初中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力

摘 要 文章闡述了初中物理在學(xué)生接觸自然科學(xué)過程中的重要階段地位及其涵蓋的多個領(lǐng)域?yàn)榕囵B(yǎng)科學(xué)思維能力提供的素材和空間，分析了初中物理教學(xué)的現(xiàn)狀，包括教學(xué)方法傳統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)不足以及學(xué)生缺乏問題意識等問題，并提出了主題式教學(xué)引領(lǐng)、知識圖譜輔助學(xué)習(xí)、引入虛擬實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競賽、巧用錯誤案例等培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略。以期為提高初中物理教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力提供參考，為學(xué)生未來的學(xué)習(xí)和生活奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 初中物理教學(xué)；科學(xué)思維能力；培養(yǎng)方法

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.36.046

How to Cultivate Students' Scientific Thinking Ability in Middle School Physics Teaching

LIU Fulin

（Danyang City Yunyang School， Zhenjiang， Jiangsu 212300）

Abstract The article elaborates on the important role of junior high school physics in the process of students' exposure to natural sciences， as well as the materials and spaces it covers in various fields for cultivating scientific thinking abilities. Analyzed the current situation of junior high school physics teaching， including traditional teaching methods， insufficient experimental teaching， and students' lack of problem awareness. Proposed strategies to cultivate students' scientific thinking ability， such as theme based teaching guidance， knowledge graph assisted learning， introduction of virtual experiments， experimental design competitions， and skillful use of erroneous cases. In order to provide reference for improving the quality of junior high school physics teaching， cultivating students' scientific thinking ability， and laying a solid foundation for students' future learning and life.

Keywords junior high school physics teaching; scientific thinking ability; cultivation methods

初中物理是學(xué)生接觸自然科學(xué)的重要階段，其知識體系涵蓋了力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等多個領(lǐng)域，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力提供了豐富的素材和廣闊的空間。本研究旨在探索在初中物理教學(xué)中切實(shí)可行的方法，以有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。通過對教學(xué)策略的深入研究和實(shí)踐，期望能夠幫助學(xué)生在掌握物理知識的同時，提升分析與綜合、抽象與概括、推理與判斷等科學(xué)思維能力，為他們未來的學(xué)習(xí)和生活奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1" 初中物理教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1" 教學(xué)方法傳統(tǒng)

在當(dāng)前的初中物理教學(xué)中，以教師講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法仍占據(jù)主導(dǎo)地位。在這種教學(xué)模式下，教師往往是課堂的中心，掌控著知識傳授的節(jié)奏。學(xué)生則被動地坐在座位上，聆聽教師的講解，忙于記錄筆記。他們很少有機(jī)會主動參與知識的構(gòu)建過程，缺乏對物理現(xiàn)象的深入思考和探究[1]。

例如，在講解物理概念時，教師通常會直接給出定義和公式，然后通過例題進(jìn)行講解和鞏固。學(xué)生只是機(jī)械地記憶這些概念和公式，缺乏對其本質(zhì)的理解。在解決問題時，他們往往只是套用公式，缺乏分析問題和解決問題的能力。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法忽視了學(xué)生的主體地位，限制了學(xué)生思維的發(fā)展，不利于科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

1.2" 實(shí)驗(yàn)教學(xué)不足

物理作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力至關(guān)重要。然而，在實(shí)際教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往被忽視或流于形式。

一方面，由于教學(xué)時間緊張、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足等原因，教師往往會減少實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重，甚至將實(shí)驗(yàn)教學(xué)改為演示實(shí)驗(yàn)或視頻教學(xué)。學(xué)生缺乏親自動手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，無法通過實(shí)驗(yàn)探究來理解物理概念和規(guī)律，也無法培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和分析等科學(xué)思維能力[2]。

另一方面，即使進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也往往存在實(shí)驗(yàn)過程過于簡單、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_等問題。學(xué)生只是按照教師的要求進(jìn)行操作，缺乏對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的深入觀察和思考。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師也很少引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，無法充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用。

1.3" 學(xué)生缺乏問題意識

在初中物理教學(xué)中，學(xué)生缺乏問題意識是一個普遍存在的問題。學(xué)生往往習(xí)慣于被動地接受知識，缺乏主動思考和提問的習(xí)慣。

造成這種現(xiàn)象的原因主要有以下幾點(diǎn)：一是傳統(tǒng)的教學(xué)方法注重知識的傳授，忽視了對學(xué)生問題意識的培養(yǎng)。教師在課堂上很少鼓勵學(xué)生提問，也沒有為學(xué)生提供足夠的思考空間和時間。二是學(xué)生自身的因素。有些學(xué)生害怕提問會被教師批評或同學(xué)嘲笑，因此不敢提問。還有些學(xué)生缺乏對物理知識的興趣和好奇心，對學(xué)習(xí)缺乏主動性。

學(xué)生缺乏問題意識，就無法主動去探索和發(fā)現(xiàn)問題，也無法通過解決問題來培養(yǎng)科學(xué)思維能力。這不僅影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也不利于學(xué)生的未來發(fā)展。

2" 初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略

2.1" 主題式教學(xué)引領(lǐng)

主題式教學(xué)打破了傳統(tǒng)章節(jié)式教學(xué)的局限性，以" “生活中的力”" 教學(xué)主題為例，教師可以精心設(shè)計(jì)一系列與重力、摩擦力、彈力相關(guān)的生活場景導(dǎo)入課程[3]。比如播放汽車在不同路況下行駛的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察汽車剎車時輪胎與地面的摩擦力、汽車加速上坡時重力的影響以及汽車懸掛系統(tǒng)中彈力的作用等。通過這些具體的場景，激發(fā)學(xué)生對力的好奇心，促使他們主動去分析各種現(xiàn)象背后的原理。

在教學(xué)過程中，教師可以組織小組討論，讓學(xué)生分享自己在生活中觀察到的與力相關(guān)的現(xiàn)象，并嘗試用所學(xué)的物理知識進(jìn)行解釋。例如，學(xué)生可能會提到打籃球時籃球落地后反彈是彈力的作用，走路時鞋底與地面的摩擦力幫助我們前進(jìn)等。教師對學(xué)生的發(fā)言進(jìn)行點(diǎn)評和引導(dǎo)，幫助他們進(jìn)一步深化對力的理解，從而鍛煉分析與綜合的科學(xué)思維能力。

為了提升知識的實(shí)際應(yīng)用能力，教師可以布置一些與主題相關(guān)的實(shí)踐作業(yè)。比如讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個簡單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系。學(xué)生可以選擇不同材質(zhì)的表面，如木板、砂紙、玻璃等，用同樣的物體在上面進(jìn)行滑動，測量所需的拉力大小，從而得出摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系。通過這樣的實(shí)踐活動，學(xué)生不僅能更好地理解物理知識，還能提高解決實(shí)際問題的能力。

2.2" 知識圖譜輔助學(xué)習(xí)

構(gòu)建物理知識圖譜是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，教師需要對初中物理的各個知識點(diǎn)進(jìn)行梳理和分類，明確它們之間的關(guān)聯(lián)[4]。例如，在力學(xué)部分，可以將重力、摩擦力、彈力等知識點(diǎn)作為一個分支，展示它們之間的相互作用和區(qū)別。在電學(xué)部分，可以將電流、電壓、電阻等知識點(diǎn)連接起來，形成一個清晰的知識網(wǎng)絡(luò)。

在學(xué)習(xí)新的物理概念時，教師要引導(dǎo)學(xué)生利用知識圖譜進(jìn)行對比和聯(lián)想。比如在學(xué)習(xí)電學(xué)時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回顧力學(xué)中的能量轉(zhuǎn)化概念，提問學(xué)生電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化過程與力學(xué)中的能量轉(zhuǎn)化有哪些相似之處和不同之處。學(xué)生通過思考和討論，可以發(fā)現(xiàn)電能可以轉(zhuǎn)化為熱能、光能、機(jī)械能等，這與力學(xué)中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能等過程有一定的相似性，都是能量的形式發(fā)生了變化。同時，電能轉(zhuǎn)化過程中涉及電路中的電阻、電流等因素，與力學(xué)中的力、速度等因素有所不同。

為了讓學(xué)生更好地掌握知識圖譜的使用方法，教師可以定期組織知識圖譜繪制比賽。讓學(xué)生以小組為單位，選擇一個物理主題，如“光的傳播”或“熱傳遞”等，繪制知識圖譜，并在班級中進(jìn)行展示和講解。通過這樣的活動，學(xué)生不僅能加深對物理知識的理解，還能提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和表達(dá)能力。

2.3" 引入虛擬實(shí)驗(yàn)

對于一些具有危險(xiǎn)性或難以在課堂上實(shí)際操作的實(shí)驗(yàn)，如核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)可以為學(xué)生提供直觀的感受。教師可以利用專業(yè)的物理模擬軟件，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中觀察核反應(yīng)的過程，了解原子核的結(jié)構(gòu)、放射性衰變等概念。通過虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以安全地探索這些復(fù)雜的物理現(xiàn)象，拓寬實(shí)驗(yàn)視野。

在進(jìn)行基礎(chǔ)的物理實(shí)驗(yàn)時，如測量物體的密度，教師要確保學(xué)生有足夠的機(jī)會親自動手操作真實(shí)實(shí)驗(yàn)[5]。教師可以提前準(zhǔn)備好各種實(shí)驗(yàn)器材，如天平、量筒、不同材質(zhì)的物體等，讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生正確使用實(shí)驗(yàn)器材，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。例如，學(xué)生可以通過測量物體的質(zhì)量和體積，計(jì)算出物體的密度，并與已知材料的密度進(jìn)行對比，判斷物體的材質(zhì)。

為了更好地結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)，教師可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用“虛實(shí)結(jié)合”的方法。比如在學(xué)習(xí)電路連接時，先讓學(xué)生通過虛擬實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行電路連接的模擬操作，熟悉電路的基本組成和連接方法。然后讓學(xué)生在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)器材上進(jìn)行實(shí)際操作，驗(yàn)證虛擬實(shí)驗(yàn)中的結(jié)果。通過這種方式，學(xué)生可以更加深入地理解物理實(shí)驗(yàn)的原理和方法，培養(yǎng)實(shí)踐能力和科學(xué)思維。

2.4" 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競賽

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)競賽可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)探究能力。教師在組織競賽時，可以給出一個具體的物理問題或現(xiàn)象，如“如何提高太陽能熱水器的效率？”或“為什么冬天窗戶上會出現(xiàn)水珠？”等，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證或解釋。

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程中，學(xué)生需要提出假設(shè)、選擇實(shí)驗(yàn)器材、確定實(shí)驗(yàn)步驟和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果[6]。例如，對于" “如何提高太陽能熱水器的效率？”這個問題，學(xué)生可能會提出假設(shè)：太陽能熱水器的效率與集熱器的面積、保溫材料的性能、太陽光線的角度等因素有關(guān)。然后，學(xué)生根據(jù)假設(shè)選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，如不同面積的集熱器、不同材質(zhì)的保溫材料、可調(diào)節(jié)角度的支架等。接著，學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)步驟，如在相同的時間和光照條件下，分別測量不同實(shí)驗(yàn)條件下太陽能熱水器的水溫變化，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。最后，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論，并提出改進(jìn)太陽能熱水器效率的建議。

教師在競賽過程中要給予學(xué)生充分的指導(dǎo)和支持，鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新。同時，教師可以邀請其他學(xué)科的教師或?qū)I(yè)人士作為評委，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價(jià)和打分。評選出優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并給予學(xué)生一定的獎勵和榮譽(yù)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

2.5" 巧用錯誤案例

教師在教學(xué)中可以故意展示一些錯誤的物理問題解決過程或?qū)嶒?yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)錯誤并分析原因。

在講解電路連接時，教師可以展示一個錯誤的電路連接圖，如短路連接或斷路連接等，讓學(xué)生指出其中的問題并改正。教師可以先讓學(xué)生觀察電路連接圖，然后提問：“這個電路連接圖中有哪些問題？為什么會出現(xiàn)這些問題？”學(xué)生通過觀察和思考，可能會發(fā)現(xiàn)短路連接會導(dǎo)致電流過大，可能會損壞電器或引發(fā)火災(zāi)；短路連接會導(dǎo)致電路不通，電器無法正常工作等。

為了加深學(xué)生對錯誤的理解，教師可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，驗(yàn)證自己的分析結(jié)果[7]。例如，教師可以提供一些簡單的電路器材，讓學(xué)生按照錯誤的電路連接圖進(jìn)行連接，觀察會出現(xiàn)什么現(xiàn)象。然后，讓學(xué)生按照正確的連接方法進(jìn)行連接，對比兩種連接方式的不同結(jié)果。通過實(shí)際操作，學(xué)生可以更加深入地理解電路連接的原理和方法，提高推理與判斷的科學(xué)思維能力。

教師還可以將錯誤案例分析擴(kuò)展到其他物理知識點(diǎn)的教學(xué)中。比如在講解力學(xué)問題時，故意給出一個錯誤的受力分析圖，讓學(xué)生找出錯誤并進(jìn)行改正；在講解光學(xué)問題時，展示一個錯誤的光路圖，讓學(xué)生分析其中的問題等。通過這種方式，學(xué)生可以在不斷發(fā)現(xiàn)錯誤和糾正錯誤的過程中提高對物理知識的理解和掌握程度。

3" 結(jié)語

通過優(yōu)化課堂教學(xué)、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開展課外拓展活動等策略，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，提高初中物理教學(xué)質(zhì)量。本研究在一定程度上探討了初中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的方法，但仍存在一些不足之處，如研究樣本較小、研究方法單一等。未來的研究可以進(jìn)一步擴(kuò)大研究樣本，采用多樣化的研究方法，深入探討培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的有效途徑。

在初中物理教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)。教師要不斷更新教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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