基于科學思維培養(yǎng)的物理概念教學路徑

施秀云

［摘 要］加強學生科學思維的培養(yǎng)，能夠拓寬學生物理學科的認知視野，幫助學生更加深入、準確地理解物理知識，把握知識本質(zhì)，強化學生物理學科的綜合學力。教師以物理概念教學為抓手，從整合概念教輔資源、投放概念學習任務、巧設(shè)概念思考活動、推出概念實驗項目、創(chuàng)設(shè)概念教學情境、創(chuàng)新概念訓練形式等角度入手，推動學生科學思維培養(yǎng)與物理概念教學的有機融合，促進學生多維度思維能力的養(yǎng)成，提升學生的物理學科核心素養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］科學思維；概念教學；核心素養(yǎng)

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）05-0047-03

科學思維是物理學科核心素養(yǎng)的重要組成部分，涵蓋了觀察分析、多元探究、質(zhì)疑論證、演繹推理、模型建構(gòu)、實踐應用等多維度思維能力。初中物理學科教學內(nèi)容以概念性知識為主，教師從這一教情出發(fā)，將物理概念教學作為培養(yǎng)學生科學思維的主要路徑，依托物理概念進行有效教學，推動學生物理知識、物理技能及思維能力的全面發(fā)展。教師根據(jù)物理概念的特點、差異，合理設(shè)定科學思維培養(yǎng)目標，多元化組織物理教學活動，為學生構(gòu)建科學的思維體系，助力學生多維度思維能力的全面提升。

一、整合概念教輔資源，培養(yǎng)學生觀察分析思維

物理概念具有較強的抽象性、邏輯性，對于接觸物理時間較短的初中生來說，準確理解和掌握應用物理概念僅靠“想”是遠遠不夠的，還需要豐富的教學輔助資源的支持［1］。教師從初中生抽象思維能力還不夠成熟的認知特點出發(fā)，結(jié)合物理的主要概念，收集整合更具直觀性、真實性的教輔素材，依托可視化的教學手段引導學生展開觀察分析，使學生感知并理解物理概念的形成過程及本質(zhì)屬性，彌補學生物理概念學習的短板。

教師應正確認識信息化教學的獨特價值，在處理一些難以直接用肉眼觀察的物理概念性知識時，針對性地整合數(shù)字化資源來輔助教學，以達到化抽象為具象的教學效果。例如，“看不見的運動”一節(jié)的重點教學內(nèi)容“分子動理論”是無法用肉眼直接觀察的。教師可收集整理對應的教輔資源，引入與分子動理論相關(guān)的圖片、實驗視頻、教學微課等數(shù)字化資源，隨著教學流程的推進逐步展示給學生。在圖片和視頻素材的引導下，學生構(gòu)建起氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)分子的模型，這樣在認識分子動理論的基本觀點時不再是憑空想象，而是有了真實可靠的案例支撐。教師組織學生結(jié)合數(shù)字化資源展開討論分析，交流自己的學習成果，讓學生在合作學習中更為順利地完成物理概念的建構(gòu)，并學會使用分子模型和分子動理論解釋簡單的生活現(xiàn)象。

初中物理知識領(lǐng)域較為寬泛，各知識領(lǐng)域的教學都建立在基礎(chǔ)性的物理概念之上。教師只有充分整合和利用多樣化的物理概念資源，才能實現(xiàn)物理概念的有效教學，指導學生構(gòu)建全面、準確的物理概念體系。教師可運用信息化教學手段，彌補傳統(tǒng)教學受限于時空條件的短板，為學生物理概念的表象認知與理解提供豐富的素材，幫助學生順利突破物理概念的學習難點。

二、投放概念學習任務，培養(yǎng)學生多元探究思維

教師應圍繞物理概念教學目標，投放概念學習任務，引導學生投入物理概念的探索學習當中，激發(fā)學生的物理概念學習興趣，培養(yǎng)學生的多元探究思維。教師要“深潛”物理教材當中，根據(jù)概念教學需要，對教材內(nèi)容進行增、減、合、分等教學處理，并依據(jù)物理概念教學的思維主線設(shè)定學習任務要求，啟發(fā)學生從不同角度，多層次、多方法地探究物理概念，促進學生深度學習物理概念。

教師始終把學生放在物理概念學習的主體地位，以概念學習任務為驅(qū)動，放手讓學生展開自主思考和探究學習。例如“聲的世界”第一小節(jié)“科學探究：聲音的產(chǎn)生與傳播”第一課時的教學內(nèi)容具有鮮明的探究特性，加之初中生的生活中不乏各種聲現(xiàn)象，他們的生活經(jīng)驗較為豐富，因此具備讓學生自主探究學習的學情基礎(chǔ)。基于此，教師組織學生開展自主探究學習，引導學生結(jié)合生活經(jīng)驗猜想聲音是如何產(chǎn)生的。學生給出的猜想較為豐富，教師引導學生按照自己的猜想，設(shè)定相應的物理實驗進行探究。學生在整個課堂學習中有充足的自主權(quán)和自由度，課堂探究學習的參與度很高，課堂氣氛輕松活躍。教師對學生探究學習的成果加以梳理，循序漸進地引導學生認識“聲音是由振動產(chǎn)生的”，推動學生物理概念的自然生成。

教師深入研讀教材編排內(nèi)容，基于物理教學內(nèi)容探究屬性明顯及學生生活經(jīng)驗豐富的特點，投放物理概念學習任務，以探究問題為引導，組織學生有序開展物理探究學習活動。學生在開放性較強的物理課堂學習環(huán)境下，充分發(fā)揮概念探究學習的主觀能動性，結(jié)合物理實驗探究體驗，切身感知、理解聲音是如何產(chǎn)生的，多元探究思維能力及創(chuàng)造能力均獲得了提升。

三、巧設(shè)概念思考活動，培養(yǎng)學生質(zhì)疑論證思維

教師在物理概念教學中巧妙設(shè)置思考活動，組織學生對所學物理知識進行質(zhì)疑、論證，可以增強學生的問題意識，促使學生對物理問題進行深度思考，推動學生質(zhì)疑論證思維的發(fā)展。教師做好物理概念教學預設(shè)，細化概念教學流程，在不同教學環(huán)節(jié)中有目的地穿插思考活動，啟發(fā)和引導學生對物理概念展開質(zhì)疑，按照規(guī)范的科學探究流程，探究論證自己的學習想法，使學生的物理概念學習向更深處蔓延［2］。

教師在物理概念教學中強化了質(zhì)疑環(huán)節(jié)，使學生的學習質(zhì)疑和困惑能夠得到及時反饋。例如，教學“彈力”這一物理概念時，教師根據(jù)生活現(xiàn)象解讀概念定義，引導學生進行質(zhì)疑，有些學生表示能夠理解拉弓射箭、按壓彈簧、擠壓皮球等生活現(xiàn)象中存在的彈力，但對“平時所說的壓力、支持力等，其實質(zhì)也是彈力”的說法并不認可，并舉例用玻璃杯、不銹鋼杯喝水時，手指施加再大的壓力，也不會讓杯子發(fā)生形變，其實質(zhì)不應該是彈力。學生產(chǎn)生懷疑的原因，主要在是手握玻璃杯或不銹鋼杯時，杯子的形變難以直接觀察到，從而誤認為杯子并沒有發(fā)生形變。于是教師利用玻璃瓶、玻璃吸管和紅墨水設(shè)計簡易的演示實驗，向?qū)W生展示用手用力捏裝滿紅墨水的玻璃瓶時，連接玻璃瓶的玻璃吸管內(nèi)紅墨水液面會上升的實驗現(xiàn)象，通過轉(zhuǎn)化力的作用效果，幫助學生消除學習疑惑，走出認知誤區(qū)。

“學貴有疑”，學生能夠根據(jù)所學物理概念進行質(zhì)疑，本身就是認真思考、積極學習的體現(xiàn)，即便學生的質(zhì)疑并不正確，但也有較高的教學利用價值。教師將質(zhì)疑思考學習活動作為常態(tài)化教學活動，根據(jù)學生質(zhì)疑的內(nèi)容，準確剖析學生概念認知存在的漏洞，并針對性地引入演示實驗進行教學引導，可糾正學生的概念認知偏差，提高學生物理概念理解的準確度。

四、推出概念實驗項目，培養(yǎng)學生演繹推理思維

初中物理學科教學有著顯著的實踐屬性，各種類型的物理實驗活動既是學科教學的重要組成部分，也是培養(yǎng)學生演繹推理思維能力、強化學生物理實踐應用意識的關(guān)鍵載體。教師要有篩選意識，在綜合考慮教學時空條件、實驗操作難度及演示效果、學生認知接受水平等多方面教情和學情要素的基礎(chǔ)上，選擇最為貼合物理概念特點的實驗項目內(nèi)容，加強實驗活動與物理概念的教學聯(lián)系，體現(xiàn)物理實驗的概念教學輔助價值。

物理概念實驗項目應具備操作簡單、現(xiàn)象明顯的特點，能夠直觀揭示物理概念的本質(zhì)內(nèi)涵，為學生物理概念建構(gòu)搭建支架，培養(yǎng)學生的演繹推理思維。例如，在教學生正確認識光的反射現(xiàn)象時，教師利用紅色激光筆、平面鏡、可折轉(zhuǎn)的光屏設(shè)計物理演示實驗，讓激光筆射出的光線沿光屏投射到平面鏡上，引導學生觀察光線的反射路徑，推理光的反射有哪些規(guī)律。學生結(jié)合相關(guān)物理概念，在光屏上標注入射光線、反射光線、法線、入射角及反射角等，并從不同層面展開推理研究。有的學生得出“光反射時，入射光線、反射光線與法線在同一平面內(nèi)”的實驗結(jié)論；有的學生測量比較入射角和反射角的大小，得出“二者相等”的實驗結(jié)論……教師記錄學生的實驗反饋結(jié)果，和學生一起逐步完整地總結(jié)出光的反射規(guī)律。

教師推出物理概念實驗項目，將具象化的物理實驗現(xiàn)象與抽象的物理概念相對接，能夠極大地降低物理概念理解和建構(gòu)的難度，幫助學生順利完成物理概念學習任務。學生根據(jù)物理實驗現(xiàn)象發(fā)散學習思維，從不同的認知角度分析實驗現(xiàn)象、歸結(jié)實驗結(jié)論，對物理概念的認知更加全面，演繹推理思維也得到了有效鍛煉。

五、創(chuàng)設(shè)概念教學情境，培養(yǎng)學生模型建構(gòu)思維

教師創(chuàng)設(shè)物理概念教學情境，設(shè)置更具真實性、生動性的物理概念學習場景，可以給學生的物理課堂學習帶來感官刺激，激發(fā)學生物理概念學習的熱情，促使學生在對概念的分析、提煉中鍛煉模型建構(gòu)思維。物理概念教學的情境較為多元，如問題情境、生活情境、游戲情境、實驗情境、競賽情境等，教師可綜合運用這些不同的情境教學手段，營造愉快、和諧的課堂氛圍，調(diào)動學生的物理概念學習積極性。

教師要做好針對性的教學指導，指導學生從不同情境內(nèi)容中抽象出相關(guān)的物理概念，建立起對應的物理概念模型，準確切入物理概念并進行理解與應用。例如，在“力的平衡”的教學中，教師結(jié)合生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)教學情境，引導學生思考：一塊磁鐵吸附在鐵門上，是什么力使其不會滑落下來？學生對這一生活現(xiàn)象較為熟悉，受已有生活經(jīng)驗的影響，很多學生認為是磁鐵吸附鐵門的“磁力”避免了磁鐵滑落。教師并不急于指出學生的錯誤，而是指導學生圍繞情境內(nèi)容構(gòu)建物理模型，并對磁鐵進行受力分析。學生通過物理模型建構(gòu)，可以直觀地發(fā)現(xiàn)磁鐵吸附鐵門的“磁力”方向是垂直于鐵門的，它與鐵門的支持力為一對平衡力，而與重力互為平衡力的是磁鐵所受的摩擦力，從而自主糾正錯誤，對“摩擦力”這一物理概念形成更深入的認識。

教師在“力的平衡”教學中創(chuàng)設(shè)生活化問題情境，利用磁鐵吸附鐵門的生活現(xiàn)象誘發(fā)學生對物理現(xiàn)象的思考。初中生建構(gòu)物理模型的意識較為欠缺，受思維定式影響，部分學生未進行受力分析便武斷地認為是磁鐵吸附鐵門的“磁力”避免了磁鐵滑落，教師因勢利導地啟發(fā)學生進行反思，借助物理模型建構(gòu)活動，引導學生自主發(fā)現(xiàn)物理概念學習誤區(qū)，在強化學生物理模型建構(gòu)意識的同時，培養(yǎng)了學生自主反思的良好學習習慣。

六、創(chuàng)新概念訓練形式，培養(yǎng)學生實踐應用思維

基于科學思維培養(yǎng)的物理概念教學，僅讓學生記住物理概念的定義、表述是遠遠不夠的，還需要引導學生將所學物理概念應用到日常生活現(xiàn)象的解釋和生活問題的分析解決中，通過對概念的實踐應用推動學生物理概念的認知內(nèi)化，提高學生物理知識的應用能力。教師應創(chuàng)新物理概念訓練的形式，擺脫傳統(tǒng)教學中單一化的書面習題訓練，推出更多強調(diào)實踐操作的概念訓練活動，引導學生了解每個物理概念的應用場景、應用方法，強化學生實踐應用物理概念的能力。

教師應對接學生的生活實際，引入更多兼具學科性、實踐性、創(chuàng)意性的訓練活動，凸顯物理概念的實用價值，培養(yǎng)學生的實踐應用思維。例如，在學生學習了“杠桿”的相關(guān)知識后，教師在課后別開生面地設(shè)置了一個“制作桿秤”的實踐學習活動，要求學生結(jié)合所學杠桿知識，利用生活中的常用物品制作桿秤。學生對該實踐活動有濃厚的興趣，積極搜集介紹桿秤的構(gòu)造、原理等的相關(guān)資料，并以小組為單位共同完成實踐學習任務。從學生的反饋情況來看，各小組學生利用木桿、塑料管、水果籃、晾衣網(wǎng)兜等生活物品設(shè)計出五花八門的桿秤，配合教師提供的砝碼，較為準確地完成了物體質(zhì)量的測量。對于測量過程出現(xiàn)的誤差，學生也能做好相應的歸因分析，收到了不錯的教學效果。

物理實踐活動往往有很強的綜合性，對學生的物理概念應用思維提出了更高的要求。該課例中，學生要想順利完成“制作桿秤”的實踐學習活動，必須解決好如何確定桿秤零刻度線的位置、如何標注桿秤刻度、如何確保桿秤的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和測量準確性等核心問題。解決這些問題的過程，便是學生靈活運用物理概念的思維訓練過程，其思維訓練效果顯然是單一化的書面習題訓練所無法比擬的。

初中物理教師應依托概念教學，全面訓練和培養(yǎng)學生的科學思維，促進學生對物理概念進行深度學習，不斷提升學生物理學科的學習力、認知力、應用力，培養(yǎng)學生的高階思維。整合概念教輔資源、投放概念學習任務、巧設(shè)概念思考活動、推出概念實驗項目、創(chuàng)設(shè)概念教學情境、創(chuàng)新概念訓練形式，都是物理概念教學框架下，培養(yǎng)學生科學思維的有效路徑。教師基于班級學生物理學科的學情特點，多點切入科學思維訓練教學，讓學生在思維型物理課堂中深度探究和遷移內(nèi)化物理概念，從而獲得物理學科核心素養(yǎng)的多元化發(fā)展。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 宋海平.指向深度學習的物理單元教學［J］.河南教育（基教版），2023（10）：51-52.

［2］? 曹旭鳳.核心素養(yǎng)視域下培養(yǎng)學生物理科學思維的實踐與探索［J］.教育界，2023（26）：41-43.

（責任編輯 黃春香）