構建生活情境,引導學生聯系熟悉的生活情境去探究物理理論,研究物理知識的內涵.在生活情境構建的過程中,教師注意深度調查研究學生的學習習慣,基于對學生的了解,充分利用物理課程聯系生活實際,培養學生的思維習慣[2].

在物理課堂生活情境設計和構建的過程中,教師從學生熟悉的生活現象出發進行情境導入,由淺入深地進行知識的研究,不僅可以讓學生體會到物理知識研究和應用的樂趣,還能夠從生活現象出發,培養學生逐步養成提問、質疑的習慣,鍛煉學生主動思考的能力[3].

例如,在講解“電磁波以及傳播”知識的時候,教師在課堂中構建生活情境,從生活中應用電磁波的常見物品入手,激發學生的研究興趣,鼓勵學生主動探究、主動提問.電磁波雖然看不見、摸不著,但是在生活中電磁波有著十分廣泛的應用,例如車載收音機.從生活中學生熟悉的電子設備入手,課堂中設計探究問題來展開電磁波特點、應用性質等理論知識的研究,調動學生課堂參與的積極性,引導學生融入到課堂情境中進行深度思考.

為了調動學生對于收音機運轉原理的研究,教師在課堂上設計問題:“打開收音機可以立即收聽到電臺的節目,為什么在行駛的汽車上,我們也可以打開收音機收聽電臺信號呢?”以此問題,吸引學生的課堂注意力,同時對即將要學習的電磁波知識產生濃厚的興趣,課堂教學中為了引導學生深化理解電磁波的定義,教師提問:“收音機播放電臺節目是接收到了電磁波的信號,那么電磁波是如何產生的呢?”“在移動的車載收音機中,移動中的汽車是如何能夠接收電磁波信號的?電磁波信號在生活中是通過哪種介質傳播的呢?”借助這幾個學生實際體驗過的問題,引出電磁波的定義、特點以及傳播形式,通過為學生講解電磁波的特征和性質,引導學生深刻認識和理解電磁波,探究不同的電臺節目是如何在收音機上進行調節的,基于電磁波的特征,分析不同電臺電磁波的原理.

對于電磁波這一看不見、摸不著的物質,學生在學習的時候對抽象的理論缺少真實的感受和認知,從生活中的場景入手,為學生搭建問題探究和分析的問題場景,教師在課堂上系統地為學生介紹電磁波的產生、傳播等一系列知識,借助生活中車載收音機這一實際的應用場景,設計問題鏈引導學生思考,利用問題來吸引學生的課堂注意力,夯實學生對于基礎理論、定義的認識,課堂的后半段,教師繼續引導學生探究電磁波實驗,鼓勵學生親自動手,實踐驗證,突出物理學科的實踐意義,引導學生建立科學的思維,運用科學的思維去看待生活中存在的物理現象,體會物理學習的樂趣.

2 構建物理模型,培養學生的抽象科學思維

抽象思維是物理學科中一種重要的邏輯思維方法,培養學生的抽象科學思維能力,有助于學生形成物理概念,構建物理研究的基礎.物理概念來源于生活,物理學家通過物理實驗,構建物理模型,將理論應用到實際生活中.在物理教學的過程中,教師為學生構建物理模型,將實際問題轉化為學生可以實際接觸的物理模型,使得學生在腦海中形成物理思維觀念,建立抽象思維認知[4].

對于復雜的物理概念,通過構建物理模型,抽象、概括、類比物理概念和理論,突出物理研究問題的本質因素,豐富學生的思維過程,讓學生正確地理解物理概念.

例如:對于電磁波的概念,構建物理模型,從感性到理性,從具體到抽象,在培養學生思維認知的過程中分析、比較、探究、抽象和概括物理問題和物理概念,課堂中也組織多種思維活動,凸顯學生在課堂的主體地位.為了引導學生正確理解電磁波的概念,教師在電子白板上為學生模擬水波演示圖,構建水波演示儀的模型,接通電源,讓學生親眼觀察波的傳播,繪制形成的水波圖,學生親自觀察波產生的方式,引出“振動產生波”的概念,教師在課堂上提出了“波源”的概念,借助水波圖的物理模型,學生觀察了波的傳播方向,從波源出發向前移動,波振動的形態也發生了變化,為了讓學生更清晰地了解波的運動形態,教師在課堂上利用多媒體FLASH軟件模擬波形成的原理,在FLASH動畫中,波源不斷振動,振動形式不斷向前移動形成波,如圖1所示.

圖1 FLASH動畫演示波形圖

結合物理模型以及多媒體教學工具,教師將抽象的概念以形象的模型呈現出來,給學生創造了更多實際的觀察和學習體驗,吸引學生的注意力.由于電磁波在生活中看不見、摸不著,教師利用多媒體工具模擬波的形成過程,以具體、形象的水波來為學生建立波的抽象概念,為學生創造了更直觀的波認知印象,形成對波更直觀、形象的認知.在這一教學和引導的過程中,教師培養了學生抽象思考的科學思維能力,逐步引導學生從感性思考轉向理性認知,逐步鍛煉了學生的科學思維能力,提高課堂教學效率.

3 設計實驗探究,引導學生建立科學思維的品質

物理來源于生活,在物理教學的過程中,不能脫離物理實驗,通過物理實驗對物理知識進行驗證和應用,教師應當靈活地運用物理實驗來豐富課堂學習的內容,引導學生全面深刻體會物理實驗,認知物理理論[5].

教師在課堂中設計和組織物理實驗,設計“提出問題、猜想與假設、設計實驗計劃、操作實驗、觀察物理現象、分析提煉物理結論”的物理實驗環節,組織學生參與到物理實驗中,完整地收集證據,體會實驗過程,培養學生的動手探究能力和科學思維推理的能力.

例如,在設計與電磁波有關的物理實驗時,教師鼓勵學生結合教材中的探究實驗,為學生準備相關的實驗材料,讓學生利用導線、電池、彈簧、燈泡、開關、滑動變阻器等材料,設計電磁波產生的驗證實驗,學生猜想電磁波產生時電路的變化,親自操作論證,并總結提煉出電磁波產生的條件.在組織學生進行驗證性實驗的過程中,教師為學生打造了自主思考和研究的空間,讓學生在自主的空間內大膽提出自己的想法,驗證自己的猜想,課堂上學生不再僅僅依靠教材和教師,而是結合自己所學的物理知識、生活經驗進行探究,主動地將電學與電磁波的產生聯系在一起.實驗電路中,學生通過設置電路開關來控制電流的產生,分析電流和電磁波之間的關系,并利用電阻數、燈泡的亮度來控制不斷變化的電流,多角度地驗證電磁波與電流之間的關系,得出實驗的結論,加深學生對于電磁波知識的認知.

為了進一步培養學生的科學思維,教師從物理實驗出發,鼓勵學生探究生活中的電磁波現象,從學生熟悉的網絡WIFI出發,鼓勵學生研究WIFI信號在空氣中傳播的介質是什么?組織學生以小組的形式進行研究,學生聯系之前學習的內容,猜想電磁波的傳播與空氣有關,猜想電磁波在真空環境中是無法傳播的,也就是在真空的環境內,WIFI信號是無法傳播和使用的.小組實驗討論中,學生聯系以往所學的知識,做出相關的猜想,設計實驗驗證的方案,利用WIFI檢測信號器檢驗WIFI信號的強弱,創造一個真空的環境來論證自己的猜想,總結實驗的結論.為了培養學生的科學思維,教師組織學生以小組實驗探究的模式猜想、論證實驗,教師扮演輔助者和指導者的角色,讓所學知識不斷遷移、創新和應用,這樣不僅為學生創造自主探究的空間和成長的環境,而且有助于培養學生的科學推理能力以及質疑創新的能力.

在物理實驗教學中,教師調動學生的各類感官,親自動手、大膽猜想、結合實際、觀察總結,訓練學生自主思維能力,讓學生能夠自主歸納知識框架,對所學的物理知識建立邏輯性、系統性的認知.

在初中物理教學過程中,教師要注意引導學生建立科學的思維能力,豐富課堂教學的模式,創新學生的學習體驗,讓學生能夠體會到物理學習的樂趣,積極參與到課堂教學活動中.培養學生的科學思維能力,重點在于豐富課堂教學活動,啟發學生的思維,激發學生的興趣,為學生創造自主思考的空間,讓學生在科學推理、科學論證、質疑創新的過程中提升自我的思維認知以及思考能力,這樣既可以激發學生的物理學習興趣,又能夠提升學生問題解決的能力,助力學生構建完整的物理知識框架體系,提升物理學科核心素養和課堂教學的質量.